【钛极小龟试用体验】钛极小龟阿里云物联网云端通讯及Android APP控制

开发板

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拿到钛极小龟开发板将近三周，陆陆续续做了一些实验，现在对这块板子了解的也比较全面了，在此非常感谢电子发烧友网提供的试用机会。
今天做一下结项实验，总结展示这段时间的学习成果。
实验名称：钛极小龟阿里云物联网云端通讯及Android APP控制
实验目的：使用Android App，通过阿里云物联网，实现与钛极小龟开发板的云端通讯及控制。
实验效果：Android App实时显示开发板环境参数, 且可点击按钮远程通过继电器控制外设台灯的亮灭. 效果演示如下(不太清晰,可看文末视频):

1. 实验概述
1.1 数据传输
以阿里云端做为数据中转，通过规则引擎转发, 实现控制端（安卓APP)与开发板的数据交互。数据传输流程如图：

1.2 云端设置
因上一篇贴子已有对阿里云端设置进行详细说明，此处仅作简要介绍。
1.2.1 创建产品及设备
在阿里云控制台物联网模块下创建一个产品，并在此产品下创建两个设备tikit-demo(开发板)和controller(安卓控制端), 同时记录相关参数(ProductKey,DeviceName,DeviceSecret)

1.2.2 创建转发规则
阿里物联网限制同一台设备同时只可存在一个连接, 因此APP控制端与开发板端无法使用同一个MQQT账号. 为实现开发板与安卓APP数据交互的目的，需要在规则引擎创建两条转发规则，分别是数据从开发板转发至APP及指令从APP转发至开发板。

1.3 数据格式
数据与指令因转发需要，采用Json格式。Json结构参数说明如下：

2. 实验材料
本次实验用到的工具材料有：钛极小龟开发板，安卓手机，USB充电头，USB小台灯(也可换为其他外设如小风扇)，遥控器，USB线及杜邦线。如下图（洞洞板是为了方便与开发板继电器连接而焊接的引脚,仅用于连接中转,上面的两个模块请无视）：

3. 实验步骤
3.1 模块连接
开发板继电器一端连接电源端，一端连接USB小台灯，以便于进行控制。连接方式如图:

3.2 APP连接
打开APP，输入controller设备的参数(ProductKey,DeviceName,DeviceSecret)，并点击连接按钮。APP内部会根据相应算法,计算出MQQT用户名与密码, 网络正常的话会连接阿里云服务端并跳转至主界面，此时因开发板离线，故参数均为空。

3.3 开发板通讯
开发板上电，LED闪烁表示正在连接WiFi，连接成功后LED长亮，并将相关参数显示在LED并通过网络上传至云端。APP实时获取参数并显示，如图：

3.4 数据传输
用手掌遮盖开发板，传感器接收到的光照大大减少，APP端显示当前亮度为4流明。

手指按在开发板触摸按钮上，APP实时显示触摸状态为“有”，手指移开后状态消失。

按下开发板Key/F键，APP显示按钮为“有”，弹起后状态消失

用红外遥控器对准开发板按下按钮，APP实时显示遥控器所按下的键码。

3.5 云端远程控制
点击APP端按钮，按钮状态变更为“已开启”，此时开发板继电器发出咔嗒声吸合，USB小台灯通电开启，APP端显示的亮度增加至177流明。

再次点击APP控制按钮，状态变更为“已关闭”，此时继电器发出咔嗒声断开，台灯断电关闭，APP端显示的亮度恢复之前的45流明。
注意事项:
1.继电器应连接NO(常开)与GND
2.开发板多线程受性能影响,有时不那么准确,可能会出现红外接收线程抢占主线程情况,导致结果不准确
3.开发板本身有一定发热,导致DHT11测量到的温度不是准确室温
实验完毕，本次实验实现了通过云端将开发板检测到的环境参数显示在手机APP中，同时可用手机APP控制开发板连接的外部设备。达到实验目的。
实验过程视频:

关键代码(Android):

public class MainActivity extends Activity implements MonitorService.ChangedListener {
public MonitorService monitorService;
private ToggleButton toggleSwitch;
private TextView txtViewLumen = null, txtParaTemp, txtParaHumi, txtParaVice, txtParaTouch, txtParaKey, txtParaRed;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
System.err.println("onCreate");
toggleSwitch = (ToggleButton) findViewById(R.id.toggleButtonLED);
txtViewLumen = (TextView)findViewById(R.id.lighting);
txtParaTemp = (TextView)findViewById(R.id.txtParaTemp);
txtParaHumi = (TextView)findViewById(R.id.txtParaHumi);
txtParaVice = (TextView)findViewById(R.id.txtParaVice);
txtParaTouch = (TextView)findViewById(R.id.txtParaTouch);
txtParaKey = (TextView)findViewById(R.id.txtParaKey);
txtParaRed = (TextView)findViewById(R.id.txtParaRed);
MyApplication app = (MyApplication) getApplication();
monitorService = app.getMonitorService();
monitorService.registerChangedListener(this);
/**
* 开关控制事件
*/
toggleSwitch.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View view) {
try {
monitorService.switchControl();
}
catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
}
});
}
/**
* 退出时断开连接
*/
@Override
protected void onDestroy() {
System.err.println("onDestroy");
monitorService.unregisterChangedListener(this);
monitorService.disconnect();
super.onDestroy();
}
/**
* 收到数据消息
* 更新界面
*/
@Override
public void onDataChange(final int state, final int lumen, final String other) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
if(state == 0)
toggleSwitch.setChecked(false);
else
toggleSwitch.setChecked(true);
//Log.d("Tipos", "State: " + state);
txtViewLumen.setText(Integer.toString(lumen) + " 流明");
if(other.length() > 10) {
String[] arys = other.split(";");
if(arys.length >= 6) {
txtParaTemp.setText(arys[0] + " ℃");
txtParaHumi.setText(arys[1] + " %");
txtParaVice.setText(arys[2]);
txtParaTouch.setText("0".equals(arys[3]) ? "-" : "有");
txtParaKey.setText("0".equals(arys[4]) ? "-" : "有");
txtParaRed.setText("N".equals(arys[5]) ? "-" : arys[5]);
}
}
}
});
}
}

复制代码

关键代码(开发板):

public static void main(String[] args) {
try {
TiWiFi obj = TiWiFi.getInstance();
obj.startup(30);
TiDNS.getInstance().startup();
System.out.println("Wi-Fi Connect. IP: " + obj.getAddress());
} catch (IOException ex) {
System.out.println("Wi-Fi Connect Failed.");
ex.printStackTrace();
return;
}
try {
// GPIO资源分配，GPIO0的PIN2/3/4/5脚
TiGPIO gpio0 = TiGPIO.open(0, 2, 3, 4, 5);
// I2C主机总线资源分配，I2CM0
TiI2CMaster i2cm0 = TiI2CMaster.open(0);
// ADC资源分配，ADC0的CH0通道
TiADC adc0 = TiADC.open(0, 0);
/* ---资源绑定--- */
// I2C主机总线资源PORT0与屏幕对象绑定，屏幕地址：0x3C
TiOLED_UG2864 oled = new TiOLED_UG2864(i2cm0, 0x3c);
// I2C主机总线资源PORT0与照度计BH1750对象绑定，默认地址：0x23
TiBH1750 bh1750 = new TiBH1750(i2cm0);
// GPIO总线资源PIN2与继电器对象绑定
TiRelay1CH relay = new TiRelay1CH(gpio0, 2);
// GPIO总线资源PIN3与温湿度传感器DHT11绑定
TiDHT dht11 = new TiDHT(gpio0, 3);
// GPIO总线资源PIN4与触摸按钮对象绑定，触发电平：高电平
TiButton touch = new TiButton(gpio0, 4, true);
// GPIO总线资源PIN5与红外解码对象绑定
TiVS1838BNEC vs1838b = new TiVS1838BNEC(gpio0, 5);
// 获取键盘实例并设置键盘事件监听对象
TiKeyboard keyboard = TiKeyboard.getInstance();
keyboard.setEventListener(new KeyboardListener());
// 设置ADC参考电压及分压倍数
adc0.setRefVoltageValue(1.0, 2);
/* ---资源使用--- */
// 屏幕开启并清屏
oled.turnOn();
oled.clear();
oled.print(0, 0, "AliYun&Android APP!");
touch.setEventListener(new TouchListener(relay));
vs1838b.setEventListener(new IRDecodeListener());
Thread.sleep(2000);
MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
connOpts.setCleanSession(true);
connOpts.setKeepAliveInterval(80);
connOpts.setUserName(USER_NAME);
connOpts.setPassword(USER_PASS);
connOpts.setAutomaticReconnect(true);
MqttClient mqttClient = new MqttClient(BROKER, CLIENT_ID);
mqttClient.SetMqttClientListener(new MqttClientListener() {
@Override
public void unsubscribeCompleted(Object arg0, int arg1, String arg2, int arg3) {
//System.err.println("unsubscribeCompleted");
}
@Override
public void subscribeCompleted(Object arg0, int arg1, String arg2, int arg3) {
//System.err.println("subscribeCompleted: " + arg2);
}
@Override
public void publishCompleted(Object arg0, int arg1, String arg2, int arg3) {
//System.err.println("publishCompleted: " + arg2);
}
@Override
public void onMqttConnectSuccess(Object arg0) {
//System.err.println("onMqttConnectSuccess");
}
@Override
public void onMqttConnectFailure(Object arg0, int arg1) {
//System.err.println("onMqttConnectFailure");
}
@Override
public void messageArrived(Object arg0, String arg1, byte[] payload) {
if("cmd".equals(arg1.substring(arg1.length() - 3))) {
String cmd = new String(payload);
cmd = cmd.substring(11, cmd.length() - 2);
//System.err.println("Received Cmd: " + cmd);
try {
if("OPEN".equals(cmd)) {
relay.turnOn();
System.err.println("Relay Turn On.");
} else if("CLOSE".equals(cmd)) {
relay.turnOff();
System.err.println("Relay Turn Off.");
}
}catch(Exception e) {}
}
}
@Override
public void connectionLost(Object arg0) {
//System.err.println("connectionLost");
}
@Override
public void connectComplete(Object arg0, boolean arg1) {
//System.err.println("connectComplete");
}
});
try {
mqttClient.connect(connOpts, mqttClient);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.err.println("Connect failed.");
}
mqttClient.subscribe(TOPIC_CMD, 1);
while(true) {
// 启动温湿度测量
dht11.measure();
// 获取温湿度值
double temp = dht11.getTemperature();
double humi = dht11.getHumidity();
int lux = bh1750.readLightLevel();
int val = adc0.getRawValue(0);
String sensorState = "{ switch: " + (relay.isTurnedOn() ? "1" : "0") + ",lumen: " + lux + ",other: '" + temp + ";" + humi + ";" + val + ";" + touchState + ";" + keyState + ";" + vs1838State + "' }";
oled.print(1, 0, "Temp:" + temp + " C ");
oled.print(2, 0, "Humi:" + humi + " % ");
oled.print(3, 0, "Light:" + lux + " ");
vs1838State = "N";
try {
System.out.println("Send to Cloud: " + sensorState);
mqttClient.publish(Main.TOPIC_DATA, sensorState.getBytes(), 0, false);
Thread.sleep(1200);
} catch (Exception e) {}
}
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
} finally {
try {
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

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