基于OpenHarmony的华为云IoT智慧路灯

ARM

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。

{
unsigned int ret = LOS_OK;
unsigned int thread_id1;
unsigned int thread_id2;
TSK_INIT_PARAM_S task1 = {0};
TSK_INIT_PARAM_S task2 = {0};

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

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

/*创建华为云IoT任务*/
task2.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)e53_isl_tread;
task2.uwStackSize = 2048;
task2.pcName = "e53_isl_tread";
task2.usTaskPrio = 25;
ret = LOS_TaskCreate(&thread_id2, &task2);
if (ret != LOS_OK)
{
      printf("Falied to create e53_isl_tread ret:0x%xn", ret);
      return;
}
}

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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。

{
float lum = 0;
isl_msg_t *app_msg = NULL;

/*智慧路灯模块初始化*/
e53_isl_init();

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

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

      /*光线强度值小于20，点亮LED灯；否则，熄灭LED灯*/
      if (lum < 20)
      {
         isl_light_set_status(ON);
      }
      else
      {
         isl_light_set_status(OFF);
      }

      /*光线强度值写入消息队列中*/
      app_msg = malloc(sizeof(isl_msg_t));
      if (app_msg != NULL)
      {
         app_msg->msg_type = en_msg_report;
         app_msg->report.lum = (int)lum;
         if (LOS_QueueWrite(m_isl_msg_queue, (void *)app_msg, sizeof(isl_msg_t), LOS_WAIT_FOREVER) != LOS_OK)
         {
            printf("%s LOS_QueueWrite failn", __func__);
            free(app_msg);
         }
      }
      LOS_Msleep(2000);
}
}

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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。

tify">{
isl_msg_t *app_msg = NULL;
unsigned int addr;
int ret;

/*WIFI连接网络，通过网络*/
SetWifiModeOn();

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

while (1)
{
/*从队列中获取数据*/
      ret = LOS_QueueRead(m_isl_msg_queue, (void *)&addr, BUFFER_LEN, LOS_WAIT_FOREVER);
      if (ret == LOS_OK)
      {
         app_msg = addr;
         switch (app_msg->msg_type)
         {
            case en_msg_report:
                  /*将光线强度值上报到华为云平台*/
                  isl_deal_report_msg(&app_msg->report);
                  break;
            default:
                  break;
         }
         free(app_msg);
         app_msg = NULL;
      }
      else
      {
         LOS_Msleep(100);
      }
}
}
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。
void isl_deal_report_msg(isl_report_t *report)
{
oc_mqtt_profile_service_t service;
oc_mqtt_profile_kv_t Lum;

service.event_time = NULL;
service.service_id = "智慧路灯";
service.service_property = &Lum;
service.nxt = NULL;

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

oc_mqtt_profile_propertyreport(USERNAME, &service);
return;
}

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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，当光线强度值小于20时，LED灯打开；当光线强度值大于20时，LED灯关闭。

luminance value is 45.83
light off
luminance value is 4.17
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10 华为云数据显示

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