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[文章]基于OpenHarmony的华为云IoT智慧路灯实现

老渔翁
2022-05-10 09:36:12
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小凌派OpenHarmony智慧路灯
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一、智慧路灯简介
我们平时看到的传统路灯基本是通过定时开启、定时关闭来控制路灯亮灭，在夏天白昼时间长，路灯过早开启，造成能源浪费；在冬天白昼时间短，往往经常是天已经黑了，路灯却未开启，给人们的出行带来了诸多不便；也有的路灯通过专人手动开启关闭，这种方式虽较定时方式灵活，但也存在需要人为操作的局限性。随着社会的发展进步，智慧路灯应运而生，智慧路灯通过自身携带的光线传感器，通过传感器采集的的光线数据判断天黑情况，可以根据预置的阈值来实现路灯开启关闭；同时智慧路灯的光线数据也可以同步上传云端，通过云端可以查询到智慧路灯的光线数据、路灯开启关闭状态，同时也可以设置智慧路灯开启关闭的阈值，实现云管理。

前面的文章介绍了基于OpenHarmony的智慧路灯实现，本文将在前面文章的基础上，添加华为云IoT功能，实现基于OpenHarmony系统的IoT智慧路灯。小凌派RK2206开发板内置WIFI模块，外部接口丰富，使用小凌派RK2206开发板搭载智慧路灯模块，能够轻松实现华为云IoT智慧路灯。智慧路灯模块本身自带光线传感器，通过传感器采集的光线数据判断天黑情况，根据预设的阈值来实现路灯的开关，同时将光线数据上传到华为云平台，实现华为云平台管理智慧路灯。

二、硬件电路设计
智慧路灯模块硬件电路如图1所示，电路中包含了E53接口连接器、EEPROM存储器、光线传感器BH1750、大功率LED灯驱动电路。本文主要使用光线传感器BH1750和LED灯驱动电路，其中光线传感器为数字接口芯片，使用I2C总线控制；LED灯驱动电路通过PWD_LED口控制LED灯开启、关闭，PWD_LED输出高电平点亮LED灯，PWD_LED输出低电平熄灭LED灯。模块硬件电路简单，这里就不对此进行多余的说明。
                                       
图片9.png
图1 智慧路灯模块硬件电路图

小凌派RK2206开发板与智慧路灯模块均带有防呆设计，能够很容易区分安装方向，直接将模块插入到小凌派RK2206开发板的E53母座接口上即可，安装如图2所示.
                                
图片1.png
图2 硬件连接图


三、软件设计
１、主程序设计
小凌派RK2206开发板上电后，OpenHarmony系统开始运行，LiteOS系统初始化后，通过LOS_QueueCreate函数创建一个消息队列，用于线程间传递信息；通过LOS_TaskCreate创建e53_isl_thread和iot_cloud_isl_thread两个任务。其中，e53_isl_thread任务周期获取智慧路灯模块采集的信息；iot_cloud_isl_thread任务处理消息队列里的信息，将智慧路灯模块采集的信息上报华为云。
  1. {
  2.     unsigned int ret = LOS_OK;
  3.     unsigned int thread_id1;
  4.     unsigned int thread_id2;
  5.     TSK_INIT_PARAM_S task1 = {0};
  6. TSK_INIT_PARAM_S task2 = {0};

  8.     /*创建消息队列*/
  9.     ret = LOS_QueueCreate("queue", MSG_QUEUE_LENGTH, &m_isl_msg_queue, 0, BUFFER_LEN);
  10.     if (ret != LOS_OK)
  11.     {
  12.         printf("Falied to create Message Queue ret:0x%xn", ret);
  13.         return;
  14.     }

  16.     /*创建智慧路灯信息获取任务*/
  17.     task1.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)iot_cloud_isl_thread;
  18.     task1.uwStackSize = 10240;
  19.     task1.pcName = "iot_cloud_isl_thread";
  20.     task1.usTaskPrio = 24;
  21.     ret = LOS_TaskCreate(&thread_id1, &task1);
  22.     if (ret != LOS_OK)
  23.     {
  24.         printf("Falied to create iot_cloud_isl_thread ret:0x%xn", ret);
  25.         return;
  26.     }

  28.     /*创建华为云IoT任务*/
  29.     task2.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)e53_isl_tread;
  30.     task2.uwStackSize = 2048;
  31.     task2.pcName = "e53_isl_tread";
  32.     task2.usTaskPrio = 25;
  33.     ret = LOS_TaskCreate(&thread_id2, &task2);
  34.     if (ret != LOS_OK)
  35.     {
  36.         printf("Falied to create e53_isl_tread ret:0x%xn", ret);
  37.         return;
  38.     }
  39. }
复制代码

２、智慧路灯信息获取任务程序设计
智慧路灯信息获取任务，进入主程序先初始化智慧路灯模块，程序进入主循环，２秒获取一次光线传感器BH1750的光线强度值，当光线强度值小于20时，打开LED路灯；当光线强度值大于等于20时，关闭LED路灯。同时，将获取到的光线强度值写入消息队列中，等待华为云IoT处理。智慧路灯信息获取任务使用的接口在基于OpenHarmony的智慧路灯实现文章中已经详细说明，这里不再赘述。
  1. {
  2.     float lum = 0;
  3.     isl_msg_t *app_msg = NULL;

  5.     /*智慧路灯模块初始化*/
  6.     e53_isl_init();

  8.     while (1)
  9. {
  10.     /*获取智慧路灯模块数据*/
  11.         lum = e53_isl_read_data();

  13.         printf("luminance value is %.2fn", lum);

  15.         /*光线强度值小于20，点亮LED灯；否则，熄灭LED灯*/
  16.         if (lum < 20)
  17.         {
  18.             isl_light_set_status(ON);
  19.         }
  20.         else
  21.         {
  22.             isl_light_set_status(OFF);
  23.         }

  25.         /*光线强度值写入消息队列中*/
  26.         app_msg = malloc(sizeof(isl_msg_t));
  27.         if (app_msg != NULL)
  28.         {
  29.             app_msg->msg_type = en_msg_report;
  30.             app_msg->report.lum = (int)lum;
  31.             if (LOS_QueueWrite(m_isl_msg_queue, (void *)app_msg, sizeof(isl_msg_t), LOS_WAIT_FOREVER) != LOS_OK)
  32.             {
  33.                 printf("%s LOS_QueueWrite failn", __func__);
  34.                 free(app_msg);
  35.             }
  36.         }
  37.         LOS_Msleep(2000);
  38.     }
  39. }
复制代码

3、华为云IoT任务程序设计
华为云IoT任务主要处理消息队列里的信息。任务启动后，通过SetWifiModeOn连接WIFI；WIFI连接成功后，初始化MQTT协议栈，连接到华为云IoT服务器；成功连接华为云IoT服务器后，线程开始处理消息队列里的消息。消息队列里只有一种消息格式，智慧路灯信息获取任务传输过来的智慧路灯模块的数据，线程直接通过MQTT协议传输到华为云IoT平台上，此时平台上可以查看到最新上报的智慧路灯模块的亮度数据。   
  1. {
  2.     isl_msg_t *app_msg = NULL;
  3.     unsigned int addr;
  4.     int ret;

  6.     /*WIFI连接网络，通过网络*/
  7.     SetWifiModeOn();

  9. 　　/*初始化MQTT用户名和密匙*/
  10.     device_info_init(CLIENT_ID, USERNAME, PASSWORD);
  11.     ret = oc_mqtt_init();
  12.     if (ret != LOS_OK)
  13.     {
  14.         printf("oc_mqtt_init fail ret:%dn", ret);
  15.     }

  17.     while (1)
  18. {
  19.     /*从队列中获取数据*/
  20.         ret = LOS_QueueRead(m_isl_msg_queue, (void *)&addr, BUFFER_LEN, LOS_WAIT_FOREVER);
  21.         if (ret == LOS_OK)
  22.         {
  23.             app_msg = addr;
  24.             switch (app_msg->msg_type)
  25.             {
  26.                 case en_msg_report:
  27.                     /*将光线强度值上报到华为云平台*/
  28.                     isl_deal_report_msg(&app_msg->report);
  29.                     break;
  30.                 default:
  31.                     break;
  32.             }
  33.             free(app_msg);
  34.             app_msg = NULL;
  35.         }
  36.         else
  37.         {
  38.             LOS_Msleep(100);
  39.         }
  40.     }
  41. }
  42. isl_deal_report_msg函数将光线强度值按照华为云平台的数据结构填充，将光线强度值上报到华为云平台。
  43. void isl_deal_report_msg(isl_report_t *report)
  44. {
  45.     oc_mqtt_profile_service_t service;
  46.     oc_mqtt_profile_kv_t Lum;

  48.     service.event_time = NULL;
  49.     service.service_id = "智慧路灯";
  50.     service.service_property = &Lum;
  51.     service.nxt = NULL;

  53.     Lum.key = "亮度";
  54.     Lum.value = &report->lum;
  55.     Lum.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_INT;
  56.     Lum.nxt = NULL;

  58.     oc_mqtt_profile_propertyreport(USERNAME, &service);
  59.     return;
  60. }
复制代码

四、编译测试
1、登录华为云IoT平台
设备连接华为云前，需要做一些准备工作，请在华为云平台注册个人用户账号，并且需要实名认证后才可以正常使用。如图3所示，为华为云IotDM地址：https://www.huaweicloud.com/product/iotdm.html。
                             
图片2.png

图3 华为云IoT网址

2、创建产品
点击立即使用，进入设备接入页面，选择侧边栏产品页面，点击右上角创建产品，添加智慧路灯产品，如图4所示，按照要求填写产品类型。
                              
图片3.png

图4 创建产品

点击进入创建的产品，点击添加服务，服务ID填入智慧路灯，如图5所示。
                             
图片4.png

图5 添加服务

选择智慧路灯服务，点击添加属性，添加亮度属性，如图6所示。
                           
图片5.png

图6 添加属性

3、注册设备
创建产品成功后，侧边栏选择设备，点击右上角注册设备，按照要求填写设备信息，保存密匙信息，如图7所示。
                             
图片6.png

图7 注册设备

设备创建成功后，点击进入设备详情页面，可以查看设备详细详细，保存设备ID信息，如图8所示。
                           
图片7.png

图8 设备详情

在连接华为云前需要获取CLIENT_ID、USERNAME、PASSWORD，访问华为云iot工具https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/；填写注册设备时生成的设备ID和设备密钥，生成连接信息（ClientId、Username、Password），如图9所示。
                           
图片10.png

                                                               9 生成账号、密匙

对应修改代码中对应的CLIENT_ID、USERNAME、PASSWORD。
#define CLIENT_ID                       "61c69349078a93029b83ceff_E53_ISL_0_0_2021122504"
#define USERNAME                        "61c69349078a93029b83ceff_E53_ISL"

#define PASSWORD                        "82933df2133618cad436234d88fde06a196dd8ebc0d5c8cf2ee065968a469546"

4、测试结果
程序编译烧写到小凌派RK2206开发板后，按下开发板的RESET按键，通过串口软件查看日志如下所示；通过遮挡智慧路灯模块上的光线传感器，从而来改变光线强度值，当光
  1. luminance value is 45.83
  2. light off
  3. luminance value is 4.17
  4. light on
复制代码
同时，在华为云平台上，可以看到设备上报上来的光线强度，如图10所示。
图片8.png
图10 华为云数据显示

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