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【Intel Edison试用体验】家庭网关模拟（项目结贴）

本帖最后由 netlhx 于 2016-8-10 08:45 编辑

INTEL EDISON实现家庭网关模拟（结题篇）

本贴实现申请开发板提出的任务：将EDISON打造成一个家用IOT网关。

所谓的网关，其实也可以叫中央控制器（IOT HUB)，主要是收集各离散节点的信息，在终端上显示；另外就是通过手持终端来发出各种指令控制，控制各离散节点设备的运行。

另外这里所说的模拟，是因为笔者的现实生活还没有实现智能家居化，所以家里也没有智能家居相关设备，相关实现均是在EDISON上使用GROVE的部分元器件实现。

一、功能概述
  • INTEL EDISON作为中央控制节点，收集及接收来自终端节点的信息，并执行相应的控制指令
  • 温度传感器收集温度信息
  • 光照传感器收集光照强度，光照强度值可以用来控制灯光的强弱
  • 无级调光，通过PWM来控制灯的亮度（通过LED灯来模拟）
  • 舵机控制，比如调整自动浇花器的位置
  • 开关控制，打开或关闭指定位置的照明灯（通过LED灯来模拟）
  • LCD显示，模拟家中的LED显示屏

二、硬件连接
  • 温度传感器连接到扩展板的A1
  • 光照传感器连接到扩展板的A2
  • PWM输出连接到扩展板的D5
  • 舵机连接到扩展板的D3
  • LCD连接到I2C接口


整体连接效果如图

IMG_20160720_110150.jpg

在原来的计划中，舵机控制是准备实现的。只是可惜在实验中，舵机被烧坏了。

IMG_20160720_110841.jpg

烧坏的舵机，估计是在试验的时候，正反转设置的时候参数有问题，可惜！

三、设计思路

程序设计语言使用NODE.JS做为服务端控制语言，这也是INTEL主推的一个物联网应用中的开发语言。NODE.JS调用底层的MRAA及UPM库来控制硬件。硬件控制GROVE的实验请参考https://bbs.elecfans.com/forum.ph ... d&tid=919288&extra=。

INTEL官方提供的诸多IDE中，XDK实在太臃肿，加上使用NODE.JS只需要一个VIM即可实现编程、调试。另外C/C++类编程语言在调试过程中需要反复修改、编译、调试，步骤略显繁琐。所以这里使用轻便的NODE.JS来实现服务端功能。

服务器端使用比较原生的HTTP模块搭建了一个简单的WEB服务器，客户端可以使用HTTP请求来获取或者上传相应控制指令。

数据通信格式

服务器与客户端之前使用JSON来进行通信，一次典型的通信数据如下
  1. {"ds2":"1","title":"Hello, world","pwm":"51"}
上述JSON数据中，第一部分是客户端通过HTTP POST方法上传的要求服务器执行的信息
  • "ds2":"1" 请求EDISON打开板载的DS2指示灯，起到模拟开灯/关灯的效果
  • "title":"Hello, world" 请求将LCD的显示内容设置为HELLO, WORLD
  • "pwm":"51" 请求将连接在D5上的LED灯亮度值设置为51%


下面一部分JSON数据是将EDISON上的一些信息反馈给客户端，用户可以使用HTTP来显示这些内容，如下图

QQ截图20160721211050.png

简易的客户端APP实现

除了可以使用浏览器之外，专门设计了一个简单的ANDROID客户端程序，界面很简单，如下图

QQ截图20160721211334.png

APP上面是显示区域，显示从服务器端获取的数据信息；中间为控制区域，只设计了控制EDISON的部分接口；最下面是刷新按钮，用来刷新数据。

四、实现关键代码

程序代码使用NODE.JS来实现，调用底层的MRAA及UPM库来实现相关操作。
完整控制代码如下
  1. var http = require('http');
  2. var query = require('querystring');
  3. var mraa = require('mraa');
  4. var grove = require('jsupm_grove');
  5. var LCD = require('jsupm_i2clcd');
  6. var SERVO = require('jsupm_servo');
  7. var os = require('os');

  9. var lcd = new LCD.Jhd1313m1(6, 0x3E, 0x62);
  10. var hostname = os.hostname().toString();
  11. var ipaddr = os.networkInterfaces()['wlan0'][0]['address'].toString();

  13. var light = new grove.GroveLight(2);
  14. var temp = new grove.GroveTemp(1);

  16. var lightValue = light.value();
  17. var tempValue = temp.value();

  19. //var servo = new SERVO.ES08A(3);
  20. var led_pwm = new mraa.Pwm(6);
  21. led_pwm.enable(true); //must enable

  23. var ds2 = new mraa.Gpio(13);
  24. ds2.dir(mraa.DIR_OUT);
  25. ds2.write(1);

  27. led_pwm.write(0);
  28. //servo.setAngle(90);

  30. lcd.clear();
  31. lcd.setCursor(0, 0);
  32. lcd.write('Intel Edison IoT');

  34. var status = {};

  36. status['host'] = hostname;
  37. status['ipaddr'] = ipaddr;
  38. status['title'] = 'Intel Edison IoT';

  40. setInterval(function() {
  41.         status['temp'] = temp.value().toString();
  42.         status['light'] = light.value().toString();
  43. }, 2000);

  45. var server = http.createServer(function(req, res) {
  46.         switch(req.method) {
  47.                 case 'GET':
  48.                         //res.writeHead(200, {'Content-Type': 'application/json'});
  49.                         //res.end(JSON.stringify(status));
  50.                         break;

  52.                 case 'POST':
  53.                         var content = "";
  54.                         req.setEncoding('utf8');
  55.                         req.on('data', function(chunk) {
  56.                                 content += chunk;
  57.                         });

  59.                         req.on('end', function() {
  60.                                 console.log(content);
  61.                                 status['title'] = JSON.parse(content)['title'];
  62.                                 status['pwm'] = JSON.parse(content)['pwm'];
  63.                                 status['ds2'] = JSON.parse(content)['ds2'];
  64.                                 console.log(status);
  65.                                 lcd.clear();
  66.                                 lcd.setCursor(0, 0);
  67.                                 lcd.write(status['title'].toString());

  69.                                 led_pwm.write(Number(status['pwm']) / 100);
  70.                                 ds2.write(Number(status['ds2']));



  74.                         });
  75.                         break;

  77.                 default:
  78.                         break;
  79.         }
  80.         res.writeHead(200, {'Content-Type': 'application/json'});
  81.         res.end(JSON.stringify(status));
  82. });

  84. server.listen(8000);
目前代码测试正常，不过不排除潜在的BUG，希望各位有时间的话测试。

客户端使用ANDROID，编写一个简单APP来显示及控制节点。部分关键代码如下
  1. host = (TextView)findViewById(R.id.host);
  2.         ipAddr = (TextView)findViewById(R.id.ipAddr);
  3.         light = (TextView)findViewById(R.id.light);
  4.         temp = (TextView)findViewById(R.id.temp);

  6.         pwm = (SeekBar)findViewById(R.id.pwmSeekBar);
  7.         lcd = (EditText)findViewById(R.id.lcd);
  8.         ds2 = (Button)findViewById(R.id.switchButton);

  10.         postButton = (Button)findViewById(R.id.postButton);

  12.         info = new JSONObject();



  16.         postButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
  17.             @Override
  18.             public void onClick(View v) {
  19.                 try {
  20.                     info.put("pwm", "" + pwm.getProgress());
  21.                     info.put("title", lcd.getText().toString());
  22.                     //info.put("ds2", String.valueOf(0));
  23.                 } catch (JSONException e) {
  24.                     e.printStackTrace();
  25.                 }
  26.                 new SendJsonTask().execute(info);

  28.             }
  29.         });

  31.         ds2.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
  32.             @Override
  33.             public void onClick(View v) {

  35.                 try {
  36.                     if(ds2.getText() == "关") {
  37.                         info.put("ds2", "0");
  38.                         ds2.setText("开");

  40.                     }
  41.                     else {
  42.                         info.put("ds2", "1");
  43.                         ds2.setText("关");
  44.                     }
  45.                 } catch (JSONException e) {
  46.                     e.printStackTrace();
  47.                 }

  49.                 ds2.setEnabled(false);

  51.             }
  52.         });

  54.     }

  56.    class SendJsonTask extends AsyncTask
  57.    {

  59.        @Override
  60.        protected String doInBackground(JSONObject... params) {

  62.            StringBuilder *** = new StringBuilder();

  64.            String http = "http://192.168.99.221:8000/";


  67.            HttpURLConnection urlConnection=null;
  68.            try {
  69.                URL url = new URL(http);
  70.                urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
  71.                urlConnection.setDoInput(true);
  72.                urlConnection.setDoOutput(true);
  73.                urlConnection.setRequestMethod("POST");
  74.                urlConnection.setUseCaches(false);
  75.                urlConnection.setConnectTimeout(10000);
  76.                urlConnection.setReadTimeout(10000);
  77.                urlConnection.setRequestProperty("Content-Type","application/json");

  79.                urlConnection.connect();


  82.                OutputStreamWriter out = new   OutputStreamWriter(urlConnection.getOutputStream());
  83.                Log.d("JSON", params[0].toString());

  85.                out.write(params[0].toString());
  86.                out.close();

  88.                int HttpResult =urlConnection.getResponseCode();
  89.                if(HttpResult == HttpURLConnection.HTTP_OK){
  90.                    BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
  91.                            urlConnection.getInputStream(),"utf-8"));
  92.                    String line = null;
  93.                    while ((line = br.readLine()) != null) {
  94.                        ***.append(line );
  95.                    }
  96.                    br.close();

  98.                    Log.d("JSON", ***.toString());

  100.                    return ***.toString();

  102.                }else{
  103.                    System.out.println(urlConnection.getResponseMessage());
  104.                }
  105.            } catch (MalformedURLException e) {

  107.                e.printStackTrace();
  108.            }
  109.            catch (IOException e) {

  111.                e.printStackTrace();
  112.            }

  114.            finally{
  115.                if(urlConnection!=null)
  116.                    urlConnection.disconnect();
  117.            }

  119.            return null;
  120.        }

  122.        @Override
  123.        protected void onPostExecute(String data)
  124.        {
  125.            super.onPostExecute(data);
  126.            try {
  127.                JSONObject receivedInfo = new JSONObject(data.toString());
  128.                host.setText(receivedInfo.get("host").toString());
  129.                ipAddr.setText(receivedInfo.get("ipaddr").toString());
  130.                light.setText(receivedInfo.get("light").toString());
  131.                temp.setText(receivedInfo.get("temp").toString());
  132.                lcd.setText(receivedInfo.get("title").toString());
  133.                //if(Integer.parseInt(receivedInfo.get("ds2").toString()) == 1)
  134.                    //ds2.setText("关");
  135.                //else
  136.                    //ds2.setText("开");

  138.                ds2.setEnabled(true);

  140.            } catch (JSONException e) {
  141.                e.printStackTrace();
  142.            }
  143.        }
  144.    }


网络访问部分使用了异步任务，在接收到JSON数据之后，刷新APP界面元素。

五、效果及简单总结

本贴实现了一个典型的C/S通信控制。

  • 服务端SERVER使用了大名鼎鼎的NODE.JS，主要提供两方面的内容：基于RESTFULL的服务；结合MRAA及UPM提供硬件访问控制
  • 客户端实现了WEB/APP双访问机制，不过出于安全考虑，WEB访问只提供了只读式的访问方式。要想控制设备，需要通过APP来实现
  • 本项目虽然功能还比较简单，但是通信/控制的基本框架已基本具备，添加新的功能已非常简单
  • 基于C/S通信架构的调试，比单机设备调试需要考虑的因素更多，过程也更复杂

附：

部分运行效果图

2016-08-10_081921.png
LCD显示效果，可以通过APP来实时改变显示内容

2016-08-10_082009.png
舵机调试

2016-08-10_081952.png
外接的WIFI天线，以增强远距离通信效果

本次试用的主题贴






谢谢！



回帖（4）

windworld

2016-9-14 12:50:01
不错 挺有意思的，要是能把相关的智能设备或是家居控制接入而非模拟，就更吸引人了
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birdinskydzfsy

2016-11-16 15:23:12
本帖最后由 birdinskyd***sy 于 2016-11-16 17:01 编辑

原来可以用外接天线加强wifi啊  又偷窥了一招  楼主拆了个pad的天线麽
举报

kkx

2016-12-21 13:51:03
楼主大才！！！让我获益良多！！！
举报

吕朝飞

2016-12-27 22:52:06
不错!看来以后得多拆才行!
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