以下为 HarmonyOS 5仓颉图形化工具在小学生物联网(IoT)开发中的实践方案，通过积木式编程与自动代码生成降低门槛，同时保证功能完整性：
1. 图形化开发界面
2. 图形积木与代码对应
2.1 温度监测积木
[当温度传感器] [>] [30度] [执行] [打开风扇]
// 生成代码
#[iot_device]
struct TempMonitor {
#[sensor]
temp: TemperatureSensor,
#[actuator]
fan: FanController
}
impl TempMonitor {
fn check(&mut self) {
if self.temp.read() > 30.0 {
self.fan.turn_on();
}
}
}
2.2 光线控制积木
[如果] [光线传感器] [<] [100] [执行] [开灯]
// 生成代码
#[iot_device]
struct LightControl {
#[sensor]
light: LightSensor,
#[actuator]
led: LEDStrip
}
impl LightControl {
fn update(&mut self) {
self.led.set_brightness(
if self.light.read() < 100 { 100 } else { 0 }
);
}
}
3. 设备连接配置
3.1 可视化设备配对
[连接] [Wi-Fi模块] [到] [MQTT服务器] [地址] [mqtt.harmonyos.com]
// 生成代码
#[iot_network]
struct DeviceNetwork {
#[connection]
wifi: WiFiModule {
ssid: "SchoolIoT",
password: "*****"
},
#[protocol]
mqtt: MQTTClient {
server: "mqtt.harmonyos.com"
}
}
3.2 传感器校准向导
[校准] [土壤湿度传感器] [干值] [0] [湿值] [100]
// 生成代码
impl SoilSensor {
fn calibrate(&mut self) {
self.set_dry_point(0);
self.set_wet_point(100);
}
}
4. 逻辑控制结构
4.1 循环控制积木
[每] [5秒] [执行] [读取温度]
// 生成代码
#[iot_loop]
struct TempReader {
#[interval(5000)]
timer: Timer,
sensor: TempSensor
}
impl Task for TempReader {
fn run(&mut self) {
let temp = self.sensor.read();
MQTT.publish("room/temp", temp);
}
}
4.2 条件判断积木
[如果] [按钮按下] [并且] [亮度<50] [执行] [警报]
// 生成代码
fn check_alert() {
if button.is_pressed() && light.read() < 50 {
buzzer.alert();
}
}
5. 数据可视化
5.1 图表生成积木
[显示] [温度曲线] [来自] [topic/room/temp]
// 生成代码
#[iot_visualization]
struct TempChart {
#[subscribe("room/temp")]
data: Vec<f32>,
view() -> View {
LineChart(self.data)
.color("#FF5722")
.title("温度变化")
}
}
5.2 仪表盘积木
[创建仪表盘] [显示] [湿度百分比]
// 生成代码
#[dashboard]
struct HumidityGauge {
#[binding("room/humidity")]
value: f32,
view() -> View {
Gauge(self.value)
.range(0, 100)
.unit("%")
}
}
6. 设备模拟测试
6.1 虚拟设备积木
[模拟] [温度传感器] [范围] [20..40] [变化速度] [1度/秒]
// 生成代码
#[simulator]
struct MockTempSensor {
current: f32 = 20.0,
step: f32 = 1.0
}
impl Sensor for MockTempSensor {
fn read(&mut self) -> f32 {
self.current += self.step;
if self.current > 40.0 { self.current = 20.0 }
self.current
}
}
6.2 测试逻辑积木
[当温度>35] [断言] [风扇开启]
// 生成测试代码
#[test]
fn test_fan_trigger() {
let mut device = TempMonitor::new();
device.temp.mock_value(36.0);
device.check();
assert!(device.fan.is_on());
}
7. 项目分享功能
7.1 导出积木包
[导出项目] [为] [智能花园套件]
# 生成可分享包
iot-pack export --format=harmony-kit --target=gardening
7.2 导入他人项目
[导入] [智能鱼缸控制] [从] [同学张三]
// 自动生成的依赖配置
#[import_project("zhang_san/fish_tank")]
struct FishTankController;
8. 教学场景案例
8.1 智能种植项目
[当土壤湿度<30] [执行] [打开水泵] [持续] [5秒]
// 完整生成代码
#[iot_app]
struct SmartGarden {
#[sensor] soil: MoistureSensor,
#[actuator] pump: WaterPump,
#[config] dry_threshold: f32 = 30.0
}
impl SmartGarden {
fn check_soil(&mut self) {
if self.soil.read() < self.dry_threshold {
self.pump.run_for(5000);
}
}
}
8.2 课堂警报系统
[当噪音>70分贝] [并且] [是上课时间] [执行] [闪烁红灯]
// 生成代码
#[iot_app]
struct ClassMonitor {
#[sensor] noise: SoundSensor,
#[actuator] light: RGBLed,
#[state] is_class_time: bool
}
impl ClassMonitor {
fn check(&mut self) {
if self.noise.read() > 70.0 && self.is_class_time {
self.light.blink(Color::RED, 500);
}
}
}
9. 安全保护机制
9.1 家长控制积木
[家长密码] [123456] [限制] [设备绑定]
// 生成安全代码
#[parent_control]
struct SafetyLock {
password: String = "123456",
#[deny(unless = "authenticated")]
restricted_actions: Vec<DeviceAction>
}
impl SafetyLock {
fn authenticate(&self, input: &str) -> bool {
self.password == input
}
}
9.2 设备权限控制
[允许设备] [风扇] [最大功率] [70%]
// 生成限制代码
#[safety_limit]
struct FanController {
#[max_percentage(70)]
power: f32
}
10. 教学工具支持
10.1 代码对比视图
# 查看图形块与代码对应关系
iot-tool visualize --block=temp_monitor --show-code
输出：
[图形块] 当温度 > 30 → [代码] if temp.read() > 30.0
[图形块] 开风扇 → [代码] fan.turn_on()
10.2 错误修正向导
[修复建议] [温度单位应为摄氏度] [自动修正]
- if temp.read() > 30 {
+ if temp.read_celsius() > 30 {
11. 完整学习路径
- 初级阶段：拖拽积木控制LED灯
- 中级阶段：组合传感器与执行器逻辑
- 高级阶段：设计完整物联网系统
- 创造阶段：分享自制智能设备方案
通过仓颉图形化工具可实现：
- 零代码 物联网应用开发
- 实时 硬件反馈可视化
- 安全 的设备操作限制
- 无缝 进阶到真实编程
