轉(zhuǎn)發(fā)：【碼上評選】在潤和HiSpark的WiFIIoT開發(fā)板通過MQTT實(shí)現(xiàn)簡易IoT智能網(wǎng)關(guān)

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轉(zhuǎn)發(fā)：【碼上評選】在潤和HiSpark的WiFIIoT開發(fā)板通過MQTT實(shí)現(xiàn)簡易IoT智能網(wǎng)關(guān), 一、 總體介紹

　  1.1   視頻展示及源碼

　　　　最新更新：



　　　　視頻展示已上傳到Bilibili，鏈接為https://www.bilibili.com/video/BV1HK4y177XL?from=search&seid=5136887023363432633

　　　　源碼已上傳到Gitee，鏈接為https://gitee.com/Weijunchok/hARMony_mqtt_-io-t ，其中包括新增連接到華為云和Onenet的mqtt_test.c文件，只需修改個(gè)人連接信息即可使用。

　　　　歡迎評委老師和開發(fā)者們批評指正，讓我可以繼續(xù)完善作品





1.2   系統(tǒng)組成

　　本作品硬件組成包括HiSpark的WIFIIoT開發(fā)套件的核心板，0.96尺寸的OLED，Dht11溫濕度傳感器，如圖所示。



1.3   系統(tǒng)所需包

　　硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)需要WIFI驅(qū)動(dòng)包，Paho-MQTT，OLED驅(qū)動(dòng)包，以及DHT11驅(qū)動(dòng)采集包。

　　其中,需要用到潤和HiHope社區(qū)的
HarmonyOS-IoT-Application-Development 儲(chǔ)存庫代碼，地址為https://gitee.com/hihopeorg/HarmonyOS-IoT-Application-Development。具體用到的是04_Wifi，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能，以及03_sensing的oled部分。

　　其次，還需用到MQTT功能，是通過Paho-MQTT進(jìn)行移植，CSDN社區(qū)已有博主移植成功，我是沿用其代碼，地址為　　　　 https://blog.csdn.net/qq_33259323/article/details/109530970   

　　在該代碼的基礎(chǔ)上我重新封裝Publish和訂閱信息到達(dá)的On_message函數(shù)分別用于上傳傳感器數(shù)據(jù)和即時(shí)訂閱APP發(fā)來的控制命令，另外還添加心跳函數(shù)保持連接。

　　DHT11移植是借鑒CSDN博主小Caicai以及程序員小哈的文章，在開發(fā)板中進(jìn)行移植，地址為 　　https://blog.csdn.net/qq_41838541/article/details/106634984    　　和https://blog.csdn.net/rsd102/article/details/106084826 其中根據(jù)手冊和Harmony系統(tǒng)源碼移植了其中幾個(gè)重要函數(shù)，在下面會(huì)給出展示。   

　　實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制所需APP我是在Android Studio通過Paho-MQTT包進(jìn)行實(shí)現(xiàn)MQTT通信，其他功能自行設(shè)計(jì)搭建。在我個(gè)人阿里云服務(wù)器上搭載了Mosquitto服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫，用于儲(chǔ)存通過MQTT上傳的溫濕度數(shù)據(jù)。

1.4   系統(tǒng)功能

系統(tǒng)目前能實(shí)現(xiàn)的功能：

1.      開發(fā)板定時(shí)與DHT11通信，采集溫濕度數(shù)據(jù)。

2.      開發(fā)板通過OLED顯示采集到的溫濕度數(shù)據(jù)。

3.      開發(fā)板聯(lián)網(wǎng)，并連接云服務(wù)器的MQTT服務(wù)器，能與手機(jī)APP雙向通信。

4.      開發(fā)板在采集到溫濕度數(shù)據(jù)將其通過MQTT發(fā)布，云服務(wù)器監(jiān)測過溫，通過郵件提醒。

5.      開發(fā)板可訂閱手機(jī)APP發(fā)布的控制信息，并根據(jù)信息實(shí)現(xiàn)板載LED燈亮滅。

6.      云服務(wù)器上數(shù)據(jù)庫可存儲(chǔ)開發(fā)板上傳的溫濕度數(shù)據(jù)，并可通過瀏覽網(wǎng)頁查看歷史數(shù)據(jù)。

二、 硬件及其功能實(shí)現(xiàn)

2.1   DhT11溫濕度傳感器

　　系統(tǒng)接線：

DHT11————WiFIIoT

VCC————3.3V/5V

GND————GND

DATA————GPIO0





　　注意事項(xiàng)，根據(jù)DHT11手冊，GPIO先設(shè)置成輸出模式，先給出起始信號(hào)，其中要保持高/低電平若干us或者ms，這里的實(shí)現(xiàn)需要導(dǎo)入hi_time.h頭文件，調(diào)用hi_udelay（）實(shí)現(xiàn)而不能用usleep（）函數(shù)。其后，GPIO設(shè)置成輸入模式，接收DHT11響應(yīng)信號(hào)，并根據(jù)高電平持續(xù)時(shí)間判斷該位是1還是0，寫入數(shù)據(jù)位。其中幾個(gè)主要函數(shù)如下圖。







2.2   MQTT主要函數(shù)

　　MQTT我在Paho_MQTT移植基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際需要與傳感器數(shù)據(jù)交互，封裝了如下幾個(gè)函數(shù)，以約定的協(xié)議格式（此處沒有用JSON格式，但隨時(shí)可以稍微修改Sprintf的內(nèi)容便可實(shí)現(xiàn)JSON的TYPE3格式上傳數(shù)據(jù)）封裝傳感器數(shù)據(jù)成MQTT包，并發(fā)送出去。同時(shí)每隔1s調(diào)用on_message（）函數(shù)查看是否有遠(yuǎn)程控制命令到達(dá)，并響應(yīng)。 　　此處在MQTT移植基礎(chǔ)上，第一個(gè)完善了訂閱信息處理，源碼是在Publish完再檢查是否有訂閱信息到達(dá)，這會(huì)導(dǎo)致無法及時(shí)響應(yīng)訂閱數(shù)據(jù)，所以我采取是新建一個(gè)線程每隔1s就查看是否有命令到達(dá)并響應(yīng)。 　　　　第二個(gè)是自定義了Publish函數(shù)，更靈活地上傳數(shù)據(jù)。



　　　　雖然這里是連接我自己搭建的MQTT服務(wù)器，但根據(jù)這些源碼，只需根據(jù)華為云或Onenet注冊的信息，對應(yīng)修改MQTT連接的參數(shù)ip、port、Clientid、Username和Password即可搭建通信。再修改Publish函數(shù)為JSON格式的Type3符合云服務(wù)器的格式便可在發(fā)送后在服務(wù)器查看到對應(yīng)數(shù)據(jù)流，如:



　　 memset（text, 0, sizeof（text））;

strcpy（payload, “{“）;

memset（text, 0, sizeof（text））;

sprintf（text, “\“Temp\“:%.2f,“, Temp）;  //這里的f后面有逗號(hào)，

strcat（payload, text）;

memset（text, 0, sizeof（text））;

sprintf（text, “\“Hum\“:%.2f“, Hum）;  //注意這里的f后面沒逗號(hào)，

strcat（payload, text）;

strcat（payload, “}“）;

memset（text, 0, sizeof（text））;



　　　但需要注意每個(gè)數(shù)據(jù)流之間有逗號(hào)分隔，而最后一個(gè)數(shù)據(jù)流是沒有逗號(hào)的。

　　　　華為云或者Onenet云具體的注冊步驟就在此不細(xì)說了。

















2.3   OLED主要函數(shù)

OLED————WiFIIoT

VCC————3.3V

GND————GND

SCL————SCL

SDA————SDA

　　Oledshowdata主要實(shí)現(xiàn)與傳感器數(shù)據(jù)交互，可視化顯示采集數(shù)據(jù)。其他函數(shù)可以根據(jù)oleddemo，無需太大修改。











三、 實(shí)物效果 3.1 開發(fā)板串口數(shù)據(jù)



3.2 OLED顯示效果









3.3 云服務(wù)器MQTT日志





3.4 云服務(wù)器查看歷史數(shù)據(jù)





3.5 手機(jī)APP顯示效果









3.6 手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制效果





3.7 手機(jī)APP設(shè)置MQTT參數(shù)







3.8 溫濕度過限郵件提醒





四、 作品未來展望

4.1 MQTT

　　手機(jī)APP在設(shè)計(jì)上面已經(jīng)考慮到連接公有云和私有云的問題，具體區(qū)別在于，例如在連接Onenet，華為云時(shí)，MQTT連接時(shí)的ClientID應(yīng)改為對應(yīng)的產(chǎn)品ID，而用戶名和密碼則按照各自規(guī)則修改，修改實(shí)現(xiàn)可通過APP上MQTT參數(shù)設(shè)置修改。

4.2 更多功能

4.2.1 語音模塊或紅外模塊接入

　　我手頭上有語音模塊，尚未完成移植，我在其他平臺(tái)上已有實(shí)現(xiàn)初步效果，理論可行，具體實(shí)現(xiàn)開發(fā)板作為網(wǎng)關(guān)，用戶可通過語音模塊發(fā)出指令控制開發(fā)板下發(fā)命令控制家居終端。

4.2.2 通信技術(shù)

　　未來我計(jì)劃是用華為海思的HPLC高速電力線載波通信技術(shù)連接家居終端，所以目前我先用這款開發(fā)板進(jìn)行鴻蒙系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，效果十分好。另外還可以使用諸如Zigbee,NB-IOT等技術(shù)，目前我還在移植階段，初有成效。

4.3 外設(shè)功能移植



　　目前正在進(jìn)行SPI通信以及UARST串口接收信息處理移植，可用于后續(xù)連接更多外設(shè)完善功能。

4.4 美中不足

　　作品還存在一定的缺陷，例如，目前僅有網(wǎng)關(guān)，還缺少終端節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)理論上可以選用Arduino，STM32平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，也已經(jīng)調(diào)好。我預(yù)計(jì)是使用LoRa通信技術(shù)作為網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)之間的通信橋梁，但個(gè)人能力有限，SPI通信的LoRa驅(qū)動(dòng)庫在開發(fā)板的移植尚未完成，盡管我的節(jié)點(diǎn)已經(jīng)調(diào)好。網(wǎng)關(guān)僅完成到與LoRa模塊通信成功，尚未設(shè)置其他參數(shù)，在今后將爭取早日完成LoRa移植，使得網(wǎng)關(guān)能夠與節(jié)點(diǎn)成功通信，實(shí)現(xiàn)智能家居。



五、 總結(jié)，分享開發(fā)經(jīng)驗(yàn) 　　本次作品是我購買潤和HiSpark開發(fā)板后學(xué)習(xí)了幾個(gè)星期后制作出來的，初步實(shí)現(xiàn)預(yù)想功能，還有很多進(jìn)一步開發(fā)的空間。回想起開始板子到手時(shí)，我第一時(shí)間是想嘗試燒錄程序，所以進(jìn)行開發(fā)環(huán)境搭建，這個(gè)過程比較痛苦，我折騰了幾個(gè)小時(shí)都沒辦法順利完成，感謝連老師放出的Ubuntu鏡像，解決了我開發(fā)第一步難題。

　　我學(xué)習(xí)的第二步就是嘗試對LED示例進(jìn)行小修改，探索代碼組成和工作原理，在這過程里，我學(xué)習(xí)了GPIO基本操作，接入我自己的LED燈模塊實(shí)現(xiàn)了流水燈功能。

　　我學(xué)習(xí)的第三步就是開拓思路，計(jì)劃我需要實(shí)現(xiàn)的功能，第一個(gè)是WIFI聯(lián)網(wǎng)，第二個(gè)是MQTT通信接入MQTT服務(wù)器，第三個(gè)是傳感器數(shù)據(jù)采集，第四個(gè)是OLED顯示及手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制。

　　根據(jù)我第三步的計(jì)劃，WIFI功能可以根據(jù)潤和社區(qū)的Demo實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，緊接著是MQTT通過移植別人做好的基礎(chǔ)，然后再根據(jù)自己的想法封裝Publish函數(shù)，實(shí)現(xiàn)與傳感器數(shù)據(jù)交互。封裝On_message函數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制交互，OLED也同樣道理，在看懂代碼后，封裝OLEDshowdata函數(shù)，實(shí)現(xiàn)與傳感器數(shù)據(jù)交互。

　　上面是我目前實(shí)現(xiàn)功能的思路，當(dāng)前學(xué)習(xí)我遇到了新的問題，新的想法，比如，在前人沒有給出經(jīng)驗(yàn)和Demo的時(shí)候，遇到一個(gè)陌生的問題如何解決？我目前嘗試是SPI通信，在代碼包里面有Hi3861的app_demo，有wifiiot_spi.c，我該如何利用，調(diào)用它們實(shí)現(xiàn)我的功能。

　　簡單的調(diào)用是無法實(shí)現(xiàn)的，比如，我單純調(diào)用wifiiot_spi.c的spiinit（），spihostwrite（），是無法實(shí)現(xiàn)與SPI設(shè)備通信的，其原因可以在app_demo_spi.c中查看。就是因?yàn)閟piinit（）前還需要設(shè)置GPIO的功能，所以我封裝了基于wifiiot的頂層函數(shù)，用于設(shè)置SPI0,SPI1的引腳功能，再根據(jù)app_demo_spi.c內(nèi)容進(jìn)行函數(shù)移植，去完成SPI通信，目前我已成功與SPI設(shè)備握手并讀取到我需要的數(shù)據(jù)。

六、 鳴謝 　　鳴謝HarmonyOS & 潤和HiSpark實(shí)戰(zhàn)開發(fā)，“碼”上評選活動(dòng)舉辦方，提供一個(gè)學(xué)習(xí)和實(shí)戰(zhàn)機(jī)會(huì)給我，用于實(shí)現(xiàn)心中的想法和更深入掌握鴻蒙系統(tǒng)代碼的編寫。鳴謝潤和HiSpark開發(fā)出一款這么好的開發(fā)板，讓我可以近距離學(xué)習(xí)鴻蒙系統(tǒng)。鳴謝潤和鴻蒙技術(shù)交流群的成員，幫助初學(xué)者入門這款開發(fā)板，對我們遇到的問題給予幫助。鳴謝Gitee的潤和開發(fā)社區(qū)的代碼分享，鳴謝CSDN社區(qū)的多位博主的經(jīng)驗(yàn)。

　　最后，希望評委老師和各位開發(fā)者不吝賜教，指出作品存在問題，幫助我一起完善作品，十分感謝。

　　七、源碼



　　我的源碼上傳到了Gitee，地址是https://gitee.com/Weijunchok/harmony_mqtt_-io-t  有興趣的開發(fā)者可以將app目錄的文件放置在個(gè)人的code-1.0\applications\sample\wifi-iot\app下，將domain里面的各個(gè)lib文件夾放在個(gè)人的code-1.0\domains\iot\link下。下面評論區(qū)我也會(huì)簡單介紹一下基本的開發(fā)過程和注意事項(xiàng)，希望大家多多交流和討論。

作者：Aaron