【OpenHarmony开发样例】智能加湿器

通信

一、介绍
智能加湿器具有实时监控其所处环境温度、湿度，并通过数字管家设置日程，自动打开加湿器控制湿度功能。显示界面使用DevEco Studio 编写的js应用，具有很好的兼容和移植特性。硬件上采用了带有HDF框架的驱动模型，通过GPIO和IIC分别来控制电机开关和采集湿度信息，还可以通过语音模块识别语音命令，再通过串口跟主板通信来控制加湿器电机开关。

1. 交互流程

如下图所示，智能加湿器整体方案原理图可以大致分成：智能加湿器设备、数字管家应用、云平台三部分。智能加湿器通过MQTT协议连接华为IOT物联网平台，从而实现命令的接收和属性上报。关于智能设备接入华为云IoT平台的细节可以参考连接IOT云平台指南；智能设备同数字管家应用之间的设备模型定义可以参考profile 。

2.实物简介

如上图，我们使用V200Z-R蓝牙WIFI语音AIoT模组恒玄BES2600WM开发板来模拟智能加湿器设备。

首先，通过移动端APP给智能加湿器设置若干日程，当打开智能加湿器设备时，能迅速获取房间的温湿度，并显示在屏幕上。

然后，可以通过中间“温度调节”模块调节湿度的最大阈值，还可以通过语音来控制加湿器开关。

3.实物操作体验

二、快速上手
1、硬件准备

V200Z-R蓝牙WIFI语音AIoT模组恒玄BES2600WM开发板
BearPi-HM Nano套件中的E53_IA1拓展板
预装HarmonyOS手机一台
机芯智能语音模块
硬件连线图：

2、Linux编译服务器基础环境准备开发基础环境由 windows 工作台和 Linux 编译服务器组成。windows 工作台可以通过 samba 服务或 ssh 方式访问 Linux编译服务器。其中 windows 工作台用来烧录和代码编辑，Linux 编译服务器用来编译 OpenHarmony 代码，为了简化步骤，Linux 编译服务器推荐安装 Ubuntu20.04 64位。
编译环境搭建包含如下几步：

安装的库和工具
安装python3
安装arm-none-eabi-gcc
获取源码&文件拷贝和修改
编译流程
设备配网

2.1 安装的库和工具
使用如下apt-get命令安装下面的库和工具，Ubuntu20.04 64位系统需要安装以下依赖：
安装编译依赖基础软件

sudo apt-get install -y build-essential gcc g++ make zlib* libffi-dev git git-lfs

复制代码

2.2 安装和配置Python

打开Linux终端。
输入如下命令，查看python版本号，需要使用python3.7以上版本,否则参考系统基础环境搭建。
1. python3 --version
复制代码
安装并升级Python包管理工具（pip3）。

sudo apt-get install python3-setuptools python3-pip -y
sudo pip3 install --upgrade pip
pip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple requests

复制代码

4.安装python模块

sudo pip3 install setuptools kconfiglib pycryptodome ecdsa six --upgrade --ignore-installed six

复制代码

2.3 安装arm-none-eabi-gcc

打开Linux编译服务器终端。
下载arm-none-eabi-gcc 编译工具,下载链接地址。
解压 gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-x86_64-linux.tar.bz2安装包至~/toolchain/路径下。
1. mkdir -p ~/toolchain/
2. tar -jxvf gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-x86_64-linux.tar.bz2 -C ~/toolchain/
复制代码
设置环境变量。
1. vim ~/.bashrc
复制代码
将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行，保存并退出。
1. export PATH=~/toolchain/gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10/bin:$PATH
复制代码
生效环境变量。
1. source ~/.bashrc
复制代码

2.4 获取源码&文件拷贝和修改
1.码云工具下载

1）下载repo工具

mkdir ~/bin
curl https://gitee.com/oschina/repo/raw/fork_flow/repo-py3 > ~/bin/repo
chmod a+x ~/bin/repo

复制代码

2）设置环境变量并生效

vim ~/.bashrc
export PATH=~/bin:$PATH
source ~/.bashrc

复制代码

2.代码下载

OpenHarmony代码下载

#特别注意：请下载OpenHarmony 3.1 Beta版本
mkdir ~/OpenHarmony_3.1_Beta
cd ~/OpenHarmony_3.1_Beta
repo init -u git@gitee.com:openharmony/manifest.git -b refs/tags/OpenHarmony-v3.1-Beta --no-repo-verify
repo sync -c
repo forall -c 'git lfs pull'

复制代码

3.安装 hb

cd ~/OpenHarmony_3.1_Beta

复制代码

输入hb -v

a. 若提示如下提示，则表示未安装可以从第2步开始操作。

hb: command not found

复制代码

b.若有如下提示（版本小于0.4.4），需要先卸载该版本，然后再执行第2步操作步骤。

[OHOS INFO] hb version 0.4.3

复制代码

卸载命令：

pip3 uninstall ohos-build

复制代码

运行如下命令安装hb

pip3 install build/lite

复制代码

设置环境变量

vim ~/.bashrc

复制代码

将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行，保存并退出。

export PATH=~/.local/bin:$PATH

复制代码

执行如下命令更新环境变量。

source ~/.bashrc

复制代码

再次执行”hb -v“，有以下版本显示则表示安装的hb版本正确。

[OHOS INFO] hb version 0.4.4

复制代码

4.设备侧代码下载

使用git 命令下载。

git clone git@gitee.com:openharmony-sig/knowledge_demo_smart_home.git

复制代码

5.文件拷贝和修改
1. 代码拷贝

mkdir ~/OpenHarmony_3.1_Beta/vendor/team_x/
主代码拷贝：
cp -rfa ~/knowledge_demo_smart_home/dev/team_x/smart_humidifier ~/OpenHarmony_3.1_Beta/vendor/team_x/
iot_link三方库拷贝：
cp -rfa ~/knowledge_demo_smart_home/dev/third_party/iot_link ~/OpenHarmony_3.1_Beta/third_party/
common库拷贝：
cp -rfa ~/knowledge_demo_smart_home/dev/team_x/common ~/OpenHarmony_3.1_Beta/vendor/team_x
iot_link库拷贝：
cp -rfa ~/knowledge_demo_smart_home/dev/third_party/iot_link ~/OpenHarmony_3.1_Beta/third_party/

复制代码

2. kernel/liteos_m 修改

a. 下载patch 地址
      点击上述链接进入浏览器，将该网页中内容全部复制。
      本地创建一个名为***.patch文件，并将已经复制的内容粘贴到该文件中。
b.  打上步骤1中的patch

cd ~/OpenHarmony_3.1_Beta/kernel/liteos_m
patch -p1 < ***.patch

复制代码

3. device/soc/bestechnic 修改

a. 下载patch 地址
      点击上述链接进入浏览器，将该网页中内容全部复制。
      本地创建一个名为***.patch文件，并将已经复制的内容粘贴到该文件中。
b.  打上步骤1中的patch

cd ~/OpenHarmony_3.1_Beta/device/soc/bestechnic
patch -p1 < ***.patch

复制代码

4. third_party/mbedtls 修改
参考如下代码段修改 platform.c 和BUILD.gn

diff --git a/library/platform.c b/library/platform.c
index c4c3fd3..214173b 100755
--- a/library/platform.c
+++ b/library/platform.c
[url=home.php?mod=space&uid=1999721]@@[/url] -86,9 +86,24 @@ static void platform_free_uninit( void *ptr )
static void * (*mbedtls_calloc_func)( size_t, size_t ) = MBEDTLS_PLATFORM_STD_CALLOC;
static void (*mbedtls_free_func)( void * ) = MBEDTLS_PLATFORM_STD_FREE;
+#include "los_memory.h"
+
void * mbedtls_calloc( size_t nmemb, size_t size )
{
- return (*mbedtls_calloc_func)( nmemb, size );
+ //return (*mbedtls_calloc_func)( nmemb, size );
+ size_t real_size;
+ void *ptr = NULL;
+
+ if (nmemb == 0 || size == 0) {
+ return NULL;
+ }
+
+ real_size = (size_t)(nmemb * size);
+ ptr = LOS_MemAlloc(OS_SYS_MEM_ADDR, real_size);
+ if (ptr != NULL) {
+ (void)memset_s(ptr, real_size, 0, real_size);
+ }
+ return ptr;
}
diff --git a/BUILD.gn b/BUILD.gn
index 9ecb37a..30dbb2e 100755
--- a/BUILD.gn
+++ b/BUILD.gn
@@ -124,6 +124,7 @@ if (defined(ohos_lite)) {
"//kernel/liteos_m/kernel/include",
"//kernel/liteos_m/utils",
"//third_party/musl/porting/liteos_m/kernel/include/",
+ "//kernel/liteos_m/kernel/include/",
]
}
output_name = "mbedtls"

复制代码

5.third_party/lwip 修改

修改src/api/netdb.c 文件

diff --git a/src/api/netdb.c b/src/api/netdb.c
index 52a6fdf..2043636 100644
--- a/src/api/netdb.c
+++ b/src/api/netdb.c
@@ -100,7 +100,7 @@ lwip_gethostbyname(const char *name)
err = netconn_gethostbyname(name, &addr);
if (err != ERR_OK) {
LWIP_DEBUGF(DNS_DEBUG, ("lwip_gethostbyname(%s) failed, err=%d
", name, err));
- h_errno = HOST_NOT_FOUND;
+ //h_errno = HOST_NOT_FOUND;
return NULL;
}

复制代码

6.修改iot_link中的部分文件
a. third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_mqtt_port.c
测试发现，当fd为0的时候，在执行recv时会立马返回-1，因此做下面规避操作。

static int __socket_connect(Network *n, const char *host, int port)
{
...
int tmpfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); // to skip fd = 0;
fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(fd == -1) {
return ret;
}
close(tmpfd); // to skip fd = 0;
...
}

复制代码

系统setsockopt函数未适配，因此需要做下面的修改：

static int __socket_read(void *ctx, unsigned char *buf, int len, int timeout)
{
int fd;
int ret = 0;
#if 0
struct timeval timedelay = {timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000};
if(NULL== buf)
{
return ret;
}
fd = (int)(intptr_t)ctx; ///< socket could be zero
if (timedelay.tv_sec < 0 || (timedelay.tv_sec == 0 && timedelay.tv_usec <= 0))
{
timedelay.tv_sec = 0;
timedelay.tv_usec = 100;
}
if(0 != setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,&timedelay,sizeof(struct timeval)))
{
return ret; //could not support the rcv timeout
}
int bytes = 0;
while (bytes < len) {
int rc = recv(fd, &buf[bytes], (size_t)(len - bytes), 0);
printf("[%s|%s|%d]fd = %d, rc = %d
", __FILE__,__func__,__LINE__, fd, rc);
if (rc == -1) {
if (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK) {
bytes = -1;
}
break;
} else if (rc == 0) {
bytes = 0;
break;
} else {
bytes += rc;
}
}
return bytes;
#else
int bytes = 0;
fd_set fdset;
struct timeval timedelay = {timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000};
if(NULL== buf)
{
return ret;
}
fd = (int)(intptr_t)ctx; ///< socket could be zero
if (timedelay.tv_sec < 0 || (timedelay.tv_sec == 0 && timedelay.tv_usec <= 0))
{
timedelay.tv_sec = 0;
timedelay.tv_usec = 100;
}
timedelay.tv_sec = 2;
FD_ZERO(&fdset);
FD_SET(fd, &fdset);
ret = select(fd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timedelay);
if (ret > 0) {
while (bytes < len) {
int rc = recv(fd, &buf[bytes], (size_t)(len - bytes), 0);
// printf("[%s|%s|%d]fd = %d, rc = %d, errno=%d(%s)
", __FILE__,__func__,__LINE__, fd, rc,errno, strerror(errno));
if (rc == -1) {
if (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK) {
bytes = -1;
}
break;
} else if (rc == 0) {
bytes = 0;
break;
} else {
bytes += rc;
}
}
}
return bytes;
#endif
}

复制代码

b. third_party/iot_link/network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/dtls_interface.c
系统部分mbedtls接口不一致，固需要注释部分接口代码：

mbedtls_ssl_context dtls_ssl_new(dtls_establish_info_s *info, char plat_type)
{
...
if (info->psk_or_cert == VERIFY_WITH_PSK)
{
/*
if ((ret = mbedtls_ssl_conf_psk(conf,
info->v.p.psk,
info->v.p.psk_len,
info->v.p.psk_identity,
strlen((const char *)info->v.p.psk_identity))) != 0)
{
MBEDTLS_LOG("mbedtls_ssl_conf_psk failed: -0x%x", -ret);
goto exit_fail;
}
*/
}
...
}
int dtls_shakehand(mbedtls_ssl_context *ssl, const dtls_shakehand_info_s *info)
{
...
if (MBEDTLS_SSL_IS_CLIENT == info->client_or_server)
{
ret = mbedtls_net_connect(server_fd, info->u.c.host, info->u.c.port, info->udp_or_tcp);
if( 0 != ret)
{
ret = MBEDTLS_ERR_NET_CONNECT_FAILED;
goto exit_fail;
}
}
else
{
//server_fd = (mbedtls_net_context*)atiny_net_bind(NULL, info->u.s.local_port, MBEDTLS_NET_PROTO_UDP);
///< --TODO ,not implement yet
}
...
}
void dtls_init(void)
{
(void)mbedtls_platform_set_calloc_free(calloc, free);
(void)mbedtls_platform_set_snprintf(snprintf);
// (void)mbedtls_platform_set_printf(printf);
}

复制代码

c. 修改dtls下的BUILD.gn因为弱引用导致无法链接相关符号

diff --git a/dev/third_party/iot_link/network/dtls/BUILD.gn b/dev/third_party/iot_link/network/dtls/BUILD.gn
index 035805d7..05188295 100755
--- a/dev/third_party/iot_link/network/dtls/BUILD.gn
+++ b/dev/third_party/iot_link/network/dtls/BUILD.gn
@@ -17,6 +17,7 @@ dtls_inc = [
"../../link_misc",
"//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0",
"//third_party/mbedtls/include/",
+ "//base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/innerkits/",^M
]
@@ -41,7 +42,8 @@ dtls_cflags = [
"-Wno-unused-parameter",
]
-static_library("dtls") {
+#static_library("dtls") {^M
+source_set("dtls") {^M
cflags = dtls_cflags
defines = dtls_def
sources = dtls_src

复制代码

d. 修改mqtt下的BUILD.gn因为弱引用导致无法链接相关符号

diff --git a/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/BUILD.gn b/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/BUILD.gn
index 5a4a8e0d..f56f4ae6 100755
--- a/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/BUILD.gn
+++ b/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/BUILD.gn
@@ -16,8 +16,10 @@ mqtt_paho_inc = [
"paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src",
"paho_mqtt/port",
"../../inc",
+ "//third_party/musl/porting/liteos_m/kernel/include/",^M
"//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0",
"//vendor/hisi/hi3861/hi3861/third_party/lwip_sack/include/",
+ "//base/hiviewdfx/hilog_lite/interfaces/native/innerkits/",^M
]
@@ -50,7 +52,8 @@ mqtt_cflags = [
"-Wno-unused-function",
]
-static_library("mqtt") {
+#static_library("mqtt") {^M
+source_set("mqtt") {^M
cflags = mqtt_cflags
defines = mqtt_paho_defs
sources = mqtt_paho_src

复制代码

e. 修改时间编译问题：

iff --git a/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h b/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h
index 2c6cab1b..38e3dce3 100755
--- a/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h
+++ b/dev/third_party/iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h
@@ -84,6 +84,7 @@
#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"
+#include "sys/time.h"
#include <mqtt_al.h>
#define MQTT_TASK 1
@@ -117,6 +118,13 @@ typedef struct Thread
int ThreadStart(Thread*, void (*fn)(void*), void* arg);
+#define timeradd(s,t,a) (void) ( (a)->tv_sec = (s)->tv_sec + (t)->tv_sec, ^M
+ ((a)->tv_usec = (s)->tv_usec + (t)->tv_usec) >= 1000000 && ^M
+ ((a)->tv_usec -= 1000000, (a)->tv_sec++) )^M
+#define timersub(s,t,a) (void) ( (a)->tv_sec = (s)->tv_sec - (t)->tv_sec, ^M
+ ((a)->tv_usec = (s)->tv_usec - (t)->tv_usec) < 0 && ^M
+ ((a)->tv_usec += 1000000, (a)->tv_sec--) )^M
+^M
typedef struct Network
{
void *ctx; ///< if it is tls, then it is tls context, else it is socket fd

复制代码

7.配置相关的修改
a. gpio hdf框架相关修改。
根据下方代码修改drivers/adapter/platform/gpio/gpio_bes.c

diff --git a/platform/gpio/gpio_bes.c b/platform/gpio/gpio_bes.c
index ed4d18b..890d528 100755
--- a/platform/gpio/gpio_bes.c
+++ b/platform/gpio/gpio_bes.c
@@ -257,7 +257,7 @@ static int32_t GpioDriverBind(struct HdfDeviceObject *device)
}
gpioCntlr.device.hdfDev = device;
- device->service = gpioCntlr.device.service;
+ device->service = &(gpioCntlr.device);
return HDF_SUCCESS;
}

复制代码

b . uart相关配置，本实例使用uart1接口，相对应的GPIO为gpio20,gpio21。电机控制使用的gpio11,相关的配置如下所示，文件路径：/home/water/OpenHarmony_3.1_Beta/device/board/fnlink/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs

diff --git a/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs b/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs
index 44212eb..f8d0985 100644
--- a/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs
+++ b/shields/v200zr-evb-t1/v200zr-evb-t1.hcs
@@ -1,6 +1,6 @@
#include "../../hcs/v200zr.hcs"
root {
- /*device_info {
+ device_info {
platform :: host {
device_uart :: device {
uart2 :: deviceNode {
@@ -8,21 +8,21 @@ root {
priority = 40;
permission = 0644;
moduleName = "BES_UART_MODULE_HDF";
- serviceName = "HDF_PLATFORM_UART_2";
+ serviceName = "HDF_PLATFORM_UART_1";
deviceMatchAttr = "uart2_config";
}
}
}
- }*/
+ }
platform {
gpio_config {
match_attr = "gpio_config";
- pin = [0, 1];
+ pin = [0, 1, 2];
// touch_ztw523: TSP_RST - GPIO12, TSP_INT-GPIO27
// touch_fts: TSP_RST - GPIO05, TSP_INT-GPIO27
- realPin = [5, 27];
- config = [5, 2];
- pinNum = 2;
+ realPin = [5, 27, 11];
+ config = [5, 2, 2];
+ pinNum = 3;
}
i2c_config {
i2c0 {
@@ -52,7 +52,7 @@ root {
mode = 0;
}
}
- /*uart_config {
+ uart_config {
template uart_controller {
match_attr = "";
num = 0;
@@ -65,9 +65,9 @@ root {
}
uart2 :: uart_controller {
match_attr = "uart2_config";
- num = 2;
+ num = 1;
}
- }*/
+ }
}
display {
panel_config {
(END)

复制代码

c. iic相关的配置，使i2c1通道和芯片管脚gpio6,gpio7相关的配置如下：

i2c_config {
i2c1 {
match_attr = "i2c1_config";
port = 1;
speed = 200000;
// TSP_SCL/SDA - I2C1 = GPIO06/GPIO07
sclPin = 6;
sdaPin = 7;
useDma = 0;
useSync = 1;
asMaster = 1;
address_width = 8;
mode = 0;
}
}

复制代码

8.将JS应用合入工程。

关于JS应用开发请参考从零开始学习L0: JS开发系列。本节为可选章节，忽略本节内容不影响本项目的展示和运行。但若想要在本项目的基础上进行涉及到显示的内容修改与新规开发，则需完整的阅读本节及链接内容。
1.下载并安装DevEco Studio。
2.新建一个js工程。
工程名为：smart_humidifier/FA

3.在DevEco Studio的SDK中添加@system.communicationkit.d.ts文件。
将@system.communicationkit.d.ts文件（源文件目录：~/knowledge_demo_smart_home/dev/interface/sdk-js/api/common/@system.communicationkit.d.ts）拷贝到DevEco Studio的SDK中（目标目录：HarmonyOS Legacy SDK/js/3.0.0.0/api/common）。HarmonyOS Legacy SDK目录在DevEco Studio安装时，由用户配置，该目录位置可在设置(ctrl+alt+s)中查找。

4.编译hap包。
依次选择构建 -> Build Hap(s)/APP(s) -> Build Hap(s)进行hap包编译。

5.使用预览功能得到 js 包: entry.previewintermediates
esdebugliteassetsjsdefault

将 js 包放到文件系统里面：
default目录中除app.js.map外的的数据全部拷贝到OpenHarmonySDK中的//vendor/team_x/smart_humidifier/fs/data/data/js目录下:

需要注意：FA的bundleName必须和工程代码//vendor/team_x/smart_humidifier/demo_smart_humidifier/ability/ability_device.cpp文件里面定义的JS_BUNDLE_NAME一致。