物联网轻松上云实践 之 HaaS样板间

Posted 2021-09-07 HaaS技术社区

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。

/* HaaS600更新javascript轻应用代码方法 */

./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。

• HaaS600-EC100Y JS轻应用快速开始
• HaaS600-EC600S JS轻应用快速开始
• 登陆“HaaS JS轻应用样板间”，选择您对应的可看到您的HaaS600设备已经在线，页面中已经展示您设备的GPS位置信息以及温度传感器数据。（其中agriculture_dev8是HaaS官方样板间，请选择您对应的设备id）

 

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：

// 引入bmp280驱动，并初始化

var bmp280 = require('./bmp280.js');

bmp280.bmp280_init();

// 读取温度值

temperature = bmp280.bmp280TemperatureRead();

// 读取气压

pressure = bmp280.bmp280PressureRead()/100;

// 上报至阿里云平台

device.postProps(JSON.stringify({CurrentTemperature: temperature}));

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：

// 引入gpio驱动，并初始化变量和端口

var fanSwitch = 0;

var waterSwitch = 0;

var gpio = require('gpio');

var relay1 = gpio.open({

id: 'D3'

});

var relay2 = gpio.open({

id: 'D2'

});



// 在“设置属性”的回调函数解析云端的property set命令。

device.onProps(function (res) {

   var payload = JSON.parse(res.params);

   if(payload.Coil !== undefined)

   {

// 收到风扇控制的指令，控制风扇，并上报风扇的状态

       fanSwitch = parseInt(payload.Coil);

       relay2.writeValue(fanSwitch);

       device.postProps(JSON.stringify({

           Coil: fanSwitch

       }));

   }

   if(payload.WaterOutletSwitch !== undefined)

   {

// 收到电机控制的指令，控制电机，并上报电机的状态

       waterSwitch = parseInt(payload.WaterOutletSwitch);

       relay1.writeValue(waterSwitch);

       device.postProps(JSON.stringify({

           WaterOutletSwitch: waterSwitch

       }));

   }

});

• 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：

// 引入adc驱动，并初始化变量和端口

var adc = require('adc');

var pir = adc.open({

 id: 'ADC0',

 success: function() {},

 fail: function() {}

});

var pirStatus = 0;

var pirTempStatus = 0;

var pirCount = 0;

// 每隔50ms读取一次ADC信号

setInterval(function(){

   var pinStatus = (pir.readValue() > 512) ? 1 : 0;

   if(pirTempStatus == pinStatus) {

       pirCount++;

// 做防抖处理，连续四次读到同样的信号，才确认  

       if(pirCount > 4) {

           pirCount = 0;

           if(pirTempStatus != pirStatus) {

               pirStatus = pirTempStatus;

// 如果当前已连上云端，则上报PIR的状态

               if(mqtt_connected) {

                   device.postProps(JSON.stringify({AlarmState: pirStatus}));

               }

               console.log('Pir status is ' + pirStatus);

           }

       }

   } else {

       pirTempStatus = pinStatus;

       pirCount = 0;

   }

}, 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：

// 步骤1：初始化GPS模块和UART，UART用于从GPS模块中读取数据

var GPS = require("./gps.js");

var gps = new GPS();



var uart1 = require('uart');

// gnss uart

var gnss = uart1.open({

   id: 'UART1'

});



// 由步骤3中的gps.update()调用，将经纬度数据保存至变量geoLocation_data中

var geoLocation_data = {'lat':0, 'lon':0, 'alt':0}

gps.on("data", function (parsed) {

   //console.log(parsed);

   geoLocation_data['lat'] = gps.state["lat"];

   geoLocation_data['lon'] = gps.state["lon"];

   geoLocation_data['alt'] = gps.state["alt"];

   console.log("geo data " + JSON.stringify(geoLocation_data, null, 4))

});





function ArrayToString(fileData) {

   var dataString = "";

   for (var i = 0; i < fileData.length; i++) {

       dataString += String.fromCharCode(fileData[i]);

   }

   return dataString;

}

// 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

var GGA;

gnss.on('data', function(data) {

   var aaa = ArrayToString(data);

   var bbb = aaa.split("$");

   GGA = "$" + bbb[1];

});



// 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。

setInterval(function(){

   // 如果在室内测试，可以使用以下两行测试代码，代替gps.update(GGA)

   //var gga_default = "$GNGGA,033122.000,3111.28510,N,12136.26122,E,1,13,1.0,1.3,M,11.7,M,,*4B"

   //gps.update(gga_default);



   // 必须在室外测试，GPS数据转成经纬度

   gps.update(GGA);

   if(mqtt_connected) {

       device.postProps(JSON.stringify({

           GeoLocation: {

               Longitude: geoLocation_data['lon'],

               Latitude:  geoLocation_data['lat'],

               Altitude:  geoLocation_data['alt'],

               CoordinateSystem: 1

               }

           }));

   }

}, 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。

 

• 在萤石开发者平台上，“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。

var productKey = 'xxx';      /* your productKey */

var deviceName = 'xxx';      /* your deviceName */

var deviceSecret = 'xxx';    /* your deviceSecret */

• 打开串口工具，查看设备端日志。波特率为115200。

# 本例使用pyserial-miniterm串口工具

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。