72小时极速上手OpenHarmony智能家居开发：从环境搭建到多设备联动全攻略-优快云博客

72小时极速上手OpenHarmony智能家居开发：从环境搭建到多设备联动全攻略

【免费下载链接】knowledge_demo_smart_home 本仓库的样例都是基于智能家居，从客厅到卧室，从中控到sensor，开发者可以体验各种家居的开发样例，打造自己的家居体验，享受万物互联的快感。项目地址: https://gitcode.com/openharmony-sig/knowledge_demo_smart_home

你是否还在为智能家居设备碎片化开发烦恼？是否因配网复杂、协议不统一而放弃项目？本文将带你从零开始，72小时内掌握OpenHarmony智能家居开发全流程，完成从环境搭建到多设备联动的实战项目。读完本文你将获得：

一套完整的OpenHarmony智能家居开发环境
智能设备无感配网核心技术
多设备联动场景开发能力
数字管家应用全流程开发经验

一、项目架构与核心价值

OpenHarmony-SIG/knowledge_demo_smart_home项目提供了从设备端到应用端的完整智能家居解决方案，通过数字管家应用实现多设备统一管理与场景联动。项目采用分层架构设计，确保各模块解耦与可扩展性：

mermaid

1.1 核心功能模块

模块	功能描述	技术栈
FA应用	设备控制、场景编排、用户管理	ArkUI、JavaScript
Server服务	设备管理、日程调度、消息转发	Spring Boot、MySQL、RabbitMQ
设备端	传感器数据采集、执行器控制	C、IoT SDK
Profile模型	设备能力描述、数据交互规范	JSON Schema

1.2 解决的核心痛点

配网复杂：采用NAN协议实现无感配网，无需手动输入WiFi密码
协议碎片化：统一Profile设备模型定义，支持跨厂商设备互联
场景联动难：可视化日程编排系统，轻松实现多设备协同场景
开发门槛高：提供完整demo代码与文档，降低智能家居开发难度

二、开发环境极速搭建

2.1 硬件准备清单

设备	推荐型号	用途
开发板	BearPi-HM Nano	智能设备原型开发
手机	HarmonyOS 2.0+	数字管家应用运行
NFC标签	兼容ISO 14443A	设备身份标识
传感器模块	E53-SC1拓展板	环境数据采集

2.2 软件环境配置

2.2.1 DevEco Studio安装

# 下载DevEco Studio 3.0 Beta1及以上版本
wget https://developer.harmonyos.com/cn/develop/deveco-studio#download

# 安装依赖
sudo apt-get install libnss3-dev libxss1 libasound2 libx11-xcb1

# 赋予执行权限并安装
chmod +x deveco-studio-*.bin
./deveco-studio-*.bin

2.2.2 SDK配置

启动DevEco Studio后，在SDK Manager中安装以下组件：

OpenHarmony SDK API Version 6
Node.js 14.19.1
HarmonyOS Legacy SDK

2.2.3 代码仓库获取

git clone https://gitcode.com/openharmony-sig/knowledge_demo_smart_home
cd knowledge_demo_smart_home

三、设备端开发实战

3.1 智能台灯设备开发

以智能台灯为例，完整实现设备端开发流程：

3.1.1 硬件连接

E53-SC1拓展板与BearPi-HM Nano连接方式：

SDA -> GPIO0
SCL -> GPIO1
PWM -> GPIO2
电源 -> 3.3V
地线 -> GND

3.1.2 设备端代码结构

team_x/smart_lamp/
├── include/            # 头文件目录
│   ├── lamp_control.h  # 台灯控制接口
│   └── sensor.h        # 传感器数据采集接口
├── src/                # 源代码目录
│   ├── main.c          # 程序入口
│   ├── lamp_control.c  # 台灯控制实现
│   └── sensor.c        # 传感器数据采集实现
└── BUILD.gn            # 编译配置文件

3.1.3 核心代码实现

主程序入口 (main.c)

#include "ohos_init.h"
#include "kernel_init.h"
#include "lamp_control.h"
#include "sensor.h"
#include "iot_wifi.h"
#include "network_config_service.h"

void LampDeviceInit(void)
{
    // 初始化传感器
    SensorInit();
    
    // 初始化台灯控制
    LampControlInit();
    
    // 初始化WiFi和配网服务
    IoTWiFiInit();
    NetworkConfigServiceStart();
    
    // 启动传感器数据上报线程
    osThreadAttr_t attr;
    attr.name = "SensorReportThread";
    attr.stack_size = 4096;
    attr.priority = osPriorityNormal;
    osThreadNew(SensorReportThread, NULL, &attr);
}

SYS_RUN(LampDeviceInit);

无感配网实现 (network_config.c)

#include "network_config_service.h"
#include "iot_netcfg_nan.h"
#include "iot_wifi.h"

static void OnNetConfigSuccess(const char* ssid, const char* password)
{
    // 配网成功，连接WiFi
    printf("NetConfig success, connecting to %s...\n", ssid);
    IoTWiFiConnect(ssid, password);
    
    // 保存配网信息到KV存储
    SaveWiFiConfig(ssid, password);
    
    // 切换LED状态指示
    SetLedState(LED_STATE_CONNECTED);
}

void NetworkConfigServiceStart(void)
{
    // 检查是否已有保存的WiFi配置
    char ssid[32] = {0};
    char password[64] = {0};
    if (LoadWiFiConfig(ssid, password) == 0) {
        // 已有配置，直接连接
        IoTWiFiConnect(ssid, password);
        SetLedState(LED_STATE_CONNECTED);
        return;
    }
    
    // 无保存配置，启动NAN配网
    NetConfigNanConfig config = {0};
    config.callback = OnNetConfigSuccess;
    config.deviceType = DEVICE_TYPE_LAMP;
    config.nodeId = "Lamp001";
    config.devicePwd = "12345678";
    
    IoTNetcfgNanStart(&config);
    
    // 进入配网状态，LED快闪
    SetLedState(LED_STATE_CONFIGURING);
}

3.2 设备固件烧录

3.2.1 烧录工具配置

安装CH340驱动

sudo apt-get install linux-headers-$(uname -r)
git clone https://github.com/juliagoda/CH341SER.git
cd CH341SER
make
sudo make load

使用HiBurn工具烧录

# 下载HiBurn工具
wget https://harmonyos.51cto.com/resource/29 -O HiBurn.zip
unzip HiBurn.zip
chmod +x HiBurn/HiBurn.exe

# 启动HiBurn并配置
wine HiBurn/HiBurn.exe

3.2.2 烧录步骤

选择串口：点击"Refresh"后选择识别到的COM端口
设置波特率：921600
选择固件：dev/docs/quick_start/resource/image/Hi3861_wifiiot_app_allinone.bin
勾选"Auto burn"，点击"Connect"
按下开发板RESET键开始烧录

四、FA应用开发详解

4.1 数字管家应用结构

FA/DistSchedule/
├── entry/                      # 主应用模块
│   ├── src/main/js/            # JS代码目录
│   │   ├── default/            # 默认应用
│   │   │   ├── pages/          # 页面目录
│   │   │   │   ├── index/      # 首页
│   │   │   │   ├── device/     # 设备控制页
│   │   │   │   └── scene/      # 场景编排页
│   │   │   ├── app.js          # 应用入口
│   │   │   └── config.json     # 应用配置
│   └── src/main/resource/      # 资源文件
└── netconfig/                  # 配网模块
    └── src/main/js/            # 配网页面代码

4.2 设备控制页面开发

设备控制页 (device/index.hml)

<div class="device-page">
    <div class="device-header">
        <image src="/common/lamp.png" class="device-icon"></image>
        <text class="device-name">{{deviceName}}</text>
        <switch checked="{{isOn}}" onchange="togglePower" class="power-switch"></switch>
    </div>
    
    <div class="device-control" if="{{isOn}}">
        <text class="control-label">亮度调节</text>
        <slider value="{{brightness}}" min="1" max="100" step="1" onchange="setBrightness" class="brightness-slider"></slider>
        <text class="brightness-value">{{brightness}}%</text>
        
        <text class="control-label">色温调节</text>
        <div class="color-temp">
            <div class="temp-option" style="background-color: #FFE0B2;" onclick="setTemp(2700)"></div>
            <div class="temp-option" style="background-color: #FFF9C4;" onclick="setTemp(4000)"></div>
            <div class="temp-option" style="background-color: #E3F2FD;" onclick="setTemp(6500)"></div>
        </div>
    </div>
    
    <div class="scene-link" onclick="gotoScene">
        <text class="link-text">添加到场景</text>
        <image src="/common/arrow-right.png" class="link-icon"></image>
    </div>
</div>

页面样式 (device/index.css)

.device-page {
    flex-direction: column;
    padding: 20px;
    background-color: #F5F5F5;
}

.device-header {
    flex-direction: row;
    align-items: center;
    padding: 15px;
    background-color: #FFFFFF;
    border-radius: 12px;
    margin-bottom: 20px;
}

.device-icon {
    width: 60px;
    height: 60px;
    margin-right: 15px;
}

.device-name {
    flex: 1;
    font-size: 20px;
    font-weight: bold;
}

.power-switch {
    width: 50px;
    height: 30px;
}

.device-control {
    flex-direction: column;
    padding: 20px;
    background-color: #FFFFFF;
    border-radius: 12px;
}

.control-label {
    font-size: 16px;
    color: #666666;
    margin: 15px 0 5px 0;
}

.brightness-slider {
    width: 100%;
    height: 6px;
    margin: 10px 0;
}

.brightness-value {
    font-size: 14px;
    color: #333333;
    text-align: right;
    margin-bottom: 20px;
}

.color-temp {
    flex-direction: row;
    justify-content: space-between;
    margin: 10px 0;
}

.temp-option {
    width: 60px;
    height: 60px;
    border-radius: 8px;
}

.scene-link {
    flex-direction: row;
    align-items: center;
    justify-content: space-between;
    padding: 15px;
    background-color: #FFFFFF;
    border-radius: 12px;
    margin-top: 20px;
}

.link-text {
    font-size: 16px;
    color: #007AFF;
}

.link-icon {
    width: 20px;
    height: 20px;
}

页面逻辑 (device/index.js)

import deviceService from '../../common/deviceService';

export default {
    data: {
        deviceName: '智能台灯',
        deviceId: '',
        isOn: false,
        brightness: 80,
        colorTemp: 4000
    },
    
    onInit() {
        // 获取设备信息
        this.deviceId = this.$routerParams.deviceId;
        this.deviceName = this.$routerParams.deviceName || '智能台灯';
        
        // 订阅设备状态更新
        deviceService.subscribeDeviceStatus(this.deviceId, (status) => {
            this.isOn = status.power;
            this.brightness = status.brightness;
            this.colorTemp = status.colorTemp;
        });
        
        // 获取当前设备状态
        deviceService.getDeviceStatus(this.deviceId).then(status => {
            this.isOn = status.power;
            this.brightness = status.brightness;
            this.colorTemp = status.colorTemp;
        });
    },
    
    togglePower(checked) {
        this.isOn = checked.checked;
        deviceService.controlDevice(this.deviceId, {
            power: this.isOn
        });
    },
    
    setBrightness(e) {
        this.brightness = e.value;
        deviceService.controlDevice(this.deviceId, {
            brightness: this.brightness
        });
    },
    
    setTemp(temp) {
        this.colorTemp = temp;
        deviceService.controlDevice(this.deviceId, {
            colorTemp: this.colorTemp
        });
    },
    
    gotoScene() {
        this.$router.push({
            uri: '/pages/scene/add',
            params: {
                deviceId: this.deviceId,
                deviceName: this.deviceName
            }
        });
    }
};

4.3 应用签名与安装

在AGC创建应用
- 访问https://developer.huawei.com/consumer/cn/service/josp/agc/index.html
- 创建新项目并添加应用，获取应用包名
配置应用签名

# 在项目根目录执行
hdc shell bm get -u > signature.p7b
keytool -importcert -file signature.p7b -keystore debug.keystore -alias ohos

编译并安装应用

# 编译HAP包
hvigor build -p ohos-arm64 -r release

# 安装到设备
hdc install entry/build/outputs/hap/release/entry-release-arm64.hap
hdc install netconfig/build/outputs/hap/release/netconfig-release-arm64.hap

五、无感配网核心技术

5.1 NAN协议配网原理

NAN (Neighbor Awareness Networking) 协议是一种Wi-Fi直连技术，允许设备在不连接AP的情况下发现邻近设备并进行通信。智能家居无感配网流程如下：

mermaid

5.2 NFC标签数据格式

NFC标签存储设备配网所需的关键信息，格式定义如下：

字段ID	名称	长度	描述	示例值
1	产品ID	24字节	IoT平台设备产品标识	6128c7b60ad1ed0286680f19
2	NodeID	8字节	设备节点标识	Lamp01
3	设备密钥	8字节	设备认证密码	12345678
4	配网类型	1字节	0:无需配网 1:NAN+SoftAP 2:SoftAP 3:BLE 4:NAN	1
5	AP热点名	12字节	设备自身热点名	teamX-Lamp01

5.3 NFC标签写入工具

使用应用调测助手写入NFC标签：

安装应用调测助手APP
选择"NFC标签写入"功能
输入设备配网信息
将手机贴近NFC标签完成写入

六、服务端部署与集成

6.1 服务端架构

Server模块采用Spring Boot分层架构，实现设备管理、用户管理、日程调度等核心功能：

Server/
├── distschedule-core/       # 入口模块
│   ├── src/main/java/com/keno/distschedule/
│   │   ├── controller/      # API控制器
│   │   └── DistscheduleApplication.java # 应用入口
├── distschedule-service/    # 业务逻辑模块
│   └── src/main/java/com/keno/distschedule/service/
└── distschedule-dao/        # 数据访问模块
    └── src/main/java/com/keno/distschedule/dao/

6.2 Docker容器化部署

使用Docker Compose一键部署服务端组件：

docker-compose.yml

version: '3'

services:
  mysql:
    image: mysql:5.7
    container_name: distschedule-mysql
    restart: always
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123456
      MYSQL_DATABASE: distschedule
    ports:
      - "3306:3306"
    volumes:
      - mysql-data:/var/lib/mysql
      - ./distschedule-dao/src/main/resources/db/migration:/docker-entrypoint-initdb.d

  rabbitmq:
    image: rabbitmq:3-management
    container_name: distschedule-rabbitmq
    restart: always
    ports:
      - "5672:5672"
      - "15672:15672"
    environment:
      RABBITMQ_DEFAULT_USER: guest
      RABBITMQ_DEFAULT_PASS: guest

  server:
    build: .
    container_name: distschedule-server
    restart: always
    depends_on:
      - mysql
      - rabbitmq
    ports:
      - "8080:8080"
    environment:
      SPRING_PROFILES_ACTIVE: docker
      SPRING_DATASOURCE_URL: jdbc:mysql://mysql:3306/distschedule
      SPRING_DATASOURCE_USERNAME: root
      SPRING_DATASOURCE_PASSWORD: 123456
      SPRING_RABBITMQ_HOST: rabbitmq
    volumes:
      - ./application-docker.properties:/app/config/application-docker.properties

volumes:
  mysql-data:

部署命令：

cd Server
mvn clean package -Dmaven.test.skip=true
docker-compose up -d

七、多设备联动场景开发

7.1 场景编排数据模型

场景由触发器和执行动作组成，数据模型定义如下：

场景数据结构

{
  "sceneId": "scene_001",
  "name": "回家模式",
  "icon": "home",
  "trigger": {
    "type": "time",
    "value": "18:00",
    "repeat": "1111100" // 周一至周五
  },
  "actions": [
    {
      "deviceId": "lamp_001",
      "property": "power",
      "value": true
    },
    {
      "deviceId": "curtain_001",
      "property": "position",
      "value": 50
    },
    {
      "deviceId": "humidifier_001",
      "property": "power",
      "value": true,
      "delay": 300 // 延迟5分钟执行
    }
  ]
}

7.2 场景执行引擎实现

场景调度服务 (SceneScheduler.java)

@Service
public class SceneScheduler {
    @Autowired
    private SceneDao sceneDao;
    
    @Autowired
    private DeviceService deviceService;
    
    @Autowired
    private Scheduler scheduler;
    
    @PostConstruct
    public void init() {
        // 加载所有场景并调度
        List<Scene> scenes = sceneDao.findAllEnabledScenes();
        for (Scene scene : scenes) {
            scheduleScene(scene);
        }
    }
    
    public void scheduleScene(Scene scene) {
        // 根据触发器类型调度场景
        if ("time".equals(scene.getTrigger().getType())) {
            scheduleTimeTriggeredScene(scene);
        } else if ("device".equals(scene.getTrigger().getType())) {
            registerDeviceTriggeredScene(scene);
        }
    }
    
    private void scheduleTimeTriggeredScene(Scene scene) {
        String cronExpression = buildCronExpression(scene.getTrigger());
        scheduler.schedule(new SceneJob(scene, deviceService), new CronTrigger(cronExpression));
    }
    
    private String buildCronExpression(Trigger trigger) {
        // 将时间触发器转换为Cron表达式
        String[] timeParts = trigger.getValue().split(":");
        int hour = Integer.parseInt(timeParts[0]);
        int minute = Integer.parseInt(timeParts[1]);
        
        // 根据重复模式设置星期几
        String repeat = trigger.getRepeat();
        StringBuilder cron = new StringBuilder();
        cron.append("0 ").append(minute).append(" ").append(hour).append(" ? * ");
        
        // 解析重复模式(1111100 -> 周一至周五)
        List<Integer> weekdays = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < repeat.length(); i++) {
            if (repeat.charAt(i) == '1') {
                // Cron星期几从1(周日)到7(周六)
                int cronDay = i == 0 ? 7 : i;
                weekdays.add(cronDay);
            }
        }
        
        if (weekdays.isEmpty()) {
            cron.append("?"); // 不重复
        } else {
            cron.append(StringUtils.join(weekdays, ","));
        }
        
        return cron.toString();
    }
    
    public void executeScene(Scene scene) {
        log.info("Executing scene: {}", scene.getName());
        
        // 执行场景中的所有动作
        for (SceneAction action : scene.getActions()) {
            if (action.getDelay() > 0) {
                // 延迟执行
                scheduler.schedule(() -> executeAction(action), 
                    new Date(System.currentTimeMillis() + action.getDelay() * 1000));
            } else {
                // 立即执行
                executeAction(action);
            }
        }
    }
    
    private void executeAction(SceneAction action) {
        try {
            deviceService.controlDevice(action.getDeviceId(), 
                Collections.singletonMap(action.getProperty(), action.getValue()));
        } catch (Exception e) {
            log.error("Failed to execute action for device {}: {}", 
                action.getDeviceId(), e.getMessage());
        }
    }
}

7.3 场景编排页面开发

场景编辑页面 (scene/edit.hml)

<div class="scene-edit">
    <div class="scene-header">
        <text class="title">编辑场景</text>
        <button class="save-btn" onclick="saveScene">保存</button>
    </div>
    
    <div class="scene-form">
        <div class="form-item">
            <text class="label">场景名称</text>
            <input type="text" value="{{sceneName}}" onchange="updateName" placeholder="请输入场景名称"></input>
        </div>
        
        <div class="form-item">
            <text class="label">触发方式</text>
            <select value="{{triggerType}}" onchange="changeTriggerType">
                <option value="time">定时触发</option>
                <option value="device">设备触发</option>
                <option value="manual">手动执行</option>
            </select>
        </div>
        
        <div class="trigger-config" if="{{triggerType == 'time'}}">
            <div class="time-picker">
                <timepicker type="time" selected="{{triggerTime}}" onchange="setTriggerTime"></timepicker>
            </div>
            <div class="repeat-config">
                <text class="repeat-label">重复</text>
                <div class="weekdays">
                    <div class="day-item" onclick="toggleRepeat(0)">
                        <text class="{{repeat[0] ? 'active' : ''}}">日</text>
                    </div>
                    <div class="day-item" onclick="toggleRepeat(1)">
                        <text class="{{repeat[1] ? 'active' : ''}}">一</text>
                    </div>
                    <!-- 其他星期 -->
                </div>
            </div>
        </div>
        
        <div class="action-list">
            <div class="action-header">
                <text class="header-text">执行动作 ({{actions.length}})</text>
                <button class="add-action" onclick="addAction">+ 添加动作</button>
            </div>
            
            <list class="actions">
                <list-item for="{{actions}}" class="action-item">
                    <div class="action-info">
                        <image src="{{$item.icon}}" class="device-icon"></image>
                        <div class="action-detail">
                            <text class="device-name">{{$item.deviceName}}</text>
                            <text class="action-desc">{{$item.actionDesc}}</text>
                        </div>
                    </div>
                    <button class="delete-action" onclick="deleteAction($idx)">删除</button>
                </list-item>
            </list>
        </div>
    </div>
</div>

八、项目部署与测试

8.1 完整部署流程

mermaid

8.2 测试用例设计

设备配网测试

测试项	测试步骤	预期结果
NFC唤醒	1. 手机开启NFC 2. 碰一碰设备NFC标签	成功唤醒数字管家配网页面
无感配网	1. 设备进入配网模式 2. 手机碰一碰设备	配网成功，设备上线
配网失败处理	1. 断开WiFi 2. 尝试配网	显示配网失败提示，提供重试按钮

设备控制测试

测试项	测试步骤	预期结果
电源控制	1. 在设备页面点击开关 2. 观察设备状态	设备状态与控制一致，响应时间<2s
亮度调节	1. 拖动亮度滑块 2. 观察设备亮度变化	亮度平滑变化，与滑块位置一致
多设备并发控制	1. 同时控制3个设备 2. 观察各设备响应	所有设备均能正确响应，无超时

场景联动测试

测试项	测试步骤	预期结果
定时场景	1. 设置1分钟后执行场景 2. 等待触发	场景按时执行，所有动作完成
手动场景	1. 在场景列表点击执行 2. 观察设备状态	场景立即执行，设备状态正确变化
设备触发场景	1. 触发设备状态变化 2. 观察联动设备	联动设备按预期执行动作

九、总结与进阶方向

9.1 项目成果总结

通过本文指南，你已完成以下内容：

搭建了完整的OpenHarmony智能家居开发环境
开发了智能台灯设备端固件
实现了数字管家应用的设备控制与场景编排功能
掌握了NAN协议无感配网技术
部署了服务端并实现多设备联动

9.2 进阶学习方向

设备接入扩展
- 学习Profile模型定义，接入新类型设备
- 开发自定义传感器驱动
AI能力集成
- 集成语音识别，实现语音控制
- 开发基于用户行为的场景推荐算法
安全增强
- 实现设备端OTA升级功能
- 开发基于数字证书的设备认证机制
性能优化
- 优化设备端功耗，延长续航
- 实现服务端集群部署，提高并发处理能力

9.3 学习资源推荐

官方文档：https://developer.harmonyos.com/cn/docs/documentation/doc-guides/start-overview-0000001054129005
代码仓库：https://gitcode.com/openharmony-sig/knowledge_demo_smart_home
开发社区：https://harmonyos.51cto.com/forum-4-1.html
视频教程：https://developer.harmonyos.com/cn/develop/videos

通过本项目实战，你已具备OpenHarmony智能家居开发的核心能力。继续深入学习与实践，你将能够构建更复杂的智能家居系统，为用户创造更智能、更便捷的生活体验。现在就开始你的智能家居开发之旅吧！

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考