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小伍

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【OpenHarmony样例】基于XR806开发板开发的智能体重称

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
  • 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
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）
  1. cd ~
  2. git clone git@gitee.com:openharmony-sig/knowledge_demo_smart_home.git
代码拷贝
  1. cp -rfa  ~/knowledge_demo_smart_home/dev/team_x  ~/openharmony/vendor/
  2. 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。
  1. git clone https://gitee.com/moldy-potato-chips/xr806_-ap_mode.git
  2. mv ~/openharmony/device/soc/allwinner ~/allwinner.org                        // 不建议直接删除，
  3. 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):
  1. module_group(module_name) {
  2.   modules = [
  3.       "src",
  4.       "project",
  5.       "include",
  6.   ]
  7.   configs = [
  8.     ":SdkLdCconfig",
  9.   ]
  10.   deps = [ "//vendor/team_x/smart_weight_scale/demo_smart_weight_scale:smart_weight_scale" ]
  11. }
  • 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:
  1.     deps = [
  2.        "../../common/iot_wifi_xradio:iot_wifi",
  3.        "../../common/iot_cloud:iot_cloud",
  4.        "//third_party/cJSON:cjson",
  5.        "../../common/iot_boardbutton_xradio:iot_boardbutton",
  6.        "../../common/iot_boardled_xradio:iot_boardled_xradio",
  7.     ]
其中//third_party/cJSON目录下的BUILD.gn建议参照下面的修改:
  1. source_set("cJSON") {
  2.   sources = [
  3.     "cJSON.c",
  4.     "cJSON_Utils.c",
  5.   ]
  6.   ldflags = [ "-lm" ]
  7. }
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：
  1. source_set("iot_link") {
  2.     sources = [
  3.         "link_log/link_log.c",
  4.         "link_misc/link_random.c",
  5.         "link_misc/link_ring_buffer.c",
  6.         "link_misc/link_string.c",
  7.         "network/dtls/dtls_al/dtls_al.c",
  8.         "network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/dtls_interface.c",
  9.         "network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/mbed_port.c",
  10.         "network/dtls/mbedtls/mbedtls_port/timing_alt.c",
  11.         "network/mqtt/mqtt_al/mqtt_al.c",
  12.         "network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_mqtt_port.c",
  13.         "network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.c",
  14.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTClient-C/src/MQTTClient.c",
  15.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTConnectClient.c",
  16.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTConnectServer.c",
  17.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTDeserializePublish.c",
  18.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTFormat.c",
  19.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTPacket.c",
  20.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTSerializePublish.c",
  21.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTSubscribeClient.c",
  22.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTSubscribeServer.c",
  23.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTUnsubscribeClient.c",
  24.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src/MQTTUnsubscribeServer.c",
  25.         "oc_mqtt/oc_mqtt_al/oc_mqtt_al.c",
  26.         "oc_mqtt/oc_mqtt_profile_v5/oc_mqtt_profile.c",
  27.         "oc_mqtt/oc_mqtt_profile_v5/oc_mqtt_profile_package.c",
  28.         "oc_mqtt/oc_mqtt_profile_v5/oc_mqtt_event.c",
  29.         "oc_mqtt/oc_mqtt_tiny_v5/oc_mqtt_tiny.c",
  30.         "oc_mqtt/oc_mqtt_tiny_v5/hmac.c",
  31.         "queue/queue.c",
  32.     ]
  33.    
  34.     cflags = [ "-Wno-unused-variable" ]
  35.     cflags += [ "-Wno-unused-but-set-variable" ]
  36.     cflags += [  "-Wno-sign-compare" ]
  37.     cflags += [  "-Wno-unused-parameter" ]
  38.     cflags += [  "-Wno-unused-function" ]

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

  43.     include_dirs = [
  44.         "inc",
  45.         "link_log",
  46.         "link_misc",
  47.         "queue",
  48.         "oc_mqtt/oc_mqtt_tiny_v5",
  49.         "oc_mqtt/oc_mqtt_profile_v5",
  50.         "oc_mqtt/oc_mqtt_al",
  51.         "network/dtls/mbedtls/mbedtls_port",
  52.         "network/mqtt/paho_mqtt/port",
  53.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTClient-C/src",
  54.         "network/mqtt/paho_mqtt/paho/MQTTPacket/src",
  55.         "//third_party/mbedtls/include/",
  56.         "//third_party/mbedtls/include/",
  57.         "//third_party/cJSON",
  58.         "//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0",
  59.         "//device/xradio/xr806/xr_skylark/include/net/mbedtls-2.2.0/",
  60.     ]

  62.     defines = [
  63.         "MQTTCLIENT_PLATFORM_HEADER=paho_osdepends.h",
  64.         "WITH_DTLS",
  65.         "MBEDTLS_AES_ROM_TABLES",
  66.         "MBEDTLS_CONFIG_FILE="los_mbedtls_config_dtls.h"",
  67.         "CONFIG_DTLS_MBEDTLS_CERT",
  68.         "CONFIG_DTLS_MBEDTLS_PSK",
  69.         "CFG_MBEDTLS_MODE=PSK_CERT",
  70.         "CONFIG_OC_MQTT_TINY_ENABLE=1"
  71.     ]
  72. }
  • 修改iot_link中的部分文件
  • 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。
    1. static int __socket_connect(Network *n, const char *host, int port)
    2. {
    3.         ...
    4.         int tmpfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); // to skip fd = 0;
    5.         fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    6.         if(fd == -1) {
    7.                 return ret;
    8.         }
    9.         close(tmpfd);       // to skip fd = 0;
    10.         ...
    11. }
    12. 系统setsockopt函数未适配，因此需要做下面的修改：

    14. static int __socket_read(void *ctx, unsigned char *buf, int len, int timeout)
    15. {
    16.         int fd;
    17.     int ret = 0;
    18. #if 0
    19.         struct timeval timedelay = {timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000};
    20.     if(NULL== uf)
    21.     {
    22.         return ret;
    23.     }
    24.    
    25.     fd = (int)(intptr_t)ctx;  ///< socket could be zero

    27.     if (timedelay.tv_sec < 0 || (timedelay.tv_sec == 0 && timedelay.tv_usec <= 0))
    28.     {
    29.         timedelay.tv_sec = 0;
    30.         timedelay.tv_usec = 100;
    31.     }
    32.    
    33.     if(0 != setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,&timedelay,sizeof(struct timeval)))
    34.     {
    35.         return ret;  //could not support the rcv timeout
    36.     }
    37.     int bytes = 0;
    38.     while (bytes < len) {
    39.         int rc = recv(fd, &buf[bytes], (size_t)(len - bytes), 0);
    40.         printf("[%s|%s|%d]fd = %d, rc = %d
    41. ", __FILE__,__func__,__LINE__, fd, rc);
    42.         if (rc == -1) {
    43.             if (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK) {
    44.                 bytes = -1;
    45.             }
    46.             break;
    47.         } else if (rc == 0) {
    48.             bytes = 0;
    49.             break;
    50.         } else {
    51.             bytes += rc;
    52.         }
    53.     }
    54.     return bytes;
    55. #else
    56.         int bytes = 0;
    57.     fd_set fdset;

    59.     struct timeval timedelay = {timeout / 1000, (timeout % 1000) * 1000};
    60.     if(NULL== buf)
    61.     {
    62.         return ret;
    63.     }
    64.    
    65.     fd = (int)(intptr_t)ctx;  ///< socket could be zero

    67.     if (timedelay.tv_sec < 0 || (timedelay.tv_sec == 0 && timedelay.tv_usec <= 0))
    68.     {
    69.         timedelay.tv_sec = 0;
    70.         timedelay.tv_usec = 100;
    71.     }
    72.     timedelay.tv_sec = 2;
    73.     FD_ZERO(&fdset);
    74.     FD_SET(fd, &fdset);

    76.     ret = select(fd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timedelay);
    77.     if (ret > 0) {
    78.         while (bytes < len) {
    79.             int rc = recv(fd, &buf[bytes], (size_t)(len - bytes), 0);
    80. //         printf("[%s|%s|%d]fd = %d, rc = %d, errno=%d(%s)
    81. ", __FILE__,__func__,__LINE__, fd, rc,errno, strerror(errno));
    82.             if (rc == -1) {
    83.                 if (errno != EAGAIN && errno != EWOULDBLOCK) {
    84.                     bytes = -1;
    85.                 }
    86.                 break;
    87.             } else if (rc == 0) {
    88.                 bytes = 0;
    89.                 break;
    90.             } else {
    91.                 bytes += rc;
    92.             }
    93.         }
    94.     }

    96.     return bytes;
    97. #endif
    98. }

  • 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：
    1. #define MBEDTLS_LOG LINK_LOG_DEBUG
    2. #ifndef mbedtls_calloc
    3. #define mbedtls_calloc  calloc
    4. #endif
    5. #ifndef mbedtls_free
    6. #define mbedtls_free  free
    7. #endif
    系统部分mbedtls接口不一致，固需要注释部分接口代码：
    1. mbedtls_ssl_context dtls_ssl_new(dtls_establish_info_s *info, char plat_type)
    2. {
    3.         ...
    4.         if (info->psk_or_cert == VERIFY_WITH_PSK)
    5.     {
    6. /*
    7.         if ((ret = mbedtls_ssl_conf_psk(conf,
    8.                                         info->v.p.psk,
    9.                                         info->v.p.psk_len,
    10.                                         info->v.p.psk_identity,
    11.                                         strlen((const char *)info->v.p.psk_identity))) != 0)
    12.         {
    13.             MBEDTLS_LOG("mbedtls_ssl_conf_psk failed: -0x%x", -ret);
    14.             goto exit_fail;
    15.         }
    16. */
    17.     }
    18.     ...
    19. }

    21. int dtls_shakehand(mbedtls_ssl_context *ssl, const dtls_shakehand_info_s *info)
    22. {
    23.         ...
    24.         if (MBEDTLS_SSL_IS_CLIENT == info->client_or_server)
    25.     {
    26.         ret = mbedtls_net_connect(server_fd, info->u.c.host, info->u.c.port, info->udp_or_tcp);
    27.         if( 0 != ret)
    28.         {
    29.             ret = MBEDTLS_ERR_NET_CONNECT_FAILED;
    30.             goto exit_fail;
    31.         }
    32.     }
    33.     else
    34.     {
    35.         //server_fd = (mbedtls_net_context*)atiny_net_bind(NULL, info->u.s.local_port, MBEDTLS_NET_PROTO_UDP);
    36.         ///< --TODO ,not implement yet
    37.     }
    38.         ...
    39. }

    41. void dtls_init(void)
    42. {
    43.     (void)mbedtls_platform_set_calloc_free(calloc, free);
    44.     (void)mbedtls_platform_set_snprintf(snprintf);
    45. //    (void)mbedtls_platform_set_printf(printf);
    46. }
    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：
    1. int dtls_imp_init(void)
    2. {
    3.     int ret =-1;

    5.     // (void)mbedtls_platform_set_calloc_free(calloc, free);
    6.     // (void)mbedtls_platform_set_snprintf(snprintf);
    7.     // (void)mbedtls_platform_set_printf(printf);
    8.     ret = dtls_al_install(&s_mbedtls_io);

    10.     return ret;
    11. }

  • 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)：
    1. // add this for "timersub" && "timeradd"
    2. #ifndef        timersub
    3. #define timersub(s,t,a) (void) ( (a)->tv_sec = (s)->tv_sec - (t)->tv_sec,
    4.         ((a)->tv_usec = (s)->tv_usec - (t)->tv_usec) < 0 &&
    5.         ((a)->tv_usec += 1000000, (a)->tv_sec--) )
    6. #endif
    7. #ifndef        timeradd
    8. #define timeradd(s,t,a) (void) ( (a)->tv_sec = (s)->tv_sec + (t)->tv_sec,
    9.         ((a)->tv_usec = (s)->tv_usec + (t)->tv_usec) >= 1000000 &&
    10.         ((a)->tv_usec -= 1000000, (a)->tv_sec++) )
    11. #endif

  • 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(iot_link/network/mqtt/paho_mqtt/port/paho_osdepends.h):
    1. #define INVALID_SOCKET SOCKET_ERROR
    2. // #include
    3. #include
    4. #include
    5. // #include
    6. // #include
    7. // #include
    8. // #include
    9. #include
    10. #include
    11. #include
    12. #include
    13. #include
    14. #include
    15. #endif

    17. #if defined(WIN32)
    18. #include
    19. #else
    20. // #include
    21. // #include
    22. #endif

  • 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。
    1. 文件一 third_party/iot_link/network/dtls/dtls_al/dtls_al.c
    2. #if 0
    3. __attribute__((weak))  int dtls_imp_init(void)
    4. {
    5.     LINK_LOG_DEBUG("%s:###please implement dtls by yourself####",__FUNCTION__);
    6.     return -1;
    7. }
    8. #endif
    9. extern int dtls_imp_init(void);

    11. 文件二 third_party/iot_link/network/mqtt/mqtt_al/mqtt_al.c
    12. #if 0
    13. __attribute__((weak))  int mqtt_imp_init(void)
    14. {
    15.     LINK_LOG_DEBUG("%s:###please implement mqtt by yourself####",__FUNCTION__);
    16.     return -1;
    17. }
    18. #endif
    19. extern int mqtt_imp_init(void);

    21. 文件三 third_party/iot_link/oc_mqtt/oc_mqtt_al/oc_mqtt_al.c
    22. #if 0
    23. __attribute__ ((weak)) int oc_mqtt_imp_init(void)
    24. {
    25.     LINK_LOG_DEBUG("%s:###please implement oc mqtt by yourself####",__FUNCTION__);
    26.     return 0;
    27. }

    29. __attribute__ ((weak)) int oc_mqtt_demo_main(void)
    30. {
    31.     LINK_LOG_WARN("Please implement the oc mqtt v5 demo yourself");
    32.     return -1;
    33. }
    34. #endif
    35. 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。
  1. static int32_t GpioManagerAdd(struct PlatformManager *manager, struct PlatformDevice *device)
  2. {
  3.     uint16_t start;
  4.     struct GpioCntlr *cntlr = CONTAINER_OF(device, struct GpioCntlr, device);

  6.     if ((start = GpioCntlrQueryStart(cntlr, &manager->devices)) >= GPIO_NUM_MAX) {
  7.         PLAT_LOGE("GpioCntlrAdd: query range for start:%d fail:%d", cntlr->start, start);
  8.         return HDF_ERR_INVALID_PARAM;
  9.     }

  11. //    cntlr->start = start;
  12.     DListInsertTail(&device->node, &manager->devices);
  13.     PLAT_LOGI("%s: start:%u count:%u", __func__, cntlr->start, cntlr->count);
  14.     return HDF_SUCCESS;
  15. }
  • 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。
    1. // 拷贝gpio驱动
    2. cp -af device/soc/allwinner/xradio/drivers/gpio/gpio_xradio.* driver/adpater/platform/gpio

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

    6. hdf_driver(module_name) {
    7.   sources = []
    8.   if (defined(LOSCFG_SOC_COMPANY_BESTECHNIC)) {
    9.     sources += [ "gpio_bes.c" ]
    10.   }

    12.   if (defined(LOSCFG_SOC_COMPANY_ALLWINNER)) {
    13.     sources += [ "gpio_xradio.c" ]
    14.   }

    16.   include_dirs = [ "." ]
    17. }
    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：
    1. /* Xradio internal codec sound card enable/disable */
    2. #define PRJCONF_INTERNAL_SOUNDCARD_EN   0

4、代码编译
  1. #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。

  3. ```
  4. ## 查看hb版本
  5. hb --version

  7. ## 更新hb, 以下指令需要在openharmony SDK根目录执行
  8. pip3 uninstall ohos_build
  9. pip3 install build/lite
  10. ```

  12. 编译命令：
  13. 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，
  14. 如下图所示，使用键盘上下键选中wifi_skylark
  1. 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。

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