智能加湿器

发布于 2022-3-25 11:32
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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。

智能加湿器-开源基础软件社区

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 。智能加湿器-开源基础软件社区

2.实物简介
智能加湿器-开源基础软件社区

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
智能加湿器-开源基础软件社区

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:

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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:

  1. 安装的库和工具
    2.安装python3
    3.安装arm-none-eabi-gcc
    4.获取源码&文件拷贝和修改
    5.编译流程
    6.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

 

2.2 安装和配置Python
1.打开Linux终端。
2.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

python3 --version

 

3.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

 

4.安装python模块

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

 

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。

mkdir -p ~/toolchain/
tar -jxvf gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-x86_64-linux.tar.bz2 -C ~/toolchain/

 

设置环境变量。

vim ~/.bashrc

 

将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行,保存并退出。

export PATH=~/toolchain/gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10/bin:$PATH

 

生效环境变量。

source ~/.bashrc

 

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

2)设置环境变量并生效
vim ~/.bashrc
export PATH=~/bin:$PATH
source ~/.bashrc 

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'

 

3.安装 hb
进入代码工程目录

cd ~/OpenHarmony_3.1_Beta

 

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

 

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

 

卸载命令:

 pip3 uninstall ohos-build 

 

运行如下命令安装hb

pip3 install build/lite

 

设置环境变量

vim ~/.bashrc

 

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

 

执行如下命令更新环境变量。

source ~/.bashrc

 

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

 

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 

 

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/

 

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

 

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

 

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
@@ -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"

 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\n", name, err));
-    h_errno = HOST_NOT_FOUND;
+    //h_errno = HOST_NOT_FOUND;
     return NULL;
   }

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;
	...
}

 

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\n", __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)\n", __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
}

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);
}

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

 

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

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

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;
 }

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)

 

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;
            }
        }

 

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。

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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。

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5.使用预览功能得到 js 包: entry\.preview\intermediates\res\debug\lite\assets\js\default

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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。

#define JS_BUNDLE_NAME "com.example.control_panel2.hmservice"

 

FA中的bundleName:

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整合并修改完成后的代码目录结构如下图:

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5、编译&烧录
编译命令:
hb set  // 如果是第一次编译,Input code path 命令行中键入"./" 指定OpenHarmony工程编译根目录后 回车,
如下图所示,使用键盘上下键选中智能加湿器 “smart_humidifier”,(注:工程名字根据实际要编译的工程来)如图:
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hb build // 如果需要全量编译,可以添加-f 选项
编译通过,生成固件成功,如图:

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固件烧录步骤

1.安装CP2102驱动

2.固件编译完成以后拷贝./out/v200zr/smart_humidifier/write_flash_gui文件夹到windows下,并点击Wifi_download_main.exe

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3.点击工具上的文件夹图标

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4.选择List按钮

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5.在显示出来的串口列表中选择需要烧录的串口,并点击开始按钮。

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6.在开发板上点击reset按键,或者重新上电。

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7.进入烧录状态

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8.烧录成功

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6、设备配网
1.在设备上电前需准备好安装了数字管家应用的HarmonyOS手机,详情见数字管家应用开发, 并在设置中开启手机的NFC功能;
2.写设备NFC标签,详细操作见设备NFC标签指导文档;
3.烧录完成后,上电,将手机上半部靠近NFC标签;
4.无需任何操作手机将自动拉起数字管家应用并进入配网界面,输入热点密码。

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已于2022-5-5 14:17:17修改
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