一、智慧路燈簡介

我們平時(shí)看到的傳統(tǒng)路燈基本是通過定時(shí)開啟、定時(shí)關(guān)閉來控制路燈亮滅，在夏天白晝時(shí)間長，路燈過早開啟，造成能源浪費(fèi)；在冬天白晝時(shí)間短，往往經(jīng)常是天已經(jīng)黑了，路燈卻未開啟，給人們的出行帶來了諸多不便；也有的路燈通過專人手動(dòng)開啟關(guān)閉，這種方式雖較定時(shí)方式靈活，但也存在需要人為操作的局限性。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，智慧路燈應(yīng)運(yùn)而生，智慧路燈通過自身攜帶的光線傳感器，通過傳感器采集的的光線數(shù)據(jù)判斷天黑情況，可以根據(jù)預(yù)置的閾值來實(shí)現(xiàn)路燈開啟關(guān)閉；同時(shí)智慧路燈的光線數(shù)據(jù)也可以同步上傳云端，通過云端可以查詢到智慧路燈的光線數(shù)據(jù)、路燈開啟關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)也可以設(shè)置智慧路燈開啟關(guān)閉的閾值，實(shí)現(xiàn)云管理。

前面的文章介紹了基于OpenHarmony的智慧路燈實(shí)現(xiàn)，本文將在前面文章的基礎(chǔ)上，添加華為云IoT功能，實(shí)現(xiàn)基于OpenHarmony系統(tǒng)的IoT智慧路燈。小凌派RK2206開發(fā)板內(nèi)置WIFI模塊，外部接口豐富，使用小凌派RK2206開發(fā)板搭載智慧路燈模塊，能夠輕松實(shí)現(xiàn)華為云IoT智慧路燈。智慧路燈模塊本身自帶光線傳感器，通過傳感器采集的光線數(shù)據(jù)判斷天黑情況，根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值來實(shí)現(xiàn)路燈的開關(guān)，同時(shí)將光線數(shù)據(jù)上傳到華為云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)華為云平臺(tái)管理智慧路燈。

二、硬件電路設(shè)計(jì)

智慧路燈模塊硬件電路如圖1所示，電路中包含了E53接口連接器、EEPROM存儲(chǔ)器、光線傳感器BH1750、大功率LED燈驅(qū)動(dòng)電路。本文主要使用光線傳感器BH1750和LED燈驅(qū)動(dòng)電路，其中光線傳感器為數(shù)字接口芯片，使用I2C總線控制；LED燈驅(qū)動(dòng)電路通過PWD_LED口控制LED燈開啟、關(guān)閉，PWD_LED輸出高電平點(diǎn)亮LED燈，PWD_LED輸出低電平熄滅LED燈。模塊硬件電路簡單，這里就不對此進(jìn)行多余的說明。

圖1智慧路燈模塊硬件電路圖

小凌派RK2206開發(fā)板與智慧路燈模塊均帶有防呆設(shè)計(jì)，能夠很容易區(qū)分安裝方向，直接將模塊插入到小凌派RK2206開發(fā)板的E53母座接口上即可，安裝如圖2所示.

圖2 硬件連接圖

一、軟件設(shè)計(jì)

１、主程序設(shè)計(jì)

小凌派RK2206開發(fā)板上電后，OpenHarmony系統(tǒng)開始運(yùn)行，LiteOS系統(tǒng)初始化后，通過LOS_QueueCreate函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)消息隊(duì)列，用于線程間傳遞信息；通過LOS_TaskCreate創(chuàng)建e53_isl_thread和iot_cloud_isl_thread兩個(gè)任務(wù)。其中，e53_isl_thread任務(wù)周期獲取智慧路燈模塊采集的信息；iot_cloud_isl_thread任務(wù)處理消息隊(duì)列里的信息，將智慧路燈模塊采集的信息上報(bào)華為云。

{ 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};
/*創(chuàng)建消息隊(duì)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; }
/*創(chuàng)建智慧路燈信息獲取任務(wù)*/ 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; }
/*創(chuàng)建華為云IoT任務(wù)*/ 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、智慧路燈信息獲取任務(wù)程序設(shè)計(jì)

智慧路燈信息獲取任務(wù)，進(jìn)入主程序先初始化智慧路燈模塊，程序進(jìn)入主循環(huán)，２秒獲取一次光線傳感器BH1750的光線強(qiáng)度值，當(dāng)光線強(qiáng)度值小于20時(shí)，打開LED路燈；當(dāng)光線強(qiáng)度值大于等于20時(shí)，關(guān)閉LED路燈。同時(shí)，將獲取到的光線強(qiáng)度值寫入消息隊(duì)列中，等待華為云IoT處理。智慧路燈信息獲取任務(wù)使用的接口在基于OpenHarmony的智慧路燈實(shí)現(xiàn)文章中已經(jīng)詳細(xì)說明，這里不再贅述。

{ float lum = 0; isl_msg_t *app_msg = NULL;
/*智慧路燈模塊初始化*/ e53_isl_init();
while (1){ /*獲取智慧路燈模塊數(shù)據(jù)*/ lum = e53_isl_read_data();
printf("luminance value is %.2f\n", lum);
/*光線強(qiáng)度值小于20，點(diǎn)亮LED燈；否則，熄滅LED燈*/ if (lum < 20) { isl_light_set_status(ON); } else { isl_light_set_status(OFF); }
/*光線強(qiáng)度值寫入消息隊(duì)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、華為云IoT任務(wù)程序設(shè)計(jì)

華為云IoT任務(wù)主要處理消息隊(duì)列里的信息。任務(wù)啟動(dòng)后，通過SetWifiModeOn連接WIFI；WIFI連接成功后，初始化MQTT協(xié)議棧，連接到華為云IoT服務(wù)器；成功連接華為云IoT服務(wù)器后，線程開始處理消息隊(duì)列里的消息。消息隊(duì)列里只有一種消息格式，智慧路燈信息獲取任務(wù)傳輸過來的智慧路燈模塊的數(shù)據(jù)，線程直接通過MQTT協(xié)議傳輸?shù)饺A為云IoT平臺(tái)上，此時(shí)平臺(tái)上可以查看到最新上報(bào)的智慧路燈模塊的亮度數(shù)據(jù)。

{ isl_msg_t *app_msg = NULL; unsigned int addr; int ret;
/*WIFI連接網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)*/ SetWifiModeOn();
/*初始化MQTT用戶名和密匙*/ 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){ /*從隊(duì)列中獲取數(shù)據(jù)*/ 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: /*將光線強(qiáng)度值上報(bào)到華為云平臺(tái)*/ isl_deal_report_msg(&app_msg->report); break; default: break; } free(app_msg); app_msg = NULL; } else { LOS_Msleep(100); } }}isl_deal_report_msg函數(shù)將光線強(qiáng)度值按照華為云平臺(tái)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)填充，將光線強(qiáng)度值上報(bào)到華為云平臺(tái)。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 = "智慧路燈"; 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;}

一、編譯測試

1、登錄華為云IoT平臺(tái)

設(shè)備連接華為云前，需要做一些準(zhǔn)備工作，請?jiān)谌A為云平臺(tái)注冊個(gè)人用戶賬號，并且需要實(shí)名認(rèn)證后才可以正常使用。如圖3所示，為華為云IotDM地址：https://www.huaweicloud.com/product/iotdm.html。

圖3 華為云IoT網(wǎng)址

2、創(chuàng)建產(chǎn)品

點(diǎn)擊立即使用，進(jìn)入設(shè)備接入頁面，選擇側(cè)邊欄產(chǎn)品頁面，點(diǎn)擊右上角創(chuàng)建產(chǎn)品，添加智慧路燈產(chǎn)品，如圖4所示，按照要求填寫產(chǎn)品類型。

圖4 創(chuàng)建產(chǎn)品

點(diǎn)擊進(jìn)入創(chuàng)建的產(chǎn)品，點(diǎn)擊添加服務(wù)，服務(wù)ID填入智慧路燈，如圖5所示。

圖5 添加服務(wù)

選擇智慧路燈服務(wù)，點(diǎn)擊添加屬性，添加亮度屬性，如圖6所示。

圖6 添加屬性

3、注冊設(shè)備

創(chuàng)建產(chǎn)品成功后，側(cè)邊欄選擇設(shè)備，點(diǎn)擊右上角注冊設(shè)備，按照要求填寫設(shè)備信息，保存密匙信息，如圖7所示。

圖7 注冊設(shè)備

設(shè)備創(chuàng)建成功后，點(diǎn)擊進(jìn)入設(shè)備詳情頁面，可以查看設(shè)備詳細(xì)詳細(xì)，保存設(shè)備ID信息，如圖8所示。

圖8 設(shè)備詳情

在連接華為云前需要獲取CLIENT_ID、USERNAME、PASSWORD，訪問華為云iot工具h(yuǎn)ttps://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/；填寫注冊設(shè)備時(shí)生成的設(shè)備ID和設(shè)備密鑰，生成連接信息（ClientId、Username、Password），如圖9所示。

圖9 生成賬號、密匙

對應(yīng)修改代碼中對應(yīng)的CLIENT_ID、USERNAME、PASSWORD。

#defineCLIENT_ID "61c69349078a93029b83ceff_E53_ISL_0_0_2021122504"

#define USERNAME "61c69349078a93029b83ceff_E53_ISL"

#define PASSWORD "82933df2133618cad436234d88fde06a196dd8ebc0d5c8cf2ee065968a469546"

4、測試結(jié)果

程序編譯燒寫到小凌派RK2206開發(fā)板后，按下開發(fā)板的RESET按鍵，通過串口軟件查看日志如下所示；通過遮擋智慧路燈模塊上的光線傳感器，從而來改變光線強(qiáng)度值，當(dāng)光線強(qiáng)度值小于20時(shí)，LED燈打開；當(dāng)光線強(qiáng)度值大于20時(shí)，LED燈關(guān)閉。

luminance value is 45.83light offluminance value is 4.17light on

同時(shí)，在華為云平臺(tái)上，可以看到設(shè)備上報(bào)上來的光線強(qiáng)度，如圖10所示。

圖10 華為云數(shù)據(jù)顯示