8.3鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)

本章主要講述智慧城市云管理項(xiàng)目設(shè)備端開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)學(xué)習(xí)本節(jié)將能夠了解智慧城市云管理項(xiàng)目設(shè)備端開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)可以熟悉：土壤濕度與光敏模塊編程MQTT.fx通信測(cè)試JSON數(shù)據(jù)格式MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程設(shè)備端主程序編程鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備土壤濕度與光敏模塊編程MQTT.fx通信測(cè)試JSON數(shù)據(jù)格式MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程設(shè)備端主程序編程鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備

本次設(shè)備端引用一個(gè)新的硬件模塊。模塊本質(zhì)上就是一個(gè)模擬量信號(hào)輸出設(shè)備，主要通過(guò)測(cè)量土壤中水分的導(dǎo)電特性變化來(lái)判斷土壤的濕度，當(dāng)濕度越高時(shí)，模塊輸出的電壓值就越小，當(dāng)置于水中時(shí)輸出1.1V電壓；當(dāng)濕度越小時(shí)，輸出的電壓值就越高。鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備在設(shè)備端所有硬件模塊均使用3.3V電源。硬件模塊連接開(kāi)發(fā)板的IO口如下：路燈繼電器控制IO

--

IO01//繼電器低電平導(dǎo)通，高電平斷開(kāi)水閥繼電器控制IO

--

IO02//繼電器低電平導(dǎo)通，高電平斷開(kāi)土壤濕度傳感器AO

--

IO11

//ADC5,當(dāng)濕度越小時(shí)，則輸出越高的電壓值光敏電阻傳感器AO

--

IO09

//ADC4,當(dāng)亮度越小時(shí)，則輸出越高的電壓值鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備

在源碼工程的app目錄下創(chuàng)建IoTCityDevice文件夾，用于存放當(dāng)前項(xiàng)目所有的源文件及文件夾。本次項(xiàng)目主要新增土壤濕度硬件模塊，其余硬件功能與前期項(xiàng)目相似，故沿用前期開(kāi)發(fā)的功能模塊。具體操作為：將IoTWifi、IoTRelay、IoTAdcSensor功能模塊文件夾復(fù)制至本項(xiàng)目，并新建IoTMain文件夾用于主程序開(kāi)發(fā)，以及IoTMqtt文件夾用于實(shí)現(xiàn)MQTT通信。鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備

然后修改工程源碼app目錄下的BUILD.gn文件，改成編譯IoTCityDevice項(xiàng)目程序，修改為如下內(nèi)容：import("http://build/lite/config/component/lite_component.gni")

lite_component("app"){

features=[#

"IoTFactory:app",#

"IoTWareHouse:app"

"IoTCityDevice:app"

]}鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備土壤濕度與光敏模塊編程MQTT.fx通信測(cè)試JSON數(shù)據(jù)格式MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程設(shè)備端主程序編程土壤濕度與光敏模塊編程(1/3)

在IoTAdcSensor功能模塊基礎(chǔ)上將原煙霧傳感器修改成土壤濕度傳感器的功能代碼，并增加將濕度與亮度電壓值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的百分比值，其中IoTAdcSensor.h頭文件修改為:#ifndef__IOTADCSENSOR_H#define__IOTADCSENSOR_HfloatIoTHumidityGetVoltage();//獲取土壤濕度傳感器輸出的電壓值floatIoTLightGetVoltage();//獲取光敏傳感器輸出的電壓值intIoTHumidityGetPercent();//獲取土壤濕度的百分比值intIoTLightGetPercent();//獲取光敏亮度的百分比值#endif土壤濕度與光敏模塊編程(2/3)IoTAdcSensor.c源文件實(shí)現(xiàn)函數(shù)的具體功能，關(guān)鍵函數(shù)：floatIoTAdcGetVoltage(intchannel);//獲取ADC轉(zhuǎn)換的電壓值floatIoTHumidityGetVoltage();//獲取土壤濕度電壓值floatIoTLightGetVoltage();//獲取光照強(qiáng)度電壓值intIoTHumidityGetPercent();//將土壤濕度電壓值轉(zhuǎn)換為百分比intIoTLightGetPercent();//光敏傳感器電壓值轉(zhuǎn)換成百分比值voidIoTAdcSensorInit();//傳感器IO初始化

土壤濕度與光敏模塊編程(3/3)

當(dāng)前功能模編碼完成后，接著在項(xiàng)目的IoTMain模塊目錄中創(chuàng)建IoTMain.c主程序源文件，并在此源文件中測(cè)試調(diào)用IoTRelay模塊、IoTWifi模塊與當(dāng)前模塊的功能。關(guān)鍵代碼：voidIoTMainInit(){...IoTWiFiConnect(WIFI_SSID,WIFI_PASSWD);//WiFi連接//輸出土壤濕度與環(huán)境亮度的百分比值printf("humidity:%d,brightness:%d\n",IoTHumidityGetPercent(),IoTLightGetPercent());//繼電器控制測(cè)試IoTRelayControl(0,1);IoTRelayControl(1,0);}APP_FEATURE_INIT(IoTMainInit);鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備土壤濕度與光敏模塊編程MQTT.fx通信測(cè)試JSON數(shù)據(jù)格式MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程設(shè)備端主程序編程MQTT.fx通信測(cè)試(1/7)MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport）是一種專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的輕量級(jí)消息傳輸協(xié)議，基于UDP/TCP傳輸協(xié)議拓展而成的，MQTT按通信數(shù)據(jù)的功能類(lèi)型分成不同的主題Topic，采用發(fā)布/訂閱模式實(shí)現(xiàn)通信。

在華為物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)上，已建立基于TCP加密通信的MQTT服務(wù)器端，并向設(shè)備端程序提供了MQTT客戶端通信接口。通過(guò)MQTT客戶端通信接口，設(shè)備端程序能夠發(fā)布消息上報(bào)傳感器數(shù)據(jù)，同時(shí)訂閱主題以接收云平臺(tái)下發(fā)的指令。

通過(guò)文檔中提供的下載鏈接，下載并安裝MQTT.fx工具后，在華為云設(shè)備接入的設(shè)備列表中選中一個(gè)設(shè)備并在最右側(cè)點(diǎn)擊“更多”－>“獲取連接參數(shù)”，顯示設(shè)備端連接云平臺(tái)的MQTT通信參數(shù)MQTT.fx通信測(cè)試(2/7)打開(kāi)MQTT.fx工具后，點(diǎn)擊

按鈕進(jìn)行配置連接參數(shù):因華為物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)使用TLS（TransportLayerSecurity，傳輸層安全協(xié)議）進(jìn)行加密的MQTT通信，所以還需要在圖示窗口上進(jìn)入“SSL/TLS”頁(yè)面，選中“EnableSSL/TLS”項(xiàng)，并保存退出。MQTT.fx通信測(cè)試(3/7)

點(diǎn)擊“Connect”連接云平臺(tái)，待連接成功后，輸入主題與數(shù)據(jù)內(nèi)容如圖所示，點(diǎn)擊“Publish”向云平臺(tái)發(fā)布消息，上傳感器數(shù)據(jù)。MQTT.fx通信測(cè)試(4/7)然后在云平臺(tái)上打開(kāi)設(shè)備詳情頁(yè)顯示接收到的傳感器數(shù)據(jù)信息如圖所示：MQTT.fx通信測(cè)試(5/7)通過(guò)此MQTT通信方式，設(shè)備端即可實(shí)現(xiàn)上傳傳感器數(shù)據(jù)至云平臺(tái)。在接收云平臺(tái)下發(fā)的命令之前，設(shè)備端需要先訂閱命令接收主題:MQTT.fx通信測(cè)試(6/7)

設(shè)備端訂閱主題后，在設(shè)備詳情頁(yè)面上進(jìn)入“云端下發(fā)”－>“命令下發(fā)”，在命令下發(fā)頁(yè)面輸入命令與參數(shù)如圖所示：MQTT.fx通信測(cè)試(7/7)命令下發(fā)成功后，MQTT.fx接收到的命令信息如圖所示：通過(guò)此MQTT通信成功地接收到云平臺(tái)下發(fā)的命令，但云平臺(tái)會(huì)提示命令下發(fā)失敗。設(shè)備端在接收到云平臺(tái)下發(fā)的命令，應(yīng)當(dāng)向云平臺(tái)回復(fù)響應(yīng)，但MQTT.fx工具并沒(méi)有自動(dòng)回復(fù)響應(yīng)的功能，所以發(fā)生報(bào)錯(cuò)。鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備土壤濕度與光敏模塊編程MQTT.fx通信測(cè)試JSON數(shù)據(jù)格式MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程設(shè)備端主程序編程JSON數(shù)據(jù)格式

設(shè)備端與云平臺(tái)的MQTT通信數(shù)據(jù)均使用了JSON數(shù)據(jù)格式。JSON（JavaScriptObjectNotation）是一種基于字符串的輕量級(jí)數(shù)據(jù)格式，在物聯(lián)網(wǎng)通信中應(yīng)用廣泛。一個(gè)具體對(duì)象在JSON數(shù)據(jù)格式中為：

{“屬性名”:“屬性值”,

“屬性名2”

:

“屬性值2”...},而有多個(gè)同類(lèi)對(duì)象的數(shù)組格式為：[{“屬性名”:“屬性值”},{“屬性名”:“屬性值”}...]屬性值可以是整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、布爾等類(lèi)型值，數(shù)據(jù)格式如：{“Temperature”:34.56}當(dāng)屬性值是字符串時(shí)，必須由“”符號(hào)包含起來(lái)，數(shù)據(jù)如:

{“Switch”:“on”}鴻蒙設(shè)備端開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備土壤濕度與光敏模塊編程MQTT.fx通信測(cè)試JSON數(shù)據(jù)格式MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程設(shè)備端主程序編程MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(1/13)

在設(shè)備端工程源碼目錄src\third_party\paho.mqtt.embedded-c\MQTTClient-C中已集成了MQTT客戶端通信paho.mqtt功能庫(kù)。在此功能庫(kù)中已將TCPSocket與TLS數(shù)據(jù)加密的煩瑣編程封裝成簡(jiǎn)單易用的調(diào)用接口，同時(shí)也可以通過(guò)MQTTClient.h頭文件底部的應(yīng)用例程，快速熟悉功能庫(kù)的調(diào)用接口。在項(xiàng)目源碼目錄IoTMqtt下創(chuàng)建IoTMqtt.h頭文件，聲明功能模塊提供的函數(shù)與上報(bào)傳感器數(shù)據(jù)、訂閱接收命令、命令響應(yīng)的主題字符串內(nèi)容#ifndef__IOTMQTT_H#define__IOTMQTT_H

//設(shè)備命令的訂閱主題,需要傳入設(shè)備ID#defineTOPIC_COMMAND"$oc/devices/%s/sys/commands/#"http://設(shè)備上報(bào)屬性的主題,需要傳入設(shè)備ID#defineTOPIC_PROPERTY_REPORT

"$oc/devices/%s/sys/properties/report"http://接收到設(shè)備命令后，向云平臺(tái)回復(fù)確認(rèn)的主題。需要傳入設(shè)備ID與request_id#defineTOPIC_COMMAND_RESPONSE"$oc/devices/%s/sys/commands/response/request_id%s"

MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(2/13)//MQTT數(shù)據(jù)接收處理回調(diào)函數(shù)原型typedefvoid(*IoTMqttRcvCallback)(char*topic,char*payload,intpayLen);//連接華為物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)函數(shù)，srvUrl指定設(shè)備鏈接地址，cliID指定設(shè)備的ClientID,devID指定設(shè)備的username,devPasswd指定設(shè)備的密碼，func參數(shù)指定處理云平臺(tái)下發(fā)命令的回調(diào)函數(shù)intIoTMqttConnect(constchar*srvUrl,constchar*cliID,constchar*devID,constchar*devPasswd,IoTMqttRcvCallbackfunc);//檢查是否已連接華為云IoTDAintIoTMqttIsConnected();//向華為云發(fā)出MQTT通信數(shù)據(jù)，topic指定主題，payLoad指定json通信數(shù)據(jù)，payLen指定數(shù)據(jù)長(zhǎng)度intIoTMqttSendMessage(constchar*topic,constchar*payLoad,intpayLen);

MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(3/13)

創(chuàng)建IoTMqtt.c源文件，并在文件中實(shí)現(xiàn)設(shè)備端與華為云平臺(tái)的MQTT網(wǎng)絡(luò)通信功能，首先在源文件中包含所需頭文件，聲明所需的全局變量，記錄傳入的MQTT連接參數(shù)與回調(diào)函數(shù)地址，關(guān)鍵代碼：#include"MQTTClient.h"#include<pthread.h>#include"IoTMqtt.h"staticMQTTClientclient=NULL;//記錄MQTT客戶端通信對(duì)象staticIoTMqttRcvCallbackmsgRcvHandler=NULL;//記錄傳入的接收回調(diào)函數(shù)staticconstchar*serverUrl;//記錄云平臺(tái)提供的設(shè)備接入地址staticconstchar*clientID;//記錄設(shè)備的clientIdstaticconstchar*deviceID;//記錄設(shè)備的usernamestaticconstchar*devicePasswd;//記錄設(shè)備的passwordMQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(4/13)用于連接華為物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的IoTMqttConnect函數(shù)代碼如下:intIoTMqttConnect(constchar*srvUrl,constchar*cliID,constchar*devID,constchar*devPasswd,IoTMqttRcvCallbackfunc){//由全局變量記錄傳入的參數(shù)值serverUrl=srvUrl;clientID=cliID;deviceID=devID;devicePasswd=devPasswd;msgRcvHandler=func;//創(chuàng)建專(zhuān)門(mén)連接華為云的線程，實(shí)現(xiàn)斷線重連功能pthread_tptid;pthread_create(&ptid,NULL,connectTaskFunc,NULL);return0;}MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(5/13)連接華為云的線程函數(shù)connectTaskFunc實(shí)現(xiàn)斷線自動(dòng)重新連接功能，代碼：staticvoid*connectTaskFunc(void*arg){while(1){if((NULL==client)||(!MQTTClient_isConnected(client)))connectFunc();sleep(3);}}MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(6/13)實(shí)現(xiàn)MQTT連接云平臺(tái)的connectFunc函數(shù)關(guān)鍵代碼：staticintconnectFunc(){//1.初始化MQTT連接參數(shù)

//2.創(chuàng)建MQTT客戶端通信對(duì)象//3.設(shè)置MQTT客戶端接收命令的回調(diào)函數(shù)//4.根據(jù)參數(shù)連接云平臺(tái)MQTT服務(wù)器端//5.訂閱命令接收主題}MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(7/13)接收處理云平臺(tái)下發(fā)命令的messageRcvFunc函數(shù)代碼如下：staticintmessageRcvFunc(void*context,char*topic,inttopicLen,MQTTClient_message*msg){char*p=(char*)msg->payload;p[msg->payloadlen]=0;//如果有用戶自定義的接收回調(diào)函數(shù)，則調(diào)用函數(shù)并傳遞參數(shù)if(NULL!=msgRcvHandler)msgRcvHandler(topic,p,msg->payloadlen);//命令的響應(yīng)，

讓云服務(wù)器下發(fā)命令時(shí)不會(huì)出現(xiàn)"命令請(qǐng)求超時(shí)"錯(cuò)誤提示messageResponeFunc(topic);return1;//返回值1表示處理完成，返回0表示未處理完成}MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(8/13)響應(yīng)云平臺(tái)命令的messageResponeFunc函數(shù)里，創(chuàng)建了一個(gè)用于發(fā)布命令響應(yīng)消息的線程。函數(shù)代碼如下：staticvoidmessageResponeFunc(char*topic){char*reqId=strchr(topic,'=');if(NULL==reqId)return;//生成響應(yīng)命令的主題字符串內(nèi)容char*ackTopic=hi_malloc(0,200); sprintf(ackTopic,TOPIC_COMMAND_RESPONSE,deviceID,reqId);//創(chuàng)建一個(gè)線程用于發(fā)布響應(yīng)消息，并傳遞主題字符串內(nèi)容pthread_tptid;pthread_create(&ptid,NULL,msgResponeTaskFunc,ackTopic);}MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(9/13)響應(yīng)線程執(zhí)行的msgResponeTaskFunc函數(shù)用于發(fā)布命令響應(yīng)消息，代碼如下：staticvoidmsgResponeTaskFunc(void*arg){char*ackTopic=(char*)arg;char*payload="{\"result_code\":0}";//響應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容IoTMqttSendMessage(ackTopic,payload,strlen(payload));hi_free(0,ackTopic);}MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(10/13)實(shí)現(xiàn)發(fā)布消息功能的IoTMqttSendMessage函數(shù)，關(guān)鍵代碼：intIoTMqttSendMessage(constchar*topic,constchar*payload,intpayLen){//初始化MQTT消息MQTTClient_messagemsg=MQTTClient_message_initializer;msg.payload=payload;msg.payloadlen=payLen;//發(fā)出主題以及消息數(shù)據(jù)intret=MQTTClient_publishMessage(client,topic,&msg,&token);//等待發(fā)送操作完成MQTTClient_waitForCompletion(client,&token,1000);....return0;}MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(11/13)IoTMqtt功能模塊的BUILD.gn文件內(nèi)容如下：static_library("IoTMqtt"){sources=["IoTMqtt.c",]include_dirs=["./","http://utils/native/lite/include","http://kernel/liteos_m/kal/cmsis","http://base/iot_hardware/peripheral/interfaces/kits","http://device/soc/hisilicon/hi3861v100/sdk_liteos/third_party/lwip_sack/include/lwip","http://device/hisilicon/hispark_pegasus/sdk_liteos/third_party/mbedtls/include/mbedtls","http://foundation/communication/wifi_lite/interfaces/wifiservice","http://device/hisilicon/hispark_pegasus/sdk_liteos/third_party/paho.mqtt.c/include/mqtt"]MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(12/13)在IoTMain模塊中對(duì)MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試，先在IoTMain目錄下BUILD.gn增加MQTT模塊的IoTMqtt.h頭文件所在路徑:static_library("IoTMain"){...include_dirs=[..."../IoTMqtt",]}MQTT網(wǎng)絡(luò)通信模塊編程(13/13)

修改IoTMain目錄下的IoTMain.c源文件，等待Wi-Fi連接成功后，根據(jù)設(shè)備連接參數(shù)連接華為物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，并在命令接收處理的回調(diào)函數(shù)中打印輸出相關(guān)信息。IoTMain.c關(guān)鍵代碼：//在設(shè)備詳情頁(yè)面中查看MQTT連接參數(shù)#defineIOT_SERVERIP"73"#defineIOT_DEVICEPWD"0cb2c6451509c7bc062654ddb3a8449a972c1a7b149c47ff547e7a8108fa3df6"http://經(jīng)過(guò)加密的設(shè)備密碼（12345678）#defineIOT_DEVICEID"DEV01"http://設(shè)備ID，即username#defineIOT_CLIENTID"DEV01_0_0_2024112712"http://ClientIDs