一、 核心概念与异构架构
在开发之前，必须理解OpenHarmony实现分布式体脂仪所依赖的技术基石，特别是其异构系统架构。OpenHarmony并非单一系统，而是根据设备资源分为不同类型，它们在分布式场景中扮演不同角色。
- 系统类型与角色划分 ：
- 轻量系统 ：体脂仪本身 。面向MCU（如Arm Cortex-M系列）级处理器，内存通常在128KB到128MB之间，内核为LiteOS-M。这类系统资源极其有限，无法运行复杂的图形界面和应用，主要任务是驱动传感器、通过蓝牙低功耗（BLE）广播数据，并执行简单的控制逻辑。
- 小型系统 ：可作为智能网关或功能增强型设备 。面向应用处理器（如Arm Cortex-A系列），内存通常大于128MB，内核为LiteOS-A或Linux。它比轻量系统功能更强，支持更丰富的驱动和协议，但资源仍少于标准系统。在某些复杂场景下，体脂仪数据可以先汇聚到小型系统设备（如一个带屏幕的健康网关）进行初步处理。
- 标准系统 ：手机、平板等用户交互设备 。内存通常大于128MB，内核为Linux。这是应用开发的主要平台，负责运行复杂的UI、处理业务逻辑、存储数据，并通过分布式软总线与其他设备协同。
- 分布式技术栈 ：
- 分布式软总线：为设备间的发现、连接和通信提供统一的分布式通信能力，是所有分布式功能的基础。
- 蓝牙低功耗 (BLE)：体脂仪与手机/网关之间的近距离无线通信协议，负责传输测量数据和控制指令，功耗极低，适合电池供电设备。
- 分布式设备管理：提供设备发现、认证、绑定和状态监听的能力，是建立设备间可信关系的前提。
- 分布式数据管理：确保体脂数据在用户的多个设备（如手机、平板、手表）间自动同步，实现数据的一致性。
- 整体架构流程 ：
（1）体脂仪（轻量系统） ：上电后初始化传感器和BLE堆栈，作为GATT Server广播一个自定义的BLE服务。
（2）手机（标准系统） ：通过分布式设备管理发现并认证体脂仪（或通过BLE扫描直接发现）。认证后，建立可信关系。
（3）手机（标准系统） ：作为GATT Client，连接体脂仪的BLE服务，并写入"开始测量"指令到指定的特征值。
（4）体脂仪（轻量系统） ：收到指令后，驱动传感器采集数据（体重、阻抗等），通过算法计算出体脂率等参数。
（5）体脂仪（轻量系统） ：将计算结果通过BLE的Notify方式，发送给已连接的手机。
（6）手机（标准系统） ：接收数据，解析并显示在界面上，同时存入本地数据库。
（7）数据同步：通过分布式数据管理，这些数据可以自动同步到用户的其他OpenHarmony设备上。
二、 开发环境准备
- 硬件要求 ：
- 一台标准系统设备（如润和RK3568开发板或华为手机）。
- 一台轻量系统开发板（如GD32F303系列MCU开发板），用于模拟体脂仪。
- 蓝牙调试器（可选，用于辅助调试BLE通信）。
- 软件工具 ：
- IDE：DevEco Studio 5.0.3.910或更高版本。
- SDK ：
- 标准系统：OpenHarmony Full SDK（API Version 12或更高）。分布式设备管理API是系统级接口，必须使用Full SDK才能编译通过。
- 轻量系统 ：需要为轻量系统配置独立的编译环境，通常使用
hb set命令选择对应开发板，编译工具链由OpenHarmony源码提供或使用原生交叉编译工具链。
三、 核心开发步骤
（一） 权限配置（标准系统端）
在module.json5文件中声明应用所需的权限。BLE扫描和分布式数据同步权限是必不可少的。
json
{
"module": {
"requestPermissions": [
{
"name": "ohos.permission.USE_BLUETOOTH",
"reason": "$string:grant_use_bluetooth",
"usedScene": {
"abilities": ["MainAbility"],
"when": "inuse"
}
},
{
"name": "ohos.permission.DISCOVER_BLUETOOTH",
"reason": "$string:grant_discovery_bluetooth",
"usedScene": {
"abilities": ["MainAbility"],
"when": "inuse"
}
},
{
"name": "ohos.permission.LOCATION",
"reason": "$string:grant_location",
"usedScene": {
"abilities": ["MainAbility"],
"when": "inuse"
}
},
{
"name": "ohos.permission.APPROXIMATELY_LOCATION",
"reason": "$string:grant_location",
"usedScene": {
"abilities": ["MainAbility"],
"when": "inuse"
}
},
{
"name": "ohos.permission.DISTRIBUTED_DATASYNC",
"reason": "$string:distributed_permission",
"usedScene": {
"abilities": ["MainAbility"],
"when": "inuse"
}
}
]
}
}说明 ：扫描BLE设备需要获取位置权限，这是系统安全策略的要求。进行分布式设备发现和认证则需要
ohos.permission.DISTRIBUTED_DATASYNC权限。
（二） 异构设备发现与认证
这是实现分布式体验的第一步，让手机能够发现并信任体脂仪设备。
-
标准系统端（手机） ：
-
引入设备管理模块 ：
typescriptimport deviceManager from '@ohos.distributedHardware.deviceManager'; import { BusinessError } from '@ohos.base'; -
创建设备管理器实例并注册回调 ：
typescriptlet dmInstance: deviceManager.DeviceManager | undefined = undefined; try { dmInstance = deviceManager.createDeviceManager('com.example.bodyfatscale'); dmInstance.on('deviceStateChange', (data) => { console.info('deviceStateChange on:' + JSON.stringify(data)); if (data.action === deviceManager.DeviceStateChangeAction.ONLINE) { // 设备上线，可以进行分布式业务 } }); } catch (err) { let e: BusinessError = err as BusinessError; console.error('createDeviceManager errCode:' + e.code + ',errMessage:' + e.message); } -
发现与认证设备 ：
typescriptif (dmInstance) { dmInstance.startDeviceDiscovery({'discoverTargetType': 0}); // ... 在discoverSuccess回调中找到目标设备 ... let targetDeviceId = '...'; // 目标设备的deviceId dmInstance.authenticateDevice(targetDeviceId, {'targetPkgName': 'com.example.bodyfatscale'}, (err, data) => { // 认证结果处理 }); }
-
-
轻量系统端（体脂仪） ：
- 轻量系统通常不直接实现完整的分布式设备管理Client端。它的角色是被发现 和响应认证。这通常通过BLE广播包中包含特定信息，或在标准系统发起认证后，由轻量系统的底层服务（可能需要适配）来响应。适配轻量系统时，可能需要保留原生编译系统，将OpenHarmony编译为静态库集成，以最小化改动。
（三） 蓝牙低功耗 (BLE) 通信
BLE是体脂仪与手机通信的核心。
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标准系统端（手机 - GATT Client） ：
-
扫描BLE设备 ：
typescriptimport bluetooth from '@ohos.bluetooth'; bluetooth.startBluetoothDiscovery(); bluetooth.on('bluetoothDeviceFind', (data) => { // 根据广播数据中的Service UUID筛选出体脂仪 if (data[0].serviceUuids.includes('0000180F-0000-1000-8000-00805F9B34FB')) { // 示例UUID console.info(`Found Scale: ${JSON.stringify(data[0])}`); // 停止扫描并尝试连接 bluetooth.stopBluetoothDiscovery(); // ... 连接逻辑 ... } }); -
连接与交互 ：
typescript// 假设已获取设备ID let deviceId = 'XX:XX:XX:XX:XX:XX'; bluetooth.createGattClientServer().then((gattClient) => { gattClient.connect(deviceId); gattClient.on('connectionStateChange', (state) => { if (state.state === bluetooth.BluetoothState.STATE_CONNECTED) { // 连接成功，发现服务 gattClient.getServices(deviceId).then((services) => { // 找到自定义服务及其特征值 let customService = services.find(s => s.serviceUuid === 'YOUR_CUSTOM_SERVICE_UUID'); let measureCharacteristic = customService.characteristics.find(c => c.characteristicUuid === 'MEASURE_CHAR_UUID'); // 订阅测量数据通知 gattClient.on('characteristicChange', (charValue) => { // 解析charValue，获取体重、体脂率等数据 this.parseAndDisplayData(charValue.value); }); gattClient.enableNotifyValueChange(charValue, true); }); } }); });
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轻量系统端（体脂仪 - GATT Server） ：
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这部分开发通常在C/C++层面进行，使用OpenHarmony提供的BLE Host API。
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定义服务与特征 ：
c++// 伪代码，展示逻辑 // 1. 定义服务UUID Uuid serviceUuid = {0x1234, 0x5678, ...}; // 2. 定义特征UUID Uuid measureCharUuid = {0x1234, 0x5679, ...}; // 可通知 Uuid controlCharUuid = {0x1234, 0x567A, ...}; // 可写 // 3. 添加服务 GattsAddService(serviceUuid, true, true); // 4. 添加特征 GattsAddCharacteristic(serviceUuid, measureCharUuid, READ | NOTIFY, ...); GattsAddCharacteristic(serviceUuid, controlCharUuid, READ | WRITE, ...); // 5. 开始广播 AdvStart(); -
响应写请求与发送通知 ：
c++// 响应写请求回调 void OnWriteRequest(Uuid charUuid, uint8_t* value, uint16_t len) { if (charUuid == controlCharUuid) { if (value[0] == 0x01) { // 假设0x01是开始测量指令 StartMeasurement(); // 启动传感器测量 } } } // 测量完成后，发送通知 void SendMeasurementData(float weight, float fatRate) { uint8_t data[8]; memcpy(data, &weight, 4); memcpy(data + 4, &fatRate, 4); GattsNotifyValueChange(serviceUuid, measureCharUuid, data, 8); }
-
（四） 健康数据处理与同步（标准系统端）
-
数据解析与存储 ：
typescriptimport relationalStore from '@ohos.data.relationalStore'; parseAndDisplayData(value: ArrayBuffer) { let dataView = new DataView(value); let weight = dataView.getFloat32(0, true); // 小端序 let fatRate = dataView.getFloat32(4, true); console.info(`Weight: ${weight}kg, Fat Rate: ${fatRate}%`); // 更新UI // 存入本地数据库 this.saveToDatabase(weight, fatRate); } async saveToDatabase(weight: number, fatRate: number) { // ... 初始化数据库 ... let valueBucket = { 'weight': weight, 'fat_rate': fatRate, 'timestamp': Date.now() }; await store.insert('body_data', valueBucket); } -
分布式数据同步 ：
typescriptimport distributedData from '@ohos.data.distributedData'; // 创建分布式数据对象 let kvManager = distributedData.createKVManager({ bundleName: 'com.example.bodyfatscale', userInfo: { userId: '123', userType: 0 } }); let kvStore = await kvManager.getKVStore('bodyfat_store', { createIfMissing: true, encrypt: false, keyAlias: 'bodyfat_alias', storeType: distributedData.StoreType.DEVICE_COLLABORATION }); // 当本地数据有更新时，同步到分布式数据库 async syncToDistributedDB(weight: number, fatRate: number) { await kvStore.put(`record_${Date.now()}`, { weight, fatRate }); // 数据会自动同步到其他可信设备 }
四、 完整流程与注意事项
- 流程总结 ：
（1）体脂仪（轻量系统）上电，广播BLE服务。
（2）手机（标准系统）通过分布式设备管理或BLE扫描发现体脂仪，并完成认证。
（3）手机作为GATT Client连接体脂仪，并发送测量指令。
（4）体脂仪作为GATT Server接收指令，采集数据并通过Notify返回。
（5）手机接收数据，解析、显示并存入本地数据库。
（6）手机将新数据写入分布式数据库，实现多设备同步。 - 注意事项 ：
- 异构系统差异：必须清醒认识到标准系统、小型系统、轻量系统的API集合和能力差异巨大。标准系统是分布式业务的主导者，轻量系统是功能专一的执行者。
- 轻量系统适配：为轻量系统开发时，可能需要采用特殊的适配方案，如将OpenHarmony编译为静态库集成到原有RTOS项目中，以降低移植难度和工作量。
- 真机调试：分布式和BLE功能必须在真实设备上进行测试，模拟器无法完全模拟。
- 功耗优化：体脂仪作为电池设备，功耗至关重要。应在无连接时进入深度睡眠，仅在测量或通信时唤醒。
- 数据安全：健康数据属于个人敏感信息，应确保BLE通信链路安全（如使用BLE配对和加密），并对分布式存储的数据进行适当保护。