本文件讲述采用国产ARM网关+国产RISCV采集节点+OpenHarmany轻量化操作系统实现一套实时采集温湿度、光照度、气体各类环境数据的的全国产化软硬件物联网管理系统。
重点突出物联网项目中硬件的全国产化，操作系统的全国产化的实现。项目示例代码仅做为示例参考使用。
本实践项目可做为大学相关专业课程的实训与实践项目，也可做为相关嵌入式工程师熟悉国产化嵌入式平台的实践项目。
本项目通过下述系列文章进行讲述说明：
项目参考源码及可执行文件：https://gitee.com/www_91arm/phytiumpi_iot_ia1_sf1
一、项目总体概述
本项目系统设计按照物联网多层架构进行设计，因暂无使用云平台，无相关物关网平台层功能设计。
感知层：各类型传感器，光线传感设备、气体传感设备、灯光控制节点、蜂鸣器控制节点。
网络层：本项目中主要是国产硬件平台控制节点通过WIFI方式，连接到主控网关设备，网关设备对数据进行汇集与初步处理与展示。
应用层：应用层通过把节点设备到大数据平台与网关设备的数据进行整合，通过运行的WEB服务器对用户提供管理接口与展示。
下图是目前国化产物联网软硬件平台架构方案：
系统运行时通过节点设备实时采集温湿度、光照度、气体各类环境数据，通过网络方式传输到国产网关进行汇集，网关把汇集的数据通过WEB服务器进行展示与处理。用户通过WEB界面可实时管理与查看多区域环境数据，可手动/自动管理联动设备，系统可记录分析环境数据。
二、系统软硬件说明
1、国产化硬件
主控模块：国产ARM开发板(飞腾派-E2000)+国产Linux定制操作系统
飞腾派开发板采用国产天津飞腾自主研发的定制四核处理器，该处理器兼容 ARM V8 指令集，具有模块化、易上手、全开源、低成本的特点，大大降低了国产处理器的开发使用门槛，解决了国产处理器难以普及推广的问题。飞腾派支持支持 Ubuntu、Debian 等国外主流开源操作系统，也支持国内 OpenKylin、 OpenHarmony、SylixOS、RT-Thread 等国产操作系统。
采集模块：国产RISCV开发板(华为海思Hi3861)+OpenHarmany轻量化操作系统
BearPi-HM_Nano开发板是一块专门为HarmonyOS设计的HarmonyOS开发板，板载高度集成的2.4GHz WLAN SoC芯片Hi3861，并板载NFC电路及标准的E53接口，标准的E53接口可扩展智能加湿器、智能台灯、智能安防、智能烟感等案例。
2、国产化软件
网关操作系统：飞腾派OS
飞腾公司基于板卡定制的Linux操作系统飞腾派OS（Phytium Pi OS），它是运行在飞腾派开发板上的深度定制的Linux系统（基于Debian11）。它针对飞腾派开发板的硬件定制了内核配置，不同的软件包，可以更好的适应不同的场景。
节点操作系统：OpenHarmony（轻量系统）
OpenHarmony支持如下几种系统类型：
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轻量系统（mini system）面向MCU类处理器例如Arm Cortex-M、RISC-V 32位的设备，硬件资源极其有限，支持的设备最小内存为128KiB，可以提供多种轻量级网络协议，轻量级的图形框架，以及丰富的IOT总线读写部件等。可支撑的产品如智能家居领域的连接类模组、传感器设备、穿戴类设备等。 -
小型系统（small system）面向应用处理器例如Arm Cortex-A的设备，支持的设备最小内存为1MiB，可以提供更高的安全能力、标准的图形框架、视频编解码的多媒体能力。可支撑的产品如智能家居领域的IP Camera、电子猫眼、路由器以及智慧出行领域的行车记录仪等。 -
标准系统（standard system）面向应用处理器例如Arm Cortex-A的设备，支持的设备最小内存为128MiB，可以提供增强的交互能力、3D GPU以及硬件合成能力、更多控件以及动效更丰富的图形能力、完整的应用框架。可支撑的产品如高端的冰箱显示屏。
因为节点终端采用的RISC-V 32位设备，项目中使用的是OpenHarmony的轻量系统。
三、项目架构设计
1、硬件总体设计框图
2、软件总体设计框图
网关上运行的软件功能主要分为2部分，一是Web服务器运行的html程序与CGI程序，二是通信协议处理程序。二者的数据通过共享内存进行共享访问。网关与节点间通过TCP通信程序进行数据交互。
3、web服务器上运行的网页程序架构图
四、项目工程开发说明
网关代码可在arm开发板上直接编译，无需交叉开发环境。
节点代码通过Linux主机（或虚拟机）进行交叉开发下载到节点开发板。
开发环境：
PC机（Linux系统或虚拟机）网关程序编辑，节点程序编辑/编译。
网关开发板（arm程序编译环境）。
1、项目源码结构
项目参考源码及可执行文件：https://gitee.com/www_91arm/phytiumpi_iot_ia1_sf1
phytiumPi-iot-src：飞腾派网关的项目源码，可在网关上独立编译。
bearPi-src：是bearPi节点的项目源码，需要配合Openharmony的liteOS系统工程源码进行编译。
www-bin：是网关的web服务器及网络通信服务可执行文件，直接部署到设备。
2、开发板本机编译环境
3、cgi程序的编译
gcc gas_alarm.c -o gas_alarm.cgi
4、网络通信服务程序编译
gcc node_ser.c -lpthread -o node_ser
五、系统部署说明
飞腾派开发板，连接网线、（HDIM显示器、键鼠），插上电源适配器通电开机。
通过开发板本机查看其IP地址信息，PC机通过SSH登录到开发板进行后续操作。
项目硬件连接方式如下：
飞腾派网关接通电源、网线。节点终端通过type-c线接电脑USB接口。
1、网关web程序部署
Web服务器部署参考：
物联网网关Web服务器--lighttpd服务器部署与应用测试
项目参考源码及可执行文件：https://gitee.com/www_91arm/phytiumpi_iot_ia1_sf1
网关上Web服务器设置完成后，编译项目源码或gitee上下载可执行代码放入web服务器的配置目录。
PC机浏览器中输入WEB服务器IP地址，会显示如下界面（节点未连接，无数据）。
2、节点程序下载部署
下载方式参考：
节点程序下载后，采集节点开发板通过type-c线连接电脑，电脑通过软件连接到其串口，开发板按reset键重启，可查看其调试输出信息中的IP地址。不同节点需要分别查看。
3、网关网络通信服务部署
SSH到E2000开发板终端，在开发目录下运行网关上的网络通信服务程序。
通过网络通信服务程序分别连接节点1、节点2。
$./node_ser 192.168.199.108 1 &
$./node_ser 192.168.199.109 2 &节点网络连接成功后，可以在web管理界面实时显示节点采集的传感器数据。
在网关的设备控制界面可以对设备进行控制。
