HarmonyOS物联网开发基础实践

2020年，华为终端有限公司正式发布了鸿蒙HarmonyOS 1.0。2021年又先后正式发布了HarmonyOS 2.0、HarmonyOS 3.0和HarmonyOS 3.1 Beta。HarmonyOS系统是面向万物互联的全场景分布式操作系统，支持智能手机、平板电脑、智能穿戴设备、智慧屏和车机等多种终端设备。为不同设备的智能化、互联和协同提供了统一的语言，为用户带来简洁、流畅、安全、连续、安全可靠的全场景交互体验。HarmonyOS源代码在发布时同时开源，开源版本称为OpenHarmony，由开放原子开源基金会(OpenAtom Foundation)孵化及运营。

相对于Android、嵌入式Linux等系统，HarmonyOS不仅是一个手机或某一设备的单一系统，还是一个可将所有设备串联在一起的通用性系统。同时，HarmonyOS通过SDK、源代码、开发板/模组和开发工具等共同构成了完备的开发平台与工具链。这些特性使得HarmonyOS在物联网系统中具有强大的优势。

自HarmonyOS 1.0发布以后，我在所承担的物联网相关课程中，引入了在ARM架构CPU上运行的Harmony微内核系统LiteOS，以及由JavaScript开发运行于智能手表用户界面（UI）等相关知识内容，受到学生的欢迎。在教学过程中遇到的问题非常多，其中之一是难以找到适合的参考书籍。虽然在华为的开发者社区、HiHope开发者社区、51CTO等网站存在诸多的文档和代码，但是这些资料仍旧需要重新整理才能适应教学和学习的需要。

本书希望在HarmonyOS物联网开发技术方面为初学者提供必要的支持，因此在内容上涵盖了微内核、设备开发和应用开发的基础内容，通过这些内容可以学习LiteOS内核、轻量系统设备开发、应用开发的UI开发等基础技术。本书以实践为主，包括实验环境、LiteOS实验、轻量级系统设备开发实验和应用UI开发实验等内容，共约50个实验。内容涉及操作系统原理、接口和传感器等硬件和前端开发技术，WebSocket、MQTT等网络协议方面也有所介绍。附录中包含WiFi IoT核心板Hi3861的GPIO配置和GPIO扩展功能源代码，以及构建系统的简介。

在学习成本上，希望初学者能够零成本接触和入门HarmonyOS系统内核，低成本学习轻量级系统设备开发，零成本深入理解应用UI开发。除了设备开发的实验内容需要实物硬件设备的支持，其他实验均可通过本地模拟器、远程模拟器等方式进行，并且设备开发的大部分实验仅需要一块核心板即可完成。

读者也可以根据自己的实际情况进行取舍或减裁。如对LiteOS微内核有兴趣，可练习第2章的实验； 如对物联网设备开发感兴趣，可练习第3章的实验； 如对智能手机、智慧屏、车机等设备的UI应用开发有兴趣，可练习第4章的实验。完成第2章的实验需要掌握一定的操作系统原理、C程序设计、数据结构以及计算机体系结构的知识，完成第3章的实验需要掌握单片机原理、接口技术、C程序设计、编译构建、嵌入式系统和网络协议等知识，完成第4章的实验仅需要掌握一定的程序设计基础知识。

本书适合作为高等学校物联网、计算机专业的本科生教材，也可作为对HarmonyOS感兴趣的开发人员、广大科技工作者和研究人员的参考用书。

本书在编写过程中得到教育产学合作协同育人项目、华中师范大学华为“智能基座”产教融合协同育人基地、华为技术有限公司和武汉科云信息技术有限公司的大力支持，在此一并表示衷心的感谢。

由于作者水平有限，书中不足之处在所难免，欢迎广大同行和读者批评指正。

葛非2022年10月

本书内容丰富，涵盖HarmonyOS物联网开发技术方面的基础实验，包括LiteOS微内核基础功能实验、轻量级系统设备开发实验和应用UI开发实验，涉及物联网操作系统原理、海思RISCV CPU接口和传感器应用等硬件技术、JavaScript和eTS等Web前端开发技术和手机App开发技术、WiFi网络应用、WebSocket和MQTT等网络协议的内容。 本书共4章。第1章介绍实验环境，包含LiteOS Studio、DevEco Device Tool和DevEco Studio等开发工具、Qemu模拟器和环境配置。第2章讲解LiteOS微内核的基本功能实验，包括任务管理、内存管理、任务间通信和软件定时器等。第3章学习轻量级系统设备开发中的GPIO输入输出、I2C接口、PWM接口、WiFi连接和MQTT客户端的实验。第4章内容包含HarmonyOS系统应用UI开发技术中的组件实验和应用JavaScript、eTS等语言开发App等实验。 本书适合作为高等学校物联网、计算机专业的本科生教程，也可作为对HarmonyOS感兴趣的开发人员、广大科技工作者和研究人员的参考用书。

本书内容丰富，涵盖HarmonyOS物联网开发技术方面的基础实验，包括LiteOS微内核基础功能实验、轻量级系统设备开发实验和应用UI开发实验，涉及物联网操作系统原理、海思RISCV CPU接口和传感器应用等硬件技术、JavaScript和eTS等Web前端开发技术和手机App开发技术、WiFi网络应用、WebSocket和MQTT等网络协议的内容。 本书共4章。第1章介绍实验环境，包含LiteOS Studio、DevEco Device Tool和DevEco Studio等开发工具、Qemu模拟器和环境配置。第2章讲解LiteOS微内核的基本功能实验，包括任务管理、内存管理、任务间通信和软件定时器等。第3章学习轻量级系统设备开发中的GPIO输入输出、I2C接口、PWM接口、WiFi连接和MQTT客户端的实验。第4章内容包含HarmonyOS系统应用UI开发技术中的组件实验和应用JavaScript、eTS等语言开发App等实验。 本书适合作为高等学校物联网、计算机专业的本科生教程，也可作为对HarmonyOS感兴趣的开发人员、广大科技工作者和研究人员的参考用书。

第1章实验环境

1.1硬件环境

1.1.1Qemu模拟器

1.1.2Hi3861 WLAN模组

1.1.3应用运行环境

1.2软件工具

1.2.1LiteOS Studio

1.2.2STM32工程工具

1.2.3Hi3861V100 WiFi IoT工程工具

1.2.4DevEco Device Tool

1.3LiteOS Studio实验环境

1.3.1LiteOS Studio工程配置

1.3.2STM32工程环境

1.3.3LiteOS shell

1.4DevEco Device Tool实验环境

1.4.1Windows系统下编译

1.4.2Docker环境下编译

1.4.3烧录

1.4.4调试

1.5DevEco Studio实验环境

第2章LiteOS实验

2.1LiteOS实验概览

2.2LiteOS代码目录

2.3创建任务实验

2.4多核任务创建实验

2.5调试任务实验

2.6动态内存分配实验

2.7静态内存分配实验

2.8中断处理和错误处理实验

2.9消息队列实验

2.10事件实验

2.11信号量实验

2.12互斥锁实验

2.13自旋锁实验

2.14时间转换实验

2.15软件定时器实验

2.16注册shell命令实验

2.17死锁发现实验

2.18调度统计实验

2.19CPU利用率实验

第3章轻量级系统设备开发实验

3.1轻量级系统设备开发实验概览

3.2Hi3861 GPIO输出实验

3.3Hi3861 GPIO查询方式输入实验

3.4Hi3861 GPIO中断方式输入实验

3.5Hi3861 PWM输出实验

3.6Hi3861 I2C读取AHT实验

3.7Hi3861 AT指令实验

3.8Hi3861 WiFi连接实验

3.9Hi3861 MQTT客户端实验

第4章应用UI开发实验

4.1应用UI开发实验概览

4.2类Web开发UI组件Input实验

4.3类Web开发UI组件Button实验

4.4类Web开发UI组件Form实验

4.5类Web开发UI组件Image实验

4.6类Web开发UI组件Picker实验

4.7类Web开发UI组件Tabs实验

4.8页面路由实验

4.9js2javacodegen工具应用实验

4.10类Web开发UI实验

4.11声明式开发UI组件Button实验

4.12声明式开发UI组件Text实验

4.13声明式开发UI组件Image实验

4.14声明式开发UI组件Slider实验

4.15声明式开发UI组件Flex实验

4.16声明式开发UI组件Stack实验

4.17声明式开发UI组件Tabs

4.18声明式开发UI组件List实验

4.19声明式开发UI组件Grid实验

4.20声明式开发UI自定义组件实验

4.21声明式开发多组件UI实验

4.22WebSocket客户端实验

4.23MQTT客户端实验

附录AWiFi IoT核心板GPIO配置

附录BGPIO扩展功能源代码文件

B.1wifiiot_gpio_ex.h

B.2wifiiot_gpio_ex.c

B.3BUILD.gn

附录C系统编译与构建

C.1Ninja系统

C.2gn系统

C.3轻量级系统编译构建

后记

本书内容丰富，涵盖HarmonyOS物联网开发技术方面的基础实验，包括LiteOS微内核基础功能实验、轻量级系统设备开发实验和应用UI开发实验，涉及物联网操作系统原理、海思RISCV CPU接口和传感器应用等硬件技术、JavaScript和eTS等Web前端开发技术和手机App开发技术、WiFi网络应用、WebSocket和MQTT等网络协议的内容。 本书共4章。第1章介绍实验环境，包含LiteOS Studio、DevEco Device Tool和DevEco Studio等开发工具、Qemu模拟器和环境配置。第2章讲解LiteOS微内核的基本功能实验，包括任务管理、内存管理、任务间通信和软件定时器等。第3章学习轻量级系统设备开发中的GPIO输入输出、I2C接口、PWM接口、WiFi连接和MQTT客户端的实验。第4章内容包含HarmonyOS系统应用UI开发技术中的组件实验和应用JavaScript、eTS等语言开发App等实验。 本书适合作为高等学校物联网、计算机专业的本科生教程，也可作为对HarmonyOS感兴趣的开发人员、广大科技工作者和研究人员的参考用书。

本书内容全面，涵盖LiteOS Studio、DevEco Device Tool和DevEco Studio等开发工具配置与应用，包含48个实验，适合初学者。