OpenHarmony輕量設備開發理論與實戰

本書系統地介紹了OpenHarmony輕量設備開發的必備知識。在本書完稿時，相關課程已經在高校完成了三個學期的教學，並持續優化迭代。本書的學習門檻低、內容深入淺出、知識結構合理。本書註重知識間的關聯性、連貫性和階梯性，將電腦理論知識和OpenHarmony實踐緊密結合，更加註重實踐內容對理論理解的反哺，同步培養知識和能力，“授人以魚，並且授人以漁”。本書的內容支持目前所有在用的OpenHarmony版本，並且有能力支持未來的新版本，註重教/學效率，創立了“OpenHarmony輕量設備教/學全家桶”。全書共分10章，包括OpenHarmony及其開發套件、搭建OpenHarmony開發環境、OpenHarmony開發入門、OpenHarmony內核編程接口、控制I/O設備、感知環境狀態、OLED顯示屏的驅動和控制、控制Wi-Fi、網絡編程及MQTT編程。本書適合高等院校作為建設OpenHarmony課程的指定教材，可以完善相關專業人才培養體系，也非常適合個人或企業開發者閱讀學習。

目　　錄
第1章 OpenHarmony及其開發套件　|　1
1.1 初識OpenHarmony　|　2
1.1.1 OpenHarmony是什麽　|　2
1.1.2 OpenHarmony的重要性　|　3
1.1.3 OpenHarmony南向開發與北向開發　|　4
1.1.4 OpenHarmony的版本　|　5
1.1.5 OpenHarmony官網　|　7
1.1.6 OpenHarmony官網文檔獲取　|　8
1.1.7 本書內容概述　|　8
1.1.8 學習本書需要的基礎知識　|　9
1.2 潤和Pegasus智能家居開發套件簡介　|　10
1.2.1 海思Hi3861V100芯片簡介　|　11
1.2.2 核心板　|　12
1.2.3 底板　|　14
1.2.4 交通燈板　|　15
1.2.5 炫彩燈板　|　16
1.2.6 環境監測板　|　17
1.2.7 OLED顯示屏板　|　18
1.2.8 NFC擴展板　|　19
1.2.9 開發套件的組裝　|　20
1.2.10 輕量系統開發快速入門　|　23
第2章 搭建OpenHarmony開發環境　|　26
2.1 搭建開發環境（Windows系統）　|　26
2.1.1 安裝虛擬機工具　|　26
2.1.2 安裝CH340芯片驅動　|　31
2.1.3 安裝串口調試工具　|　31
2.1.4 安裝開發工具　|　35
2.1.5 安裝燒錄工具　|　37
2.1.6 首次燒錄運行　|　39

2.2 搭建編譯環境（Ubuntu系統）　|　43
2.2.1 安裝Ubuntu系統　|　43
2.2.2 配置編譯環境　|　56
2.2.3 使用預搭建的編譯環境　|　63
2.3 下載和編譯OpenHarmony源碼　|　67
2.3.1 獲取OpenHarmony源碼　|　67
2.3.2 源碼目錄簡介　|　73
2.3.3 編譯源碼　|　73
2.3.4 燒錄固件　|　75
2.3.5 在智能家居開發套件上運行　|　78
2.3.6 OpenHarmony的系統架構　|　79
2.4 構建開發網絡　|　81
2.4.1 物聯網　|　81
2.4.2 構建適用於個人和團隊的開發網絡　|　82
2.4.3 構建適用於學校機房的開發網絡　|　83
2.4.4 AT命令介紹　|　90
2.4.5 使用AT命令建立網絡連接　|　91
2.4.6 使用MobaXterm腳本快速聯網　|　93
第3章 OpenHarmony開發入門　|　95
3.1 HelloWorld　|　95
3.1.1 編寫程序源碼　|　95
3.1.2 編譯源碼　|　98
3.1.3 燒錄固件　|　98
3.1.4 通過串口調試工具查看程序的運行結果　|　98
3.1.5 OpenHarmony系統啟動的8個階段　|　99
3.1.6 VS Code的IntelliSense設置　|　100
3.1.7 VS Code解析.gn文件　|　102
3.1.8 屏蔽OpenHarmony內置的XTS　|　103
3.1.9 快速查找文件和代碼　|　104
3.1.10 快速重復燒錄和測試最佳實踐方案　|　105
3.2 輕量系統的編譯構建　|　107
3.2.1 OpenHarmony的編譯構建系統　|　107
3.2.2 編譯構建系統的配置規則　|　111
3.3 編譯構建系統的使用　|　122
3.3.1 案例：新增組件　|　122
3.3.2 案例：新增產品解決方案　|　125
3.3.3 案例：組件/模塊開發　|　129
3.4 輕量系統的數據持久化　|　135
3.4.1 數據持久化概述　|　135
3.4.2 鍵值存儲　|　136
3.4.3 鍵值存儲案例程序　|　139
3.4.4 文件操作　|　142
3.4.5 文件操作案例程序　|　142
第4章 OpenHarmony內核編程接口　|　146
4.1 OpenHarmony內核簡介　|　146
4.1.1 內核子系統　|　146
4.1.2 輕量系統內核簡介　|　148
4.1.3 小型系統內核簡介　|　150
4.1.4 標準系統內核簡介　|　152
4.1.5 CMSIS簡介　|　153
4.1.6 CMSIS-RTOS2　|　154
4.2 線程管理　|　155
4.2.1 線程　|　156
4.2.2 API介紹　|　156
4.2.3 內核編程的VS Code IntelliSense設置　|　158
4.2.4 案例程序1　|　159
4.2.5 案例程序2　|　162
4.3 通用等待功能　|　166
4.3.1 時間管理　|　167
4.3.2 API介紹　|　169
4.3.3 案例程序　|　172
4.4 定時器管理　|　176
4.4.1 軟定時器　|　176
4.4.2 API介紹　|　177
4.4.3 案例程序　|　179
4.5 互斥鎖管理　|　183
4.5.1 互斥鎖　|　183
4.5.2 API介紹　|　190
4.5.3 案例程序　|　192
4.6 信號量管理　|　196
4.6.1 信號量　|　197
4.6.2 API介紹　|　200
4.6.3 案例程序　|　202

4.7 消息隊列管理　|　210
4.7.1 消息隊列　|　211
4.7.2 API介紹　|　213
4.7.3 案例程序　|　214
第5章 控制I/O設備　|　220
5.1 GPIO輸出電平　|　220
5.1.1 GPIO　|　220
5.1.2 輕量設備的IoT接口現狀　|　221
5.1.3 相關API介紹　|　223
5.1.4 核心板的可編程LED燈介紹　|　225
5.1.5 IoT編程的VS Code IntelliSense設置　|　225
5.1.6 案例程序　|　226
5.1.7 給未知函數或庫增加IntelliSense　|　228
5.2 GPIO按鍵輸入　|　229
5.2.1 輪詢與中斷　|　229
5.2.2 相關API介紹　|　230
5.2.3 核心板的按鍵介紹　|　231
5.2.4 案例程序：輪詢方式　|　231
5.2.5 案例程序：中斷方式　|　235
5.2.6 案例程序：中斷方式低能耗　|　238
5.3 PWM輸出方波　|　241
5.3.1 PWM　|　241
5.3.2 相關API介紹　|　246
5.3.3 交通燈板的蜂鳴器介紹　|　247
5.3.4 案例程序：控制蜂鳴器發聲　|　247
5.3.5 案例程序：控制蜂鳴器播放音樂　|　250
5.3.6 案例程序：控制蜂鳴器的音量　|　258
5.3.7 交通燈板的三色燈介紹　|　261
5.3.8 案例程序：交通燈演示　|　261
5.3.9 炫彩燈板的三色燈介紹　|　267
5.3.10 案例程序：控制三色燈的亮度　|　269
第6章 感知環境狀態　|　275
6.1 使用ADC獲取模擬傳感器的數據　|　275
6.1.1 ADC　|　275
6.1.2 相關API介紹　|　278
6.1.3 炫彩燈板的光敏電阻介紹　|　278
6.1.4 案例程序：通過光敏電阻感知環境光　|　279
6.1.5 炫彩燈板的人體紅外傳感器介紹　|　282
6.1.6 案例程序：通過人體紅外傳感器感知人體靠近　|　283
6.1.7 案例程序：智能夜燈　|　285
6.1.8 OLED顯示屏板的按鍵介紹　|　291
6.1.9 案例程序：使用ADC值區分同一個引腳的不同按鍵　|　291
6.2 使用ADC獲取可燃氣體傳感器的數據　|　298
6.2.1 可燃氣體傳感器　|　298
6.2.2 環境監測板的MQ-2可燃氣體傳感器介紹　|　298
6.2.3 案例程序：使用可燃氣體傳感器感知空氣狀態　|　299
6.2.4 案例程序：可燃氣體報警器　|　302
6.3 使用I2C獲取數字溫濕度傳感器的數據　|　306
6.3.1 I2C　|　306
6.3.2 相關API介紹　|　309
6.3.3 環境監測板的AHT20數字溫濕度傳感器介紹　|　310
6.3.4 案例程序：實現AHT20數字溫濕度傳感器的驅動程序　|　311
6.3.5 案例程序：獲取AHT20數字溫濕度傳感器的狀態　|　326
第7章 OLED顯示屏的驅動和控制　|　330
7.1 I2C驅動OLED顯示屏　|　330
7.1.1 OLED簡介　|　330
7.1.2 OLED顯示屏板介紹　|　330
7.1.3 OLED的初始化　|　331
7.1.4 在OLED顯示屏上繪制畫面　|　334
7.1.5 案例程序：實現OLED顯示屏簡化版驅動程序　|　339
7.1.6 在OLED顯示屏上繪制ASCII字符　|　346
7.1.7 案例程序：在OLED顯示屏上顯示西文字符　|　349
7.2 在OLED顯示屏上顯示漢字　|　363
7.2.1 中文字體　|　363
7.2.2 定義中文字庫　|　363
7.2.3 顯示漢字　|　366
7.2.4 案例程序　|　366
7.3 第三方OLED顯示屏驅動庫　|　373
7.3.1 驅動庫簡介　|　373
7.3.2 驅動庫的源碼結構　|　373
7.3.3 驅動庫API介紹　|　374
7.3.4 增強驅動庫功能　|　374
7.3.5 驅動庫的接入方法　|　375
7.3.6 案例程序　|　377
7.4 二維碼生成器模塊　|　387
7.4.1 模塊簡介　|　387
7.4.2 模塊的源碼結構　|　387
7.4.3 模塊API介紹　|　388
7.4.4 模塊的接入方法　|　389
7.4.5 案例程序　|　391
第8章 控制Wi-Fi　|　396
8.1 Wi-Fi的基本概念　|　396
8.1.1 Wi-Fi簡介　|　396
8.1.2 Wi-Fi的連接過程　|　399
8.1.3 Wi-Fi工作模式簡介　|　400
8.2 Wi-Fi STA模式編程　|　401
8.2.1 Wi-Fi編程的VS Code IntelliSense設置　|　401
8.2.2 相關API介紹　|　402
8.2.3 掃描Wi-Fi熱點　|　404
8.2.4 案例程序：掃描Wi-Fi熱點　|　404
8.2.5 連接Wi-Fi熱點　|　411
8.2.6 案例程序：連接Wi-Fi熱點　|　411
8.3 Wi-Fi AP模式編程　|　419
8.3.1 相關API介紹　|　419
8.3.2 創建Wi-Fi熱點　|　420
8.3.3 提供DHCP服務　|　421
8.3.4 案例程序：創建Wi-Fi熱點　|　421
8.4 EasyWiFi模塊　|　430
8.4.1 EasyWiFi模塊簡介　|　430
8.4.2 EasyWiFi模塊的源碼結構　|　430
8.4.3 EasyWiFi模塊的API介紹　|　430
8.4.4 模塊的接入方法　|　431
8.4.5 案例程序　|　433
第9章 網絡編程　|　439
9.1 TCP客戶端編程　|　439
9.1.1 LwIP開源項目簡介　|　439
9.1.2 相關API介紹　|　440
9.1.3 網絡編程的VS Code IntelliSense設置　|　440
9.1.4 TCP客戶端的工作流程　|　441
9.1.5 網絡工具netcat　|　442
9.1.6 案例程序　|　442
9.2 TCP服務端編程　|　450
9.2.1 相關API介紹　|　450
9.2.2 TCP服務端的工作流程　|　451
9.2.3 案例程序　|　452
9.3 UDP客戶端編程　|　460
9.3.1 相關API介紹　|　460
9.3.2 UDP客戶端的工作流程　|　461
9.3.3 案例程序　|　461
9.4 UDP服務端編程　|　468
9.4.1 相關API介紹　|　468
9.4.2 UDP服務端的工作流程　|　469
9.4.3 案例程序　|　470
第10章 MQTT編程　|　478
10.1 MQTT簡介　|　478
10.1.1 MQTT　|　478
10.1.2 MQTT的應用場景　|　479
10.1.3 MQTT的技術特性　|　479
10.1.4 廣義上的發布/訂閱模式　|　480
10.1.5 MQTT的訂閱與發布模型　|　482
10.2 Paho-MQTT　|　486
10.2.1 Paho-MQTT簡介　|　486
10.2.2 Paho-MQTT源碼的結構　|　488
10.2.3 Paho-MQTT編程的VS Code IntelliSense設置　|　489
10.2.4 Paho-MQTT的編譯　|　489
10.2.5 MQTT代理Mosquitto　|　491
10.2.6 在設備端發布消息　|　493
10.2.7 在設備端訂閱消息　|　494
10.3 MQTT客戶端編程　|　494
10.3.1 對Paho-MQTT進行封裝　|　495
10.3.2 Paho-MQTT模塊的接入方法　|　496
10.3.3 案例程序　|　498
10.4 案例：燈光控制　|　511
10.4.1 燈光控制案例項目簡介　|　511
10.4.2 實現燈光控制案例項目　|　512

10.5 案例：環境光採集　|　522
10.5.1 環境光採集案例項目簡介　|　522
10.5.2 實現環境光採集案例項目　|　522
10.6 案例：人體感應　|　530
10.6.1 人體感應案例項目簡介　|　530
10.6.2 實現人體感應案例項目　|　531
10.7 案例：可燃氣體報警　|　538
10.7.1 可燃氣體報警案例項目簡介　|　539
10.7.2 實現可燃氣體報警案例項目　|　539
10.8 案例：溫濕度收集　|　547
10.8.1 溫濕度收集案例項目簡介　|　547
10.8.2 實現溫濕度收集案例項目　|　547
10.9 案例：廣告屏　|　557
10.9.1 廣告屏案例項目簡介　|　557
10.9.2 實現廣告屏案例項目　|　557