OpenHarmony 项目实战：智能体重秤

愿天堂没有9962024-05-02 19:54

一、简介

本 demo 基于 OpenHarmony3.1Beta 版本开发，该样例能够接入数字管家应用，通过数字管家应用监测体重秤上报数据，获得当前测量到的体重，身高，并在应用端形成一段时间内记录的体重值，以折线图的形式表现出来，根据计算的 BMI 值来提醒当前身体健康状态，推送健康小知识。

1. 交互流程

如上图所示，智能体重称整体方案原理图可以大致分成：智能体重称设备、数字管家应用、云平台三部分。智能体重称通过 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 平台的详细细节可以参考 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 .

2. 实物简介

如上图示，左边为全志 xr806 模组，右边为超声波测距模块，echo 脚连接 PA19，Triq 脚连接 PA20,Vcc 脚连接 5V 电源，Gnd 脚接地，

如上图示，右边为称重模块，clk 脚接 PB15，dt 脚接 PB14，vcc 脚接 5V，gnd 脚接地，称重传感器红色线接 E+，黑色线接 E-，白色线接 A-，绿色线接 A+

左边 xr806 模块左下角 k1 按键，长按 k1 按键不放，同时上电，4-5 秒后松开按键，可以清除已保存得配网信息

xr806 模块，在设备正常工作后，按 k1 按键，可以初始化当前得重量为 0，高度为 0

二、 快速上手

1. 硬件准备

  • 全志 xr806 模组
  • hcsr04 超声波模块
  • hx711 称重模块带支架托盘
  • 预装 HarmonyOS 手机一台

2、环境准备

参照文档:XR806 快速上手指导文档

3、编译前准备

设备侧代码下载

具体仓库地址：https://gitee.com/openharmony-sig/knowledge\_demo\_smart\_home/

下载方式：使用 git 命令下载，指令如下（用户也可以根据需要将该仓库 fork 到自己的目录下后进行下载）

复制代码 
cd ~
git clone [email protected]:openharmony-sig/knowledge_demo_smart_home.git

代码拷贝

复制代码 
cp -rfa  ~/knowledge_demo_smart_home/dev/team_x  ~/openharmony/vendor/
cp -rfa  ~/knowledge_demo_smart_home/dev/third_party/iot_link  ~/openharmony/third_party/

SOC 代码下载替换

当前官方 soc 代码由于 DHCP 暂未适配，所以暂时不支持 AP 模式，这时需要下载并替换之前 SOC 代码。如果官方 soc 代码已修复该问题，可忽略此步骤。

复制代码 
git clone https://gitee.com/moldy-potato-chips/xr806_-ap_mode.git
mv ~/openharmony/device/soc/allwinner ~/allwinner.org			// 不建议直接删除，
cp -raf xr806_-ap_mode ~/openharmony/device/soc/allwinner

整合并修改完成后的目录结构如下图

修改文件

  • 修改编译依赖
    打开 device/soc/allwinner/xradio/xr806/BUILD.gn，添加应用依赖 (deps 字段):

    module_group(module_name) {
    modules = [
    "src",
    "project",
    "include",
    ]
    configs = [
    ":SdkLdCconfig",
    ]
    deps = [ "//vendor/team_x/smart_weight_scale/demo_smart_weight_scale:smart_weight_scale" ]
    }

  • 修改编译方式
    将 demo 依赖的库编译方式 (static_library) 修改为 (source_set):
    具体依赖查看 demo_smart_weight_scale 目录下的 BUILD.gn:

    deps = [
    "../../common/iot_wifi_xradio:iot_wifi",
    "../../common/iot_cloud:iot_cloud",
    "//third_party/cJSON:cjson",
    "../../common/iot_boardbutton_xradio:iot_boardbutton",
    "../../common/iot_boardled_xradio:iot_boardled_xradio",
    ]

其中 //third_party/cJSON 目录下的 BUILD.gn 建议参照下面的修改:

复制代码 
source_set("cJSON") {
  sources = [
    "cJSON.c",
    "cJSON_Utils.c",
  ]
  ldflags = [ "-lm" ]
}

third_party/iot_link 目录下的各级使用到的 BUILD.gn 也需要将编译方式修改为 source_set，或者将所有需要编译的文件放在 iot_link 目录的 BUILD.gn 中，如下：

复制代码 
source_set("iot_link") {
    sources = [
        "link_log/link_log.c",
        "link_misc/link_random.c",
        "link_misc/link_ring_buffer.c",
        "link_misc/link_string.c",
        "network/dtls/dtls_al/dtls_al.c",
        "network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/dtls_interface.c",
        "network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/mbed_port.c",
        "network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/timing_alt.c",
        "network/mqtt/mqtt_al/mqtt_al.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_mqtt_port.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTClient-C/src/MQTTClient.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTConnectClient.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTConnectServer.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTDeserializePublish.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTFormat.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTPacket.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTSerializePublish.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTSubscribeClient.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTSubscribeServer.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTUnsubscribeClient.c",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTUnsubscribeServer.c",
        "oc_mqtt/oc_mqtt_al/oc_mqtt_al.c",
        "oc_mqtt/oc_mqtt_profile_v5/oc_mqtt_profile.c",
        "oc_mqtt/oc_mqtt_profile_v5/oc_mqtt_profile_package.c",
        "oc_mqtt/oc_mqtt_profile_v5/oc_mqtt_event.c",
        "oc_mqtt/oc_mqtt_tiny_v5/oc_mqtt_tiny.c",
        "oc_mqtt/oc_mqtt_tiny_v5/hmac.c",
        "queue/queue.c",
    ]
    
    cflags = [ "-Wno-unused-variable" ]
    cflags += [ "-Wno-unused-but-set-variable" ]
    cflags += [  "-Wno-sign-compare" ]
    cflags += [  "-Wno-unused-parameter" ]
    cflags += [  "-Wno-unused-function" ]

    ldflags = [ "-Wl,-rpath-link=//device/xradio/xr806/xr_skylark/lib" ]
    ldflags += [ "-lmbedtls" ]

    include_dirs = [
        "inc",
        "link_log",
        "link_misc",
        "queue",
        "oc_mqtt/oc_mqtt_tiny_v5",
        "oc_mqtt/oc_mqtt_profile_v5",
        "oc_mqtt/oc_mqtt_al",
        "network/dtls/mbedtls/mbedtls_port",
        "network/mqtt/paho_mqtt/port",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTClient-C/src",
        "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src",
        "//third_party/mbedtls/include/",
        "//third_party/mbedtls/include/",
        "//third_party/cJSON",
        "//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0",
        "//device/xradio/xr806/xr_skylark/include/net/mbedtls-2.2.0/",
    ]

    defines = [
        "MQTTCLIENT_PLATFORM_HEADER=paho_osdepends.h",
        "WITH_DTLS",
        "MBEDTLS_AES_ROM_TABLES",
        "MBEDTLS_CONFIG_FILE=\"los_mbedtls_config_dtls.h\"",
        "CONFIG_DTLS_MBEDTLS_CERT",
        "CONFIG_DTLS_MBEDTLS_PSK",
        "CFG_MBEDTLS_MODE=PSK_CERT",
        "CONFIG_OC_MQTT_TINY_ENABLE=1"
    ]
}
  • 修改 iot_link 中的部分文件
    1.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。

复制代码 
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：

复制代码 
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== uf)
    {
        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
}

2.third_party/iot_link/network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/dtls_interface.c

在文件顶部添加打印函数定义以及添加 mbedtls_calloc 以及 mbedtls_free 的定义，否则编译会提示错误：

复制代码 
#define MBEDTLS_LOG LINK_LOG_DEBUG
#ifndef mbedtls_calloc
#define mbedtls_calloc  calloc
#endif
#ifndef mbedtls_free
#define mbedtls_free  free
#endif

系统部分 mbedtls 接口不一致，固需要注释部分接口代码：

复制代码 
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);
}

在 iot_link/network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/mbed_port.c 文件中的 dtls_imp_init () 函数中，也需要注释掉未实现的接口，否则编译报错：

复制代码 
int dtls_imp_init(void)
{
    int ret =-1;

    // (void)mbedtls_platform_set_calloc_free(calloc, free); 
    // (void)mbedtls_platform_set_snprintf(snprintf);
    // (void)mbedtls_platform_set_printf(printf);
    ret = dtls_al_install(&s_mbedtls_io);

    return ret;
}

3. 在文件 iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.c 中添加对应 timersub 和 timeradd 的实现 (系统中未实现该函数)：

复制代码 
// add this for "timersub" && "timeradd"
#ifndef	timersub
#define timersub(s,t,a) (void) ( (a)->tv_sec = (s)->tv_sec - (t)->tv_sec, \
        ((a)->tv_usec = (s)->tv_usec - (t)->tv_usec) < 0 && \
        ((a)->tv_usec += 1000000, (a)->tv_sec--) )
#endif
#ifndef	timeradd
#define timeradd(s,t,a) (void) ( (a)->tv_sec = (s)->tv_sec + (t)->tv_sec, \
        ((a)->tv_usec = (s)->tv_usec + (t)->tv_usec) >= 1000000 && \
        ((a)->tv_usec -= 1000000, (a)->tv_sec++) )
#endif

4. 编译中会有部分头文件提示找不到，这个时候直接将其注释即可

复制代码 
(iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h):

#define INVALID_SOCKET SOCKET_ERROR
// #include <sys/socket.h>
#include <sys/param.h>
#include <sys/time.h>
// #include <netinet/in.h>
// #include <netinet/tcp.h>
// #include <arpa/inet.h>
// #include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#endif

#if defined(WIN32)
#include <Iphlpapi.h>
#else
// #include <sys/ioctl.h>
// #include <net/if.h>
#endif

  1. 因为弱引用导致无法链接相关符号，因此需要注释以下几个文件中的弱引用。

    文件一 third_party/iot_link/network/dtls/dtls_al/dtls_al.c
    #if 0
    attribute((weak)) int dtls_imp_init(void)
    {
    LINK_LOG_DEBUG("%s:###please implement dtls by yourself####",FUNCTION);
    return -1;
    }
    #endif
    extern int dtls_imp_init(void);

    文件二 third_party/iot_link/network/mqtt/mqtt_al/mqtt_al.c
    #if 0
    attribute((weak)) int mqtt_imp_init(void)
    {
    LINK_LOG_DEBUG("%s:###please implement mqtt by yourself####",FUNCTION);
    return -1;
    }
    #endif
    extern int mqtt_imp_init(void);

    文件三 third_party/iot_link/oc_mqtt/oc_mqtt_al/oc_mqtt_al.c
    #if 0
    attribute ((weak)) int oc_mqtt_imp_init(void)
    {
    LINK_LOG_DEBUG("%s:###please implement oc mqtt by yourself####",FUNCTION);
    return 0;
    }

    attribute ((weak)) int oc_mqtt_demo_main(void)
    {
    LINK_LOG_WARN("Please implement the oc mqtt v5 demo yourself");
    return -1;
    }
    #endif
    extern int oc_mqtt_demo_main(void);

  • 修改 GPIO 查找方式

因为 GPIO 框架修改了设备驱动注册的管脚号，导致应用无法根据 HCS 的引脚操作对应的 GPIO，此问题已经提 issue，如果该问题已解决，可以忽略此步骤。

打开 drivers/framework/support/platform/src/gpio/gpio_manager.c，将 cntlr->start = start；注释即可。

复制代码 
static int32_t GpioManagerAdd(struct PlatformManager *manager, struct PlatformDevice *device)
{
    uint16_t start;
    struct GpioCntlr *cntlr = CONTAINER_OF(device, struct GpioCntlr, device);

    if ((start = GpioCntlrQueryStart(cntlr, &manager->devices)) >= GPIO_NUM_MAX) {
        PLAT_LOGE("GpioCntlrAdd: query range for start:%d fail:%d", cntlr->start, start);
        return HDF_ERR_INVALID_PARAM;
    }

//    cntlr->start = start;
    DListInsertTail(&device->node, &manager->devices);
    PLAT_LOGI("%s: start:%u count:%u", __func__, cntlr->start, cntlr->count);
    return HDF_SUCCESS;
}
  • 将对应的驱动文件复制到 drvier 对应目录：

因为主仓代码中未将对应的驱动文件合并到 driver/adpater/platform 对应的目录下，固需要手动将文件拷贝到对应目录。若主仓已合入，可忽略此步骤。

复制代码 
// 拷贝gpio驱动
cp -af device/soc/allwinner/xradio/drivers/gpio/gpio_xradio.* driver/adpater/platform/gpio

// 修改driver/adpater/platform/gpio/BUILD.gn文件，加上gpio_xradio的编译

hdf_driver(module_name) {
  sources = []
  if (defined(LOSCFG_SOC_COMPANY_BESTECHNIC)) {
    sources += [ "gpio_bes.c" ]
  }

  if (defined(LOSCFG_SOC_COMPANY_ALLWINNER)) {
    sources += [ "gpio_xradio.c" ]
  }

  include_dirs = [ "." ]
}

为了节省 ram 资源，可以把无用的资源先关闭，如关闭内部 codec，将 device/soc/allwinner/xradio/xr806/project/prj_config.h 中的 PRJCONF_INTERNAL_SOUNDCARD_EN 设置为 0，如下：

复制代码 
/* Xradio internal codec sound card enable/disable */
#define PRJCONF_INTERNAL_SOUNDCARD_EN   0

4、代码编译

首先可以查看一下hb的版本，如果hb版本为0.4.4版本就不需要更新。

查看 hb 版本

hb --version

更新 hb, 以下指令需要在 openharmony SDK 根目录执行

pip3 uninstall ohos_build

pip3 install build/li

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 wifi_skylark

复制代码 
hb build // 如果需要全量编译，可以添加-f 选项

生成的固件保存在 out/xradio/smart_weight_scale 目录下

5、固件烧录

参照文档:XR806 快速上手指导文档

6、设备配网

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；

写设备 NFC 标签，详细操作见设备 NFC 标签指导文档 ;

烧录完成后，上电。开发者在观察开发板上状态 LED 灯以８Hz 的频率闪烁时，将手机上半部靠近开发板 NFC 标签处 (无 NFC 标签的可用 NFC 贴纸替代)；

碰一碰后手机将自动拉起数字管家应用并进入配网状态；

配网过程中需要 连接设备的 AP 热点，然后填写需要配置的 wifi 的密码；

最后点击配置，手机会将 ssid 以及对应的密码通过 AP 热点发送到设备。

写在最后

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