物联网轻松上云实践之 HaaS样板间

2021-08-24 655

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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。

 
     /* 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_USBtoUART
     1 
     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。

物联网轻松上云实践之 HaaS样板间

1、背景

2、为什么要做HaaS JS轻应用样板间

3、如何快速搭建HaaS JS轻应用样板间

3.1 新手篇

3.1.1 准备工作

3.1.2 详细步骤

3.2 进阶篇（可选）

3.2.1 准备工作

3.2.2 网络摄像头配置

3.2.3 详细步骤

4、总结

物联网

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物联网轻松上云实践 之 HaaS样板间

1、背景

2、为什么要做HaaS JS轻应用样板间

3、如何快速搭建HaaS JS轻应用样板间

3.1 新手篇

3.1.1 准备工作

3.1.2 详细步骤

3.2 进阶篇（可选）

3.2.1 准备工作

3.2.2 网络摄像头配置

3.2.3 详细步骤

4、总结

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