1小時打造HaaS版小小蠻驢智能車

前言

2020年雲棲大會上，阿里雲發佈了一款機器人“小蠻驢”，瞬間激起千層浪，無人車，智能物流，機器人等一些概念又火熱了一把。

借“小蠻驢”的東風以及火熱的HaaS，我們推出了更加親民的“小小蠻驢”，豐富HaaS的場景打造，全面開放的雲、端、釘示例也能助力開發者學習全鏈路知識，吸引更多的開發者和企業來加入HaaS的生態建設。

 

1、認識一下小小蠻驢真面目

1.1、組件部分

HaaS100核心板

HaaS100是一款物聯網場景中的標準硬件，並配套嵌入到硬件中的軟件驅動及功能模塊，爲用戶提供物聯網設備高效開發服務。

HaaS100核心板有着豐富的外設接口，如下所示：

詳細的資料參考HaaS100 硬件規格。

智能車底板電路

• 紅外接收頭子，實現紅外遙控小車
• 5V電源穩壓芯片
• 電機驅動芯片，電流可達2A，爲小車提供強大的動力
• 電源指示燈
• 保護二極管

其他豐富接口

• 電機接口
• 超聲波模塊接口
• 舵機模塊接口
• 測速模塊接口
• 紅外避障模塊接口
• 電池座接口
• HaaS連接接口

1.2、重要模塊介紹

1.2.1、驅動電機

驅動電機芯片是小車最重要的模塊之一，2A的強大輸出電流爲小車提供滿滿的動力。

驅動模塊的接口定義

接口	HaaS100	模式
IN1	GPIO47	O
IN2	GPIO40	O
ENA	GPIO24	O
IN3	GPIO26	O
IN4	GPIO46	O
ENB	GPIO25	O

其中，IN1和IN2是控制小車的左電機，IN3和IN4是控制小車的右電機，ENA和ENB引腳爲輸出使能管腳，高電平有效，IN1、IN2、IN3和IN4可以通過PWM脈衝調速。

電機控制：

IN1高電平，IN2低電平，左電機正傳；

IN1低電平，IN2高電平，左電機反傳；

IN3高電平，IN4低電平，右電機正傳；

IN3低電平，IN4高電平，右電機反傳。

1.2.2、超聲波測距模塊

超聲波測距一般有4個管腳：

GND：接公共地

VCC：供5V電源

Trigger：觸發控制，信號輸入引腳

Echo：迴響信號輸出引腳

超聲波測距原理是當發送的超聲波遇到物體被髮射回來，被接收端接收，然後通過發送信號到接收到迴響的信號時間間隔可以測算出距離。

測距過程如下：HaaS100給Trigger引腳至少10uS的脈衝觸發信號，這時候超聲波模塊發射8個40KHz的方波，然後模塊自動檢測是否有信號返回。若檢測到迴響信號，會通過Echo引腳輸出一個高電平脈衝，脈衝的寬度就是超聲波從發射到返回的時間t。假設小車距離障礙物距離L，2L=vt，L=vt/2，其中v聲音的傳播速度340m/s。

1.2.3、紅外避障模塊

紅外避障原理就是當障礙物靠近的時候，紅外接收到的發射光強度越來越大，所以增大了輸出的模擬信號，模擬信號接入比較器，經過比較器處理，輸出數字信號。讀取數字信號電平，就可以判斷前方是否有障礙物。

1.2.4、測速模塊

測速模塊主要原理是由碼盤結合光電傳感器，傳感器一端爲發射光，另一端接收光，通過測量單位時間內脈衝個數得出小車的速度，本模塊採用施密特觸發器輸出的信號非常穩定( 去抖)。

 

2、雲端小小蠻驢產品創建

參考基於《一步步打造能手機遠程管理的HaaS花卉養植系統》系列文章，一步步在物聯網平臺創建產品、對應的物模型以及設備。也可以通過載入TSL文件，一鍵生成物模型。

 

2.1、雲端產品創建展示

創建了HaaS電動車的產品名稱，然後定義了前進、後退、暫停、左轉、右轉等物模型屬性。

按照一步步操作，雲端創建產品、物模型以及設備以後，我們可以獲取對應的四元組信息。

 

3、HaaS電動小車軟件開發

3.1、配置初始化

HaaS100設備端電動小車參考代碼的路徑在：/application/example/auto_demo下。

從物聯網雲平臺創建的產品時候，可以獲取調試設備的四元組信息。如下所示：

//四元組信息初始化
#define PRODUCT_KEY "*******"
#define PRODUCT_SECRET "*******"
#define DEVICE_NAME "*******"
#define DEVICE_SECRET "*******"

對驅動電機芯片控制引腳配置

int auto_gpio_init(void)
{
    temp_gpio.port = IN1_PIN;
    temp_gpio.config = OUTPUT_OPEN_DRAIN_PULL_UP;
    hal_gpio_init(&temp_gpio);
	temp_gpio.port = IN2_PIN;
    temp_gpio.config = OUTPUT_OPEN_DRAIN_PULL_UP;
    hal_gpio_init(&temp_gpio);
	temp_gpio.port = IN3_PIN;
    temp_gpio.config = OUTPUT_OPEN_DRAIN_PULL_UP;
    hal_gpio_init(&temp_gpio);
	temp_gpio.port = IN4_PIN;
    temp_gpio.config = OUTPUT_OPEN_DRAIN_PULL_UP;
    hal_gpio_init(&temp_gpio);

	temp_gpio.port = ENA_PIN;
    temp_gpio.config = OUTPUT_OPEN_DRAIN_PULL_UP;
    hal_gpio_init(&temp_gpio);
	temp_gpio.port = ENB_PIN;
    temp_gpio.config = OUTPUT_OPEN_DRAIN_PULL_UP;
    hal_gpio_init(&temp_gpio);

	GPIO_Set(ENA_PORT,1); //使能驅動電機左
	GPIO_Set(ENB_PORT,1);//使能驅動電機右
	stop_ctl();
}

3.2、接收雲端控制命令

接受處理雲端的控制命令，包括後退、左轉、右轉、停止、前進等。

char *auto_temp[5]={"back","left","right","stop","front"};
static int user_property_set_event_handler(const int devid, const char *request, const int request_len)
{
    int res = 0;
    char i =0,*auto_c;
    cJSON *root = cJSON_Parse(request)
    for(i=0;i<5;i++){
        auto_c = auto_temp[i];
        cJSON *value = cJSON_GetObjectItem(root,auto_c);
        if (value == NULL || !cJSON_IsNumber(value)) {
            EXAMPLE_TRACE("not find %d",i);        
        }
        else{
            goto hass_send;
        }
    }
    cJSON_Delete(root);
    if(i == 5){
        EXAMPLE_TRACE("not find %d",i);       
        return -1;
    }
hass_send:
    switch(i){
        case 0:
            back_ctl();
            EXAMPLE_TRACE("---back");
        break;

        case 1:
            left_ctl();
            EXAMPLE_TRACE("---left");
        break;

        case 2:
            right_ctl();
            EXAMPLE_TRACE("---right");
        break;

        case 3:
            stop_ctl();
            EXAMPLE_TRACE("---stop");
        break;

        case 4:
            front_ctl();
            EXAMPLE_TRACE("---front");
        break;

        default:
            break;
    }
    res = IOT_Linkkit_Report(EXAMPLE_MASTER_DEVID, ITM_MSG_POST_PROPERTY,
                             (unsigned char *)request, request_len);
    return 0;
}

 

3.3、HaaS電動車小程序開發

3.3.1、雲端釘一體小程序SDK獲取

git clone -b dev_3.1.0_haas https://github.com/alibaba/AliOS-Things.git

SDK相關代碼及操作readme在application/miniapp/目錄下。

3.3.2、SDK目錄結構

/ 
├─ lib (存放依賴庫的文件夾，用戶無需關心)
│    ├─ @alicloud/pop-core     （https://github.com/aliyun/openapi-core-nodejs-sdk）
│    ├─ kitx
│    └─ iot-packet.js              （封裝給用戶的文件）
├─ pages                              （頁面文件夾，用戶在這裏自定義頁面，示例持續更新中）
│    └─ index                        （首頁 選擇進入不同示例） 
│             ├─ index.axml         
│             ├─ index.js           
│             ├─ index.acss 
│             └─ index.json 
│    └─ HaasCar                    （示例1 HaaS小小蠻驢）
│             ├─ HaasCar.axml    （頁面佈局文件）
│             ├─ HaasCar.js        （控制邏輯，用戶在這裏定義交互行爲）
│             ├─ HaasCar.acss    （頁面樣式）
│             ├─ HaasCar.json      （頁面配置，用於配置頁面標題等）
│             └─ HaasCar.TSL.json （示例對應的TSL文件，用戶可以在物聯網平臺上導入該文件生成物模型）
│    └─ HaasFlower              （示例2 HaaS養花，目錄結構同 HaasCar）
├─ app.js                            （註冊小程序，在這裏進行全局參數配置，如 AccessKey）
├─ app.acss                         （小程序全局樣式）
├─ app.json                         （小程序全局配置，可以在這裏設置小程序打開的默認頁面）
└─ others

3.3.3、SDK使用

使用小程序開發工具打開miniapp這個工程。

• step1 在app.js填寫AccessKeyID 以及 AccessKeySecret ， 獲取雲端API調用權限
• step2 填寫目標設備 DeviceName 以及 ProductKey，這裏是待控制的設備

// app.js
let accessKey = {
  accessKeyId: '<- accessKeyId ->', 	// 填入阿里雲平臺生成的 assessKeyId 以及 Secret
  accessKeySecret: '<- accessKeySecret ->',
}

// HaasCar.js
let device = {
  DeviceName: '<- DeviceName ->',   // 填入目標設備 DeviceName 以及 ProductKey
  ProductKey: '<- ProductKey ->'
}

代碼中提到的幾個關鍵參數：

• AccessKeyID AccessKeySecret

雲賬號AccessKey是用戶訪問阿里雲API的密鑰。（https://usercenter.console.aliyun.com/#/manage/ak）

安全起見，我們可以採取創建RAM子賬號的形式，來對權限進行分離

創建完成後，需要手動分配權限，點擊右側，添加權限。我這裏直接選擇了 AdministratorAccess。 添加完成後如下。

• DeviceName ProducKey

這兩個參數在創建設備時生成。

3.3.4、編譯驗證

點擊小程序IDE右上角“真機調試”按鈕，等待二維碼生成後，使用釘釘APP掃碼，即可發起小程序。

 

3.4、效果展示

 

4、開發者技術支持

如需更多技術支持，可加入釘釘開發者羣

更多技術與解決方案介紹，請訪問阿里雲AIoT首頁https://iot.aliyun.com/