基于OpenHarmony的华为云IoT智慧路灯实现 原创 精华

发布于 2022-5-10 09:47
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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。
基于OpenHarmony的华为云IoT智慧路灯实现-开源基础软件社区
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.
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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%x\n", 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%x\n", 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%x\n", ret);
        return;
    }
}

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 %.2f\n", 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 fail\n", __func__);
                free(app_msg);
            }
        }
        LOS_Msleep(2000);
    }
}

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。

{
    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:%d\n", 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;
}

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
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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

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。
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图10 华为云数据显示

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已于2022-5-10 09:52:06修改
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