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物联网轻松上云实践 之 HaaS样板间

简介: 物联网轻松上云实践 之 HaaS样板间

1、背景

从2020年云栖大会HaaS团队第一次发布“HaaS物联网设备云端一体开发框架”至今,HaaS团队共发布了HaaS100/ EDU K1/ 200/ 506/ 610/ 531/ 600等HaaS智能硬件。

 

图1:HaaS各版本智能硬件的主要区别

那么用户拿到HaaS开发板之后,如何快速的让自己的HaaS硬件快速的上云,并且在云端可视化页面中和HaaS硬件交互呢?传统的做法是,开发者需要经历以下步骤:

 图2: 传统云端一体案例开发流程

大家看到这么长的开发流程是不是有心疼自己脑细胞,想放弃(让开发板吃灰)的念头?

那么能不能做点局部创新,让HaaS用户在收到开发板之后稍作修改就能快速体验到“HaaS云端一体”的解决方案呢?答案是肯定的。

2、为什么要做HaaS JS轻应用样板间

为了让广大开发者用户在拿到HaaS硬件之后不让它吃灰,我们专门打造了“HaaS JS轻应用样板间”,基于此开发者用户们可以在10分钟内快速体验一把“HaaS云端一体”的解决方案。

 

图3:HaaS JS轻应用样板间快速体验流程(10分钟完成)

3、如何快速搭建HaaS JS轻应用样板间

3.1 新手篇

针对新手用户,只需要一块HaaS600开发板,一张支持4G Cat.1的sim卡即可快速体验HaaS云端一体案例。

3.1.1 准备工作

  • HaaS600开发板一块 (分为老款EC100Y 和 新款EC600S两种) 。
  • 4G Cat.1 Sim卡:运营商营业厅实名制购买,企业用户可选购“阿里云物联网卡”。

3.1.2 详细步骤

  • 首先在钉钉群“HaaS开发者B群(VIP)”中联系“HaaS小二 guyin”按要求申请临时token。
  • 下载“HaaS JS轻应用样板间代码”,更新token到JS脚本,并将JS脚本推送到HaaS600开发板中。
  1. /* HaaS600更新JavaScript轻应用代码方法 */
  2. ./amp serialput ../../../agriculture_demo/ /dev/tty.SLAB_USBtoUART  

备注:代码路径和串口id以实际为准

备注:HaaS600-EC100Y和HaaS600-EC600S如何下载JS轻应用脚本请分别参考下述文档。

 

图4: HaaS600 GPS & 温度传感器数据展示

3.2 进阶篇(可选)

当您已经完成“新手篇”的任务之后,恭喜您已经成为HaaS JS轻应用的老鸟用户了。此时您一定会想HaaS600除了板子上自带的温度传感器和GPS数据,我还可以扩展其他外设传感器吗?这些新的传感器硬件怎么接?数据如何上云?在样板间中又该如何展示和交互呢?

针对老鸟用户,我们为大家搭建了一个智慧农业样板间的案例,该案例中我们新增了对更多传感器外设的支持,包括,

  • 展示室温,湿度,气压,风速,风向等环境信息。
  • 支持PIR 检测报警。如果现场有人走过,红外传感器也会触发报警,并通过钉钉机器人,自动推送消息到钉钉群。
  • 侧天窗和灌溉阀分别控制马达。
  • OLED屏幕由485控制,可通过样板间设置屏幕显示信息。
  • 可促发喇叭/ 蜂鸣器报警。
  • 网络摄像头事实展示设备端实时画面。

图5: 老鸟用户展示页面示例

3.2.1 准备工作

  • HaaS600 Arduino扩展板一块。
  • 5VDC风扇一个。
  • 3~6VDC小直流电机一个。
  • PIR微型人体红外感应模块一个。
  • 温度传感器bmp280一个。
  • 接线端子和杜邦线若干。
  • 萤石摄像头一个。
  • RS485 LED点阵屏(待补充)。

3.2.2 网络摄像头配置

  • 登录萤石开放平台,注册萤石开发者账号。
  • 在手机上下载萤石云视频APP,按照提示将摄像头连上网。
  • 开通摄像头的直播功能,并关闭视频加密功能。

3.2.3 详细步骤

3.2.3.1 BMP280温度、气压传感器

  • 使用杜邦线,按照下图连接SCL,SDA,3.3V和GND四根线。

 

 

  • 读取温度和气压并上报给云端的代码,已包含在agriculture_demo示例中的app.js文件,用户无需修改。核心代码说明如下:
  1. // 引入bmp280驱动,并初始化
  2. var bmp280 = require('./bmp280.js');
  3. bmp280.bmp280_init();
  4. // 读取温度值
  5. temperature = bmp280.bmp280TemperatureRead();
  6. // 读取气压
  7. pressure = bmp280.bmp280PressureRead()/100;
  8. // 上报至阿里云平台
  9. device.postProps(JSON.stringify({CurrentTemperature: temperature}));
  10. device.postProps(JSON.stringify({Atmosphere: pressure}));

值得注意的是:BMP280 I2C Slava Address是由SDO pin的电平来决定的,如果SDO = 0, Slava Address为128,如果SDO = 1, 那么Slava Address为129。其中I2C Slava Address在app.json文件中配置。

  • 可以在网页左侧看到设备端上报的温度和气压。

 

 

3.2.3.2 继电器控制电机和风扇

  • 将带有2x 继电器的Arduino板子插到HaaS600相应接口上。
  • 按照下图,使用杜邦线分别连接电机、风扇和继电器、电源。

 

 

  • 接收云端命令,并控制相应的设备。代码已包含在agriculture_demo示例中的app.js文件,用户无需修改。核心代码说明如下:
  1. // 引入gpio驱动,并初始化变量和端口
  2. var fanSwitch = 0;
  3. var waterSwitch = 0;
  4. var gpio = require('gpio');
  5. var relay1 = gpio.open({
  6. id: 'D3'
  7. });
  8. var relay2 = gpio.open({
  9. id: 'D2'
  10. });
  11. // 在“设置属性”的回调函数解析云端的property set命令。
  12. device.onProps(function (res) {
  13.    var payload = JSON.parse(res.params);
  14.    if(payload.Coil !== undefined)
  15.    {
  16. // 收到风扇控制的指令,控制风扇,并上报风扇的状态
  17.        fanSwitch = parseInt(payload.Coil);
  18.        relay2.writeValue(fanSwitch);
  19.        device.postProps(JSON.stringify({
  20.            Coil: fanSwitch
  21.        }));
  22.    }
  23.    if(payload.WaterOutletSwitch !== undefined)
  24.    {
  25. // 收到电机控制的指令,控制电机,并上报电机的状态
  26.        waterSwitch = parseInt(payload.WaterOutletSwitch);
  27.        relay1.writeValue(waterSwitch);
  28.        device.postProps(JSON.stringify({
  29.            WaterOutletSwitch: waterSwitch
  30.        }));
  31.    }
  32. });
  • 可以在网页上点击开关,分别控制风扇和电机。开关为蓝色状态,表示开启;灰色状态,表示关闭。

  

3.2.3.3 PIR数据上报

  • 按照下图,连接开发板和PIR模组。由于PIR的输出信号为0V(无人)和2.6V(有人移动)左右,直接用GPIO检测,会出现误报的情况,所以采用模拟输入的方式。

  • 读取ADC输入信号,并转为报警信号,上报给云端。代码已包含在agriculture_demo示例中的app.js文件,用户无需修改。核心代码说明如下:
  1. // 引入adc驱动,并初始化变量和端口
  2. var adc = require('adc');
  3. var pir = adc.open({
  4.  id: 'ADC0',
  5.  success: function() {},
  6.  fail: function() {}
  7. });
  8. var pirStatus = 0;
  9. var pirTempStatus = 0;
  10. var pirCount = 0;
  11. // 每隔50ms读取一次ADC信号
  12. setInterval(function(){
  13.    var pinStatus = (pir.readValue() > 512) ? 1 : 0;
  14.    if(pirTempStatus == pinStatus) {
  15.        pirCount++;
  16. // 做防抖处理,连续四次读到同样的信号,才确认  
  17.        if(pirCount > 4) {
  18.            pirCount = 0;
  19.            if(pirTempStatus != pirStatus) {
  20.                pirStatus = pirTempStatus;
  21. // 如果当前已连上云端,则上报PIR的状态
  22.                if(mqtt_connected) {
  23.                    device.postProps(JSON.stringify({AlarmState: pirStatus}));
  24.                }
  25.                console.log('Pir status is ' + pirStatus);
  26.            }
  27.        }
  28.    } else {
  29.        pirTempStatus = pinStatus;
  30.        pirCount = 0;
  31.    }
  32. }, 50);
  • 用手在PIR传感器前来回晃动,在网页上可以看到入侵探测的状态会由绿色变为红色(检测到有人移动)。

  • 该报警信号也会实时推送到指定钉钉群。

3.2.3.4 GPS定位

  • HaaS600开发板上已提供了GPS模块。按下图连接GPS天线。

  • 读取GPS数据,并上传到云端。代码已包含在agriculture_demo示例中的app.js文件,用户无需修改。核心代码说明如下:
  1. // 步骤1:初始化GPS模块和UART,UART用于从GPS模块中读取数据
  2. var GPS = require("./gps.js");
  3. var gps = new GPS();
  4. var uart1 = require('uart');
  5. // gnss uart
  6. var gnss = uart1.open({
  7.    id: 'UART1'
  8. });
  9. // 由步骤3中的gps.update()调用,将经纬度数据保存至变量geoLocation_data中
  10. var geoLocation_data = {'lat':0, 'lon':0, 'alt':0}
  11. gps.on("data", function (parsed) {
  12.    //console.log(parsed);
  13.    geoLocation_data['lat'] = gps.state["lat"];
  14.    geoLocation_data['lon'] = gps.state["lon"];
  15.    geoLocation_data['alt'] = gps.state["alt"];
  16.    console.log("geo data " + JSON.stringify(geoLocation_data, null, 4))
  17. });
  18. function ArrayToString(fileData) {
  19.    var dataString = "";
  20.    for (var i = 0; i < fileData.length; i++) {
  21.        dataString += String.fromCharCode(fileData[i]);
  22.    }
  23.    return dataString;
  24. }
  25. // 步骤2:UART的接收回调函数,读取GPS模块输出的数据,并存储到变量GGA中
  26. var GGA;
  27. gnss.on('data', function(data) {
  28.    var aaa = ArrayToString(data);
  29.    var bbb = aaa.split("$");
  30.    GGA = "$" + bbb[1];
  31. });
  32. // 步骤3:每隔5s,解析GGA成经纬度(WGS84坐标系)。如果当前已连上云平台,则上报至云平台。
  33. setInterval(function(){
  34.    // 如果在室内测试,可以使用以下两行测试代码,代替gps.update(GGA)
  35.    //var gga_default = "$GNGGA,033122.000,3111.28510,N,12136.26122,E,1,13,1.0,1.3,M,11.7,M,,*4B"
  36.    //gps.update(gga_default);
  37.    // 必须在室外测试,GPS数据转成经纬度
  38.    gps.update(GGA);
  39.    if(mqtt_connected) {
  40.        device.postProps(JSON.stringify({
  41.            GeoLocation: {
  42.                Longitude: geoLocation_data['lon'],
  43.                Latitude:  geoLocation_data['lat'],
  44.                Altitude:  geoLocation_data['alt'],
  45.                CoordinateSystem: 1
  46.                }
  47.            }));
  48.    }
  49. }, 5000);
  • 在网页的左上角可以看到开发板的地理位置。

网页已通过“逆地理编码”API将经纬度翻译成具体的地理位置。

 

3.2.3.5 视频直播

网页上的视频播放的是默认HaaS官方样板间的摄像头画面。如果想要播放自己的摄像头的画面,请参考以下步骤操作:

  • 登录萤石开发者平台,在设备列表里面,可以看到摄像头的设备序列号。以此拼出设备直播的网址:ezopen://open.ys7.com/<设备序列号>/1.hd.live。

 

  • 萤石开发者平台上,“我的账号”->“应用信息”里面查看AccessToken,并复制下来。

  • 将设备直播的网址和AccessToken分别输入到网页左下角的两个输入框,然后鼠标在其它空白处点击一下,就可以看到正在连接你的摄像头。稍等片刻,就可以看到实时画面了。

3.2.3.6 设备上云

  • 参考接线图,接上4G cat1天线,电源线和USB线,另外在板子背面的SIM卡槽插上物联网卡。USB线和电脑连接。

  • 打开agriculture_demo示例中的app.js文件,修改设备的三元组为您在阿里云物联网平台申请的设备三元组信息。
  1. var productKey = 'xxx';      /* your productKey */
  2. var deviceName = 'xxx';      /* your deviceName */
  3. var deviceSecret = 'xxx';    /* your deviceSecret */
  • 打开串口工具,查看设备端日志。波特率为115200。
  1. # 本例使用pyserial-miniterm串口工具
  2. pyserial-miniterm /dev/tty.SLAB_USBtoUART1 115200
  • 在设备端日志里面,看到如下信息,则表示连接阿里云成功。
(re)connected

4、总结

至此基于HaaS600的“HaaS JS轻应用样板间”的设备端基础功能都搭建完毕了。后续我们还会基于更多的HaaS开发板和HaaS JavaScript/ Python轻应用打造更多样板间案例,让广大开发者快速体验HaaS云端一体的方案,欢迎大家体验试用,谢谢。

 

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