嵌入式物联网实战项目涂鸦幻彩灯带SDK商用项目

Posted 2022-07-05 工程师进阶笔记

最近，我在刷视频的时候，偶然间刷到一个很有趣的视频，是涂鸦智能发布的智能幻彩灯带控制方案。

https://www.bilibili.com/video/BV1vr4y1q7Sn?spm_id_from=333.999.0.0

作为一名Tuya Developer（自己给自己取的Title，哈哈哈），在经过一番了解之后，得知原来涂鸦的IoT产品生态里面，早已经推出幻彩灯带的零代码免开发方案，可以直接使用涂鸦提供的CBU模组，在涂鸦的IoT平台上直接创建产品，快速进行方案落地。

我以前也做过APP控制灯带的方案，是采用ESP32-WIFI模块，接收手机APP下发的指令，对5路灯带进行PWM控制，通过一定的调光算法，从而进行冷暖色温调节以及RGB-HSV颜色调节。

跟以前做的方案不同的是，涂鸦这个幻彩灯带的方案，采用的灯珠是类似于WS2812B这类型带控制IC的像素点灯珠，这种灯珠可以单个进行控制，而不像以前那些整路控制的RGB灯带。

视频里面有趣的地方在于，用户可以通过涂抹的方式，来决定灯带某个具体段落的颜色，以及可以设置灯带跟随音乐律动，呈现出不同的氛围效果。

作为一名热爱学习的工程师，我觉得直接采用涂鸦IoT平台提供的免开发方案，有很大的局限性，就是很多灯带的场景都是涂鸦设定好的，第三方用户或者方案商想进行一些个性化的定制，就会显得无从下手，很不灵活。

幻彩灯带SDK介绍

为了玩这个方案，我联系了一下涂鸦官方的工作人员，问了一下这个方案是否有独立的SDK提供给开发者，进行幻彩灯带自定义方案的开发，好家伙，没想到官方的回复是，有！

于是，我马上向涂鸦官方工作人员申请了这个幻彩灯带SDK的开发白名单，并且向官方申请了两块CBU核心板（BK7231N-Nano）作为灯带的主控制器，BK7231N是一款WiFi-BLE双模通讯芯片，可以使用该芯片进行二次开发。

据了解，涂鸦提供的幻彩灯带SDK，整个SDK的软件框架是基于涂鸦自己开发的操作系统TuyaOS进行调度的。因为TuyaOS提供了不少参考文档，所以，整个SDK上手起来没有什么难度。

BK7231N是深圳博芯科技提供的WiFi-BLE双模芯片，这款芯片极具性价比，而且能满足WiFi通信的同时，也能对一些硬件产品进行简单的控制，我们将要开发的幻彩灯带SDK，就是直接使用BK7231进行控制的，而不需要外挂一个MCU进行控制。

关于如何搭建BK7231N的开发环境，并且在BK7231N上面运行TuyaOS，涂鸦官方给出了很详细的Step by Step文档，文档的博客链接，如下所示。https://blog.csdn.net/sandwich_iot/category_11289915.htmlhttps://blog.csdn.net/sandwich_iot/category_11289915.html

基本上跟着文档的步骤进行，就可以搭建好BK7231N的开发环境，然后快速地在平台上创建产品，对模组进行授权和烧录操作，然后基于产品的SDK进行二次开发。

值得关注的是，涂鸦为了保证接入平台的设备的合法性，以及为了保护数据安全，所有接入IoT平台的硬件模块，都要进行授权操作，具体的授权步骤和方法，上面的博客链接会有详细的说明。（没有经过授权的设备，是接入不了涂鸦IoT后台的）

这个灯带SDK，是使用TuyaOS作为基础任务调度，在这个系统的基础上，添加了彩色灯带的控制能力，这个SDK兼容很多带控制IC的像素灯珠，如WS2812，YX1903,SK6812，等等。并且SDK已经适配了这些灯珠的驱动程序，开发者只需要简单的函数调用，就可以驱动一条幻彩灯带，并且为其配置各种演示场景。

SDK还提供了一个完整的工程实例，这个工程实例适配了涂鸦官方的APP面板，直接使用这个工程实例，就可以实现很丰富的灯带控制功能，甚至说，不用修改任何的代码，只需要填入产品的PID和灯带的长度以及灯珠的数量信息，即可完成灯带产品方案落地。

灯带SDK架构代码

接下来，我们来看一下涂鸦幻彩灯带SDK的代码架构，以及如何基于该SDK，实现像素灯带的控制。

如上图所示，整个幻彩灯带的SDK软件主要分为6大块内容：

1 - 这个是涂鸦提供的工程实例，开发者可以基于此实例添加个性化功能，或者直接使用该实例进行产品落地。

2 - 这个文件夹，里面主要是提供一些硬件设备的驱动代码，比如，按键和灯带，这些驱动代码是涂鸦根据实际的设备，已经定义好的，用户无需修改。

3 - 这个文件夹是提供TuyaOS和灯带相关的说明文档。

4 - 例程文件夹，主要提供两部分的demo例程，TuyaOS的应用例程和灯带的应用例程，我们的应用程序开发，可以基于灯带的应用例程。

5 - BK7231平台相关的代码，这部分代码是跟芯片强相关的，包括工具链，以及TuyaOS的适配层，这部分代码不需要修改。

6 - SDK文件夹主要是芯片跟涂鸦IoT平台进行连接以及通信时需要用的接口函数，这部分内容没有提供源代码，只提供了头文件和库，普通开发者学会使用即可。

以上，就是基于TuyaOS的幻彩灯带SDK源码框架，整个框架很简洁（个人觉得，相比起某米提供的SDK，简直不要简单太多），开发者只需要关注APP文件夹里面的内容，其他的操作，都是调用API，无非就是调用TuyaOS的API，或者调用灯带SDK的API，即可完成幻彩灯带产品的开发，实现自己想要的功能 。

灯带SDK开发步骤

为了让开发者更快速的开发出产品，这个SDK还提供了一系列的参考examples，有简单的像素灯珠点亮，也有复杂的音乐律动和场景展示，开发者可以在这些demo的基础上进行个性化定制和开发。

例如，我们基于leds_pixel_scene_sample这个例程，就可以开发出场景展示的灯带功能，以下是具体的开发步骤。

1、首先，在涂鸦IoT平台，采用自定义方案的方式（不要使用零代码开发方案）创建一个幻彩灯带的产品，如下图所示。

 2、产品创建完成后，涂鸦IoT平台就会为该产品生成PID，这个PID后面会填入到代码里面，还会生成一些默认的灯带DP点，这些DP点是后台跟设备端数据交互的基础。

 3、接下来就是APP的控制面板，为了方便开发者开发手机应用，涂鸦还提供了很丰富的APP面板给开发者选用，为了方便，我们直接采用经典的控制灯带控制面板就可以了，如下图所示。

 4、然后就是到了硬件开发阶段，我们选用的BK7231N芯片，是基于TuyaOS开发的，所以，云端接入方式选用TuyaOS，接入云端的硬件，选用CBU Wi-Fi & Bluetooth 模组，然后在下方下载正式版幻彩灯带SDK，（开发者提供IoT账号和产品PID给涂鸦工作人员开通白名单后，即可使用该SDK），如下图所示。

 5、以上三步完成后，一款基本的幻彩灯带功能就已经在云平台构建完成了，如果需要为产品添加一些特定的功能，比如固件升级，场景联动，多语言管理，等等。可以使用产品配置选项卡，我们先完成一款基本功能的灯带开发，后续再添加这些个性化的特定功能。

 6、我们可以基于leds_pixel_scene_sample这个例程，进行设备端的软件开发，把examples/tuya_category/leds_pixel_scene这个例程，复制到APP文件夹，并重新命名，然后在tuya_device.c文件填入之前申请的PID信息，如下图所示。

 7、源文件tuya_device.c主要是TuyaOS提供给用户进行初始化的系统文件接口，以及一些跟Tuya IoT平台进行通信的回调函数，对于初始化的接口函数，有一些初始化函数不一定会被使用，对于幻彩灯带设备的初始化，主要是 device_init()函数，如下图所示。

 8、对于leds_pixel_device_init()函数，这个函数主要用来初始化灯带的灯珠设备。因为SDK为了兼容不同的像素点灯珠，SDK支持了很多型号的灯珠，比如ws2812,WS2814,YX1903,SK6812等。在使用SDK之前，需要根据灯带实际的控制IC，进行设备驱动注册和启动，函数的具体内容，如下图所示。

 9、再来看看leds_pixel_scene_init函数，这个函数主要是用来给硬件灯带设备注册一些场景，根据不同的灯带段落，注册不同的场景，然后APP可以通过控制具体的段落，实现不同的场景控制。

10、如代码所示，目前SDK提供了很多的场景演示，比如：静态，渐变，跳变，呼吸，闪烁，流水，彩虹，流星，堆积，飘落，追光，飘动，闪现，反弹，穿梭，乱闪，开合。这些场景都提供了指定的控制函数，开发者只需要简单地调用函数，即可实现具体的场景演示。

 11、除了灯光场景演示，SDK还提供了很好玩的音乐律动功能，通过音乐律动功能，可以把生活中播放的音乐，转换为灯光频谱演示，这些好玩的功能，开发者只需要调用一个接口函数，即可实现。

 12、关于设备端如何与涂鸦IoT平台进行通信，SDK根据不同的数据功能点，提供了不同的数据接口，如设备端与IoT平台进行通信的是RAW数据类型，则开发者可以使用__soc_dev_raw_dp_cmd_cb函数接口，进行RAW数据解析，其他数据类型，如bool，int，string，enum等等，也提供了指定的数据接口__soc_dev_obj_dp_cmd_cb，如下图所示。

 13、基于数据类型的解析接口，这个接口是设备端解析涂鸦IoT平台数据的入口，主要是提取出不同的功能点（即DP点），然后根据不同的功能点设置灯带的状态，为了方便处理RAW型数据，我把DP点解析，放在了同一个函数leds_pixel_iot_raw_dp_handler进行处理，如下图所示。（其他类型的DP点数据，也放在同一个函数集中处理。）

 14、对于后期的OTA升级，灯带的SDK也提供了专门的接口供开发者调用，主要是SOC设备升级接口，OTA升级进度接口，OTA升级完成接口，基于这些接口，用户可以很方便地对设备完成OTA升级操作，如下图所示。

 15、至此，涂鸦幻彩灯带SDK已经介绍完毕，该幻彩灯带SDK的正式版本已经进行发布，开发者如果想使用该SDK进行产品开发，可以联系涂鸦官方工作人员，并向工作人员提交涂鸦IoT平台账号和产品PID，开通白名单，即可使用该SDK进行产品开发。

16、需要注意的是，这个SDK主要面向的是B端用户，需要企业有一定研发实力以及具体方案落地能力。如果有照明行业的公司，想加快接入物联网平台，更好地打造差异化产品，可以扫描二维码，联系涂鸦官方的工作人员，获取该SDK以及开发板。