嵌入式物联网实战项目环境监测设备接入涂鸦IoT开发平台

Posted 2022-01-28 工程师进阶笔记

小熊派物联网开发板接入涂鸦 IoT 开发平台实现植物环境监测

物联网的概念其实十几二十年前就已经有了，随着人工智能，大数据，云计算这些科技的发展，越来越多的物联网项目正式商用落地，比如，共享单车和共享汽车，全屋智能家居，等等。

时至今天，国内的物联网生态可谓百花齐放，不乏一线大厂，比如华为腾讯小米；小米应该是布局物联网生态比较早的公司，大部分人都认为小米是做手机的，但发展到今天，小米已经成为一个生态链平台。

大概在2015年左右，有一家公司渐渐进入物联网的生态圈，涂鸦智能。我最早接触涂鸦大概是在2016的时候，记得当时有一个做植物灯具的厂家，想用手机控制家里的植物照明灯，并且实时监测家里的环境数据并记录。

如果按照当时的技术水平和技术思维，大部分开发者都会想着自己搭建服务器，然后自己开发硬件，自己开发手机应用，这一整套下来，光是服务器的搭建和维护成本已经不低。

当时老板不知道在什么地方找到涂鸦，交到我手上的，是一款涂鸦开发板；我应该是当时比较早的尝鲜开发者了，那时候的开发文档虽然没有现在完善，但参考文档已经可以实现设备联网，数据记录，手机应用控制这些基本功能。

当时我记得采用的开发方式是，设备端使用涂鸦提供的MCU_SDK接入涂鸦云平台，手机APP是采用涂鸦提供的SDK进行开发的，项目比较顺利，进行了不到两个月就进入了量产阶段，直到今天产品仍然在量产。

用涂鸦方案开发完两三个项目之后，我就跳槽了，转到了其他技术方向，之后有三四年的时间就没有使用过涂鸦方案了。

以上是我使用涂鸦物联网方案的一段工作小经历。

 最近，偶然间在公众号刷到涂鸦IoT的信息，因为记得自己当时有注册账号，于是，登录上去看看~

对比起几年前，涂鸦确实发展了很多，平台增加了人工智能和工业物联网的相关内容，第三方云接入，完全自定义的手机界面，等等。

大概看了一下各种开发文档后，忽然想起我手上刚刚好有一款小熊派物联网开发板，于是就想尝试一下，把小熊派接入涂鸦IoT平台，然后自己设计一个简单的UI界面，再次学习一下涂鸦IoT平台的开发接入过程。

以前也写过不少小熊派物联网开发板相关的文章，小熊派官方是接入华为云的，我之前也已经把小熊派接入腾讯云并实现了MQTT通信，相关的文章可以查阅我的博客或公众号。

现在，我尝试把小熊派接入涂鸦IoT平台，并实现以下简单的功能：

（1）通过涂鸦提供的WiFi模块，设备接入涂鸦IoT平台，设备可以通过手机进行配网操作。

（2）设备通过配网指示灯提示配网过程，并可以通过按键解除配网。

（3）设备上报温湿度传感器和光照传感器的数据信息，云平台进行数据记录，曲线显示。

（4）手机APP界面显示数据信息，可下发控制指令，控制电机和紫光灯。

（5）LCD界面显示设备运行信息。

以下是涂鸦IoT平台的思维导图及开发过程。

注册开发者账号

1、首先，根据涂鸦官方的指引，注册一个开发者账号，然后使用该账号登录涂鸦IoT开发平台，即可进行物联网产品开发，注册页面和登录页面如下图所示。

账号注册链接：https://t.tuya.com/AY1D3R8xay

创建产品

2、涂鸦IoT平台登录成功后，即可进入平台首页，在平台首页可以查看到创建的产品总数，以及各种开发中的产品信息，如下图所示。

3、点击创建产品按钮，即可进入产品创建页面，由于我们使用的是小熊派物联网开发板，属于涂鸦产品库里面的非标准品类，因此，我们使用【找不到品类】功能，创建一款开发者自定义的产品，接入涂鸦IoT平台，这样的灵活性更高，如下图所示。

 4、根据产品的实际情况，填写产品信息，我使用的是小熊派物联网开发板，实现了植物环境监测的功能，因此，我创建的产品信息，如下图所示。

 5、产品创建成功后，IoT平台会为该产品生成唯一的PID，由于我们是开发一款非标准产品，里面的功能节点都是自定义的，因此我们不添加任何涂鸦产品库里面的功能节点，点击【确定】，进入产品开发页面。

定义产品功能

6、涂鸦的IoT平台非常人性化，根据智能硬件的开发流程，设置好了开发引导，对于所有的智能硬件开发，基本都遵循了【功能定义】、【设备面板】、【硬件开发】、【产品配置】、【设备调试】、【测试服务】这个流程，如下图所示。

 7、对于开发一款智能硬件设备，需要先对其进行功能定义，对于需求模糊的产品，是没有办法进入产品开发阶段的，因此，在进行硬件设备开发和手机APP开发之前，先定义产品的功能，对于我们将要开发的小熊植物监测设备，需要添加自定义功能。如下图所示。

 8、所有植物监测设备的自定义功能添加完成后，如下图所示。至此，我们完成了在IoT平台上确定一款智能硬件的具体功能，并且可以进行下一步的设备面板开发和设备硬件开发。

开发设备显示面板

9、一个优秀的APP显示界面是十分重要的，涂鸦IoT平台为开发者提供了多种APP界面设计方式，如Studio面板，SDK开发面板，定制面板，自由配置面板。

Studio面板，是使用涂鸦提供的界面设计工具，使用拖曳的方式进行界面设计，所见即所得。

SDK开发面板，是使用涂鸦提供的SDK，进行手机APP界面开发。

定制面板，是向涂鸦提供面板设计需求并付费后，涂鸦进行界面开发。

自由配置面板，是用于项目调试阶段，功能完整但美观度不足。

 10、根据我们自己的实际情况，我选择了使用Studio面板进行界面开发，进入Studio面板开发界面后，可以在页面左侧拖曳控件，然后在页面右侧设计各个控件的属性，对于如何进行Studio面板开发，涂鸦也提供了一系列的文档，如下图所示。

 11、界面设计完成后，即可进行发布，点击右侧的发布按钮，按照发布流程进行操作，在发布之前，也可以使用预览功能对界面进行预览，没问题后进行发布，发布后的界面也支持修改，如下图所示。

 至此，APP界面开发已经完成，发布成功后的界面会同步到手机APP端，在设备登录IoT平台成功后，即可用自己设计的界面操作设备。界面开发完成后，即可开始设备硬件开发。

开发设备硬件

12、涂鸦提供了三种方式接入IoT平台，分别是Link SDK，MCU SDK，TuyaOS，我们这次开发是采用了MCU SDK的方式接入涂鸦云的，并且选用涂鸦提供的WR3 WiFi模块作为联网模块，如下图所示。

 13、设置完成后，即可在页面下载功能点调试文件，快速入门指南，MCU SDK，模组串口协议，涂鸦模组调试助手，下载的这些文件，可以帮助我们更好地进行硬件设备开发，如下图所示。

 14、接下来的工作，需要移植MCU_SDK到小熊派物联网开发板，MCU_SDK是涂鸦IoT平台根据产品的功能点，自动生成的一套设备代码，这套代码需要根据不同的芯片平台进行移植，SDK的代码文件如下图所示。

 mcu_api文件，提供一系列开发者主动调用的函数，比如内存操作，数据类型转换，DP数据上报，复位wifi模组，或者wifi模组信息，等等。

protocol文件，开发者需要修改此文件，实现功能点的数据处理，包括下发和上报功能，此文件内有具体的移植提示，需要重点关注。

system文件，主要是涂鸦平台通信协议的解析，一般不需要修改。

wifi.h文件，使用涂鸦sdk里面的函数时，需要包含此头文件。

15、把MCU_SDK里面的文件，复制到工程代码里面，并且添加到编译器里，在编译器里面设置好头文件相关的路径，如下图所示。

 16、为了更好地进行各种任务调度，软件工程里面添加了一个操作系统抽象层的调度器，并且创建了一些任务事件，关于这个调度器的具体原理及使用方式，可以参考以下文章。

开源 | 嵌入式物联网项目开发 - 基于任务和事件的OSAL调度器_EmbedIoT Studio-CSDN博客

17、对于WiFi模组的各种任务事件处理，主要放在wifi_task.c文件里面，在这个文件里面，主要是对涂鸦wifi协议的初始化，并且创建一个持续的任务，不断获取wifi模块的状态信息，以及不断调用wifi_uart_service()函数处理WiFi模组的任务。

18、wifi_task.c文件还提供了WiFi模组的复位操作，以及清除配网信息操作，关键的源码如下图所示。

19、当用户在手机界面操作的时候，IoT平台就会下发指令到设备端，设备端需要调用相应的函数进行处理，处理函数在protocol.c文件里面。比如，当用户点击app上面的按钮的时候，打开电机，则开发者需要把电机的驱动函数放到protocol.c相应的DP功能函数里面，如下图所示。 

 20、对于需要开发者上报的功能点数据，可以通过MCU SDK提供的功能点上报函数进行处理，在all_data_update()函数里面，有各个功能点的上报函数，这些函数开发者可以在适当的时候进行调用，如下图所示。

 21、大部分的功能逻辑都在user_task.c文件里面进行处理，如周期地获取传感器数据，刷新LCD显示屏，并且周期地把数据上传到涂鸦IoT后台，具体的代码实现如下图所示。

 22、至此，硬件设备相关的开发已经进行得差不多，具体的源码工程我已经上传到gitee，源码的下载链接如下所示。

bearpi_tuya_project: 小熊派接入涂鸦云平台

设备调试

23、界面和设备开发完成后，就可以进行设备调试了，可以通过【智能生活】APP，对设备进行配网操作，配网成功后，就会在APP端看到我们自己设计的界面，可以通过这个界面看到设备上报的信息，以及对设备进行控制。

 24、除了使用APP进行设备调试之外，也可以使用涂鸦IoT平台上面的设备调试界面，进行设备调试，在页面添加了设备的ID信息后，就可以用APP扫描二维码，进入设备调试界面，这个设备调试界面可以打印出调试过程的数据，有利于开发者进行分析。

设备发布上线

25、设备开发完成后，就可以进行发布上线，在产品开发的主页面右上角，可以点击【发布产品】按钮，根据界面提示进行操作，即可发布产品，如下图所示。

 26、设备的运行界面以及手机APP的运行界面，如下图所示。