我用鴻蒙開發出一台機器人【萌萌的那種】

我用鴻蒙開發一台機器人【萌萌的那種】

0. 說明

正式接觸鴻蒙也快9個月了，一直想做一個有意思的極客項目：既能用到鴻蒙特性【ArkUI、原子化服務、碰一碰等】、涉及南北向開發，又能融入實際生活。斷斷續續，從南到北，粗略過了一遍，終于，近期實作了這一想法。今天，向大家展示個人極客項目--智慧終端機器人MRobot，如下圖：

1. 方案設計

1.1 功能需求分析

MRobot = 快捷啟動 + 自由移動 + APP互動 + 多裝置互聯 + 雲端控制 + 其他拓展（語音、趣味功能）

快捷啟動：碰一碰拉起配網頁面 | 在“我的服務”中使用卡片啟動APP | 桌面卡片；
自由移動：具備轉向、前進、後退等基本運動能力；
APP互動：控制機器人移動；
多裝置互聯：通過機器人控制其他裝置，如門鎖、台燈、風扇、澆水機等；
雲端控制：基于mqtt協定控制互聯裝置，無需與機器人配網即可控制，一是解決機器人不在身邊的情形（如歸家開門），二是提供web端供其他人使用（如舍友手機不是HarmonyOS系統）；
其他拓展：離線語音互動，對機器人喊話就能控制一切；可控磁吸配件（給小朋友準備的。），如發光環、交通燈、迷你風扇

1.2 結構設計與硬體選型

參考貓、飛船傳回艙等元素，花一天設計出了MRobot，萌不萌仁者見仁啦。硬體選型方面，機器人控制核心毫無疑問hi3861模組；N20小功率電機以及驅動；語音子產品使用SU03T；一塊800mAh锂電池以及TypeC充放管理子產品；藍牙用于與互聯裝置通信；幾塊磁鐵預備做配件；左耳有觸摸傳感，提供oled顯示子產品或MPU6050選擇（不同時使用）。

1.3 控制資料流

APP：北向APP
Web: 雲端iot服務
MRobot：智慧終端機器人小萌
Union Devices：互聯裝置，門鎖台燈等
Speaker：語音子產品
Human: 萬惡之源

我用鴻蒙開發出一台機器人【萌萌的那種】

2. 北向App開發

APP基于ArkUI的類web開發範式，大部分使用JS開發。APP将完成各功能頁面展示、消息下發功能。整個工程主要參考HarmonyOS Connect裝置開發實作，去除掉模闆JAVA實作闆塊，使用JS接口替代。

2.1 建立原子化服務APP

使用OneHop模闆建立原子化服務工程，命名MRobot。可參考分享貼碰一碰分享總貼

我用鴻蒙開發出一台機器人【萌萌的那種】
删除不需要的control子產品（基于JAVA），建立一個jscontrol page，這是将是控制首頁。參考1.抛除束縛，自定義裝置

我用鴻蒙開發出一台機器人【萌萌的那種】

2.2 UI設計

根據需求分析設計UI，因為第一次寫APP，渲染樣式沒有概念，是以在圖檔上做文章，對設計的MRobot模型進行渲染後導出圖檔置于APP中，所有的UI主要用到button、switch、swiper元件，先基于可視化低代碼開發，後轉為hml（jsctronl page是）。ui總覽如下；
碰一碰拉起，進入配網頁面，提供兩個選項，一是正常配網，二是直接進入雲端web頁面秒控裝置。
首頁作為主要頁面（jscontrol page），從上往下依次是：MRobot機器人運動控制、秒控裝置（發送消息給機器人，實作互聯裝置控制）、表情聊天（點選表情發送消息給機器人，機器人做出運動、語音反應）；
點選更多，将會打開一些隐藏頁面，如随機計算、認識宇宙等，主要是面對小朋友，未來增加通關解鎖相應技能。下面總結常用的一些UI能力，友善調試與開發：

//彈窗
import prompt from '@system.prompt'; 
    { prompt.showToast({
            message: "Hello Kun",
            duration: 1000, });
//頁面路由 push back replace 
import router from '@system.router';
router.push({
          uri: 'pages/netconfig/netconfig'
        });

// switch 狀态檢測
    switchChange(e){
        console.log(e.checked);
        if( e.checked){
            prompt.showToast({
                message: "連接配接"
            });
        }
        else{
            this.talk_msg = "reset MRobot";
            prompt.showToast({
                message: "斷開"
            });
        };
    }
複制

2.3 NAN-JS通信

在建立的jsctronl 中需要調用JS通信接口在建立的NAN通道中發送資料，詳細參考：2.擁抱JS通信接口，因為是調用JS接口，擷取NAN通道deviceInfo十分容易。例如，發送機器人前進核心代碼如下：

import {getApp} from '../../common.js';
    //運動控制
    Forward(){
        this.front_img='/common/images/up0.png';
        this.work_status ="萌萌退下";
        this.talk_msg = "F";
        this.sendMessage();
    },
  //發送消息
    sendMessage(){
        var ret =1;
        var message = this.talk_msg;
        let commonInfo = {
            sessionId: getApp(this).ConfigParams.deviceInfo.sessionId
        };
        getApp(this).NetConfig.sendMessage(commonInfo, message, (result)=>{
                if(result.code==0)
                {
                    prompt.showToast({
                        message: "發送成功",
                        duration: 1000,
                    });
                ret =0;}
                else
                { prompt.showToast({
                        message: "發送失敗",
                        duration: 1000,
                    });
               ret= -1;};
            });
        if(ret==0)
        {
            return 0;
        }
        else return -1;
    },

在南向開發中對消息進行比對即可進行相應動作。

2.4 真機測試

APP真機調試算基本技能了，為什麼我要單獨拿出來呢，因為我入門北向時，遇到一個坑。裝雙系統的深有體會，Windows時間會慢，于是我給直接調到了UTC+14:00 聖誕島，現在我已經在過520了（doge）；那麼問題來了：AGC平台簽名會校驗時間，時間不對簽名會失敗，是以一直用另一台電腦做應用開發，折騰好久才發現自己筆記本時間不對導緻簽名失敗。。。

3. 南向開發

南向完成MRobot開發、互聯裝置開發。基于OpenHarmony 1.0.1 LTS對 hi3861 進行資源配置設定、各子產品調試、整機調試、功能驗證。南向難免要面向硬體，MRobot與互聯裝置電氣原理圖如下：

3.1 擷取OpenHarmony源碼

以下是我擷取源碼的操作以及過程遇到的問題以及解決方法。

/***************** openharmony 1.0.1源碼 ******************/
repo下載下傳【安裝git、repo】，#特别注意：請下載下傳OpenHarmony 1.0.1 版本，後續會更新支援OpenHarmony其他版本
mkdir ~/OpenHarmony1.01
cd ~/OpenHarmony1.01
repo init -u [email protected]:openharmony/manifest.git -b OpenHarmony_1.0.1_release --no-repo-verify
repo sync -c
repo forall -c 'git lfs pull'
來自 <https://gitee.com/openharmony-sig/knowledge_demo_smart_home/tree/master/dev/docs/smart_cleaner> 

或者https://repo.huaweicloud.com/harmonyos/os/  下載下傳解壓

/**********  編譯1.0.1源碼時，遇到問題以及解決方法： ******************* /
-使用hb 、python build.py 指令編譯
(1) hb -h執行之後遇到 please run  in source root，因為1.0.1的ohos-build是0.2.1 ，  與3.0的不通用，
【解決方法】解除安裝掉 pip uninstall ohos-build 
               再在1.0源碼根目錄安裝hb 執行 pip install build/lite  
(2)在源碼處可以hb set，但hb build -f編譯時遇到 clang not  install
    【解決方法】 ~/.bashrc中添加python環境變量即可

-使用DevEcoTools編譯
（1）找不到gn、ninja
    【解決方法】所有解壓的工具鍊，如gcc、ninja、gn等，需要在 ~/.bashrc中添加環境變量，示例 export -----
（2）找不到clang 
【解決方法】 ~/.bashrc中添加python、gcc、ninja、gn等環境變量即可

順便提一下，我并沒有使用ubuntu環境進行裝置開發，因為我發現 DevEco Tools Beta3.1 可以直接編譯1.0.1源碼。大家可以嘗試下windows一站式開發。源碼需要修改，配置build選項開啟I2C、UART等（MRobot使用了兩個序列槽）。具體操作可參考：0.1.2。

3.2 MRobot碰一碰配網互動

結合winder demo很快就能找出配網接口，配網之後即可接收資料進行裝置控制。整體控制流程如下：

核心代碼如下（詳情可參考：3.南向開發-裝置配網）：

include:
│   ├── netcfg.h   // 無感配網注冊相關接口
│   ├── network_config_service.h //無感配網相關頭檔案。
libs:
├── libs
│   ├── libhilinkadapter_3861.a // 無感配網相關庫檔案。
│   └── libnetcfgdevicesdk.a // 無感配網相關庫檔案。
src:
    ├── netcfg.c // NAN相關操作和聯網動作

//注冊回調
static void *MRobotTask(const char *arg)
{
    (void)arg;
    ····
    NetCfgRegister(MRobotNetEventHandler); // 進入配網狀态并注冊網絡監聽事件
    ····
}

//回調任務
static int MRobotNetEventHandler(NET_EVENT_TYPE event, void *data)
{
    switch (event)
    {
    case NET_EVENT_CONNECTTED: // 網絡連接配接成功
        m_netstatus = true;
        printf("m_netstatus:%d\n\n", m_netstatus); // 顯示網絡已連接配接
        break;
    case NET_EVENT_RECV_DATA:                                      // 接收到網絡資訊(FA發送的消息)
        MRobotProcessAppMessage((const char *)data, strlen(data)); // 處理對應的資訊
        break;
    default:
        break;
    }
    return 0;
}

//接收資料
static void MRobotProcessAppMessage(const char *data, int data_len)
{
    if (data_len != MESSAGE_LEN)
    {
        strcpy(app_msg, data);
        // app_msg=data;
        printf("------app_msg:%s \r\n", app_msg);
        printf("----- data:%s\r\n", data);
        WINERR("data len invalid! \n");
        return;
    }
}

//消息處理
// app運動控制
static void AppCtrMRobot()
{
    switch (*app_msg)
    {
    case 'F':
    {
        printf("退下\r\n");
        // OledFillScreen(0x00);
        // OledShowString(25, 2, "Forward", 2);
        Backward(circle_time);
        Stop_motor();
        return; //每次僅有一種情況，滿足直接return回main
    }
   ···
}

3.3 互聯裝置開發

互聯裝置包括門鎖、風扇、台燈、澆水機均使用hi3861模組作為核心闆，若有更多裝置可以快捷添加。每台裝置支援使用藍牙序列槽控制、基于mqtt的雲端控制。增加web端選擇也讓非HarmonyOS移動裝置控制互聯裝置，讓更多的人享受便利。下面以門鎖為例，給出開發方案：

/**
 * 
 *  V2 版本  所有union裝置都融合在一起，共用一套代碼
 * 缺點是浪費時間作其他裝置的事；
 * 也提供了各裝置單獨的版本 對應fan_mqtt.c door_mqtt.c  lamb_mqtt.c  water_mqtt.c 編譯記得修改 BUILD.gn
 * */

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"

#include "wifi_connect.h"
#include "MQTTClient.h"

#include "wifiiot_errno.h"
#include "wifiiot_gpio.h"
#include "wifiiot_gpio_ex.h"
#include "wifiiot_adc.h"
#include "wifiiot_uart.h"
#include "wifiiot_pwm.h"
#include "hi_uart.h"


#define UART_BUFF_SIZE 1000
#define MQTT_BUFF_SIZE 1000

static const char *data = "MRobot_door\r\n";
uint8_t uart_buff[UART_BUFF_SIZE] = {0};
uint8_t *uart_buff_ptr = uart_buff;
char mqtt_buff[MQTT_BUFF_SIZE] = {0};

static unsigned char sendBuf[1000];
static unsigned char readBuf[1000];

Network network;

void messageArrived(MessageData *data)
{
    printf("Message arrived on topic %.*s: %.*s\n", data->topicName->lenstring.len, data->topicName->lenstring.data,
           data->message->payloadlen, data->message->payload);
    strcpy(mqtt_buff,data->message->payload);
    printf("mqtt_buff%s \n",mqtt_buff);
}

/************* MRobotUnionDevices Control ******************/
// GPIO 接口與原理圖對應  使用哪個就在主函數加入Init、 Ctr函數。

static void MyUartInit(void)
{
    uint32_t ret;
    WifiIotUartAttribute uart_attr = {
        .baudRate = 115200,

        // data_bits: 8bits
        .dataBits = 8,
        .stopBits = 1,
        .parity = 0,
    };

    // Initialize uart driver
    ret = UartInit(WIFI_IOT_UART_IDX_1, &uart_attr, NULL);
    if (ret != WIFI_IOT_SUCCESS)
    {
        printf("Failed to init uart! Err code = %d\n", ret);
        return;
    }
}



/*****************Door*************************/
static void DoorInit(void)
{
    //初始化GPIO
    GpioInit();
    IoSetFunc(WIFI_IOT_IO_NAME_GPIO_10, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_10_GPIO);
    GpioSetDir(WIFI_IOT_GPIO_IDX_10, WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT);
    GpioSetOutputVal(WIFI_IOT_GPIO_IDX_10, 1);
}
/* @brief  Servo  control *
 @param angle  input value: 0-200 *
*/
void My_servo(int angle)
{
    int j = 0;
    int k = 20000 / 200; //實際應該是20000/180
    angle = k * angle;
    for (j = 0; j < 5; j++)
    {
        GpioSetOutputVal(WIFI_IOT_GPIO_IDX_10, 1);
        //hi_udelay(angle); // angle ms
        usleep(angle);
        GpioSetOutputVal(WIFI_IOT_GPIO_IDX_10, 0);
        usleep(20000-angle);
    }  // 20ms 控制舵機
}
static void DoorCtr(void)
{
    //UartRead(WIFI_IOT_UART_IDX_1, uart_buff_ptr, UART_BUFF_SIZE);
    hi_uart_read_timeout(WIFI_IOT_UART_IDX_1, uart_buff_ptr, UART_BUFF_SIZE,10);
    printf("Uart1 read door data:%s \n", uart_buff_ptr);
    if (uart_buff[0] == '2' && uart_buff[1] == '1')
    {
        //模拟20ms周期 PWM  控制舵機開門
        printf("******* 開 門 *****\n");
        My_servo(100); //開門
        uart_buff[0] ='5';
    }

    if (mqtt_buff[0] == '2' && mqtt_buff[1] == '1')
    {
        //模拟20ms周期 PWM  控制舵機開門

        printf("******* 開 門 *****\n");
        My_servo(100); //開門
        mqtt_buff[0] ='5';
    }
    
    My_servo(180); //自動複位 模拟舵機有點迷。值是測試出來的，上面的延時<0 居然可以實作舵機控制
    printf("******* 門 機 械 複 位 *****\n");
}

static void MQTT_DoorTask(void)
{
    WifiConnect("r1", "88888889");
    printf("Starting ...\n");
    int rc, count = 0;
    MQTTClient client;

    NetworkInit(&network);
    printf("NetworkConnect  ...\n");

    MyUartInit();
    DoorInit();
begin:
    NetworkConnect(&network, "我的伺服器位址iot頁面", 1883); // hellokun
    printf("MQTTClientInit  ...\n");
    MQTTClientInit(&client, &network, 2000, sendBuf, sizeof(sendBuf), readBuf, sizeof(readBuf));

    MQTTString clientId = MQTTString_initializer;
    clientId.cstring = "MRobot";

    MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;
    data.clientID = clientId;
    data.willFlag = 0;
    data.MQTTVersion = 3;
    data.keepAliveInterval = 0;
    data.cleansession = 1;

    printf("MQTTConnect  ...\n");
    rc = MQTTConnect(&client, &data);
    if (rc != 0)
    {
        printf("MQTTConnect: %d\n", rc);
        NetworkDisconnect(&network);
        MQTTDisconnect(&client);
        osDelay(200);
        goto begin;
    }

    printf("MQTTSubscribe  ...\n");
    //其他裝置 web_fan_btn web_lamb_btn  web_water_btn
        rc = MQTTSubscribe(&client, "web_door_btn", 2, messageArrived); //回調
        if (rc != 0)
        {
            printf("MQTTSubscribe: %d\n", rc);
            osDelay(200);
            goto begin;
        }

    while (++count)
    {
        //使用哪個裝置就在加入對應Init、 Ctr。
        DoorCtr();  //序列槽、mqtt資料控制門
                                                      
        MQTTMessage message;
        char payload[30];

        message.qos = 2;
        message.retained = 0;
        message.payload = payload;
        sprintf(payload, "message number %d", count);
        message.payloadlen = strlen(payload);

        //其他裝置 釋出fan lamb water
        if ((rc = MQTTPublish(&client, "door", &message)) != 0)
        {
            printf("Return code from MQTT publish is %d\n", rc);
            NetworkDisconnect(&network);
            MQTTDisconnect(&client);
            goto begin;
        }
        osDelay(50); 
        printf("----- count = %d ------\r\n",count);
    }

    //無需釋出
    // while (++count)
    // {
    //     MQTTMessage message;
    //     char payload[30];

    //     message.qos = 2;
    //     message.retained = 0;
    //     message.payload = payload;
    //     sprintf(payload, "message number %d", count);
    //     message.payloadlen = strlen(payload);

    //     //其他裝置 釋出fan lamb water
    //     if ((rc = MQTTPublish(&client, "door", &message)) != 0){
    //         printf("Return code from MQTT publish is %d\n", rc);
    //         NetworkDisconnect(&network);
    //         MQTTDisconnect(&client);
    //         goto begin;
    //     }
    //     osDelay(50);
    // }
}
static void MQTT_Door(void)
{
    osThreadAttr_t attr;

    attr.name = "MQTT_DoorTask";
    attr.attr_bits = 0U;
    attr.cb_mem = NULL;
    attr.cb_size = 0U;
    attr.stack_mem = NULL;
    attr.stack_size = 10240;
    attr.priority = osPriorityNormal;

    if (osThreadNew((osThreadFunc_t)MQTT_DoorTask, NULL, &attr) == NULL)
    {
        printf("[MQTT_Door] Falied to create MQTT_DoorTask!\n");
    }
}
APP_FEATURE_INIT(MQTT_Door);

我用鴻蒙開發出一台機器人【萌萌的那種】

我用鴻蒙開發一台機器人【萌萌的那種】

0. 說明

1. 方案設計

1.1 功能需求分析

1.2 結構設計與硬體選型

1.3 控制資料流

2. 北向App開發

2.1 建立原子化服務APP

2.2 UI設計

2.3 NAN-JS通信

2.4 真機測試

3. 南向開發

3.1 擷取OpenHarmony源碼

3.2 MRobot碰一碰配網互動

3.3 互聯裝置開發

3.4 南向開發架構總結

3.5 趣味配件

4. 機器人 demo

個人總結

繼續閱讀

HDU 5381 The sum of gcd

ZOJ 1104 Leaps Tall Buildings

ZOJ 3700 Ever Dream

HDU 2821 Pusher

ZOJ 1199 Point of Intersection

UVA 1401 Remember the Word

UVA 620 Cellular Structure

ZOJ 2748 Free Kick

CSU 1567 Reverse Rot

UVA 519 Puzzle (II)

阿裡巴巴Double分布式服務架構

[Linux] diff 查找檔案的異同

IDEA以http形式clone代碼連接配接逾時

最小化DevOps自動化流程(Golang)

Git學習筆記5 merge沖突時二選一

vue-cli簡介（中文翻譯）