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ESP8266 接入阿里云物联网云平台_esp8266连接阿里云物联网平台

作者：小小林熬夜学编程 | 2024-06-05 06:20:01

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esp8266连接阿里云物联网平台

AT指令集参考资料

乐鑫科技：基础 AT 命令集

概念浅析

物模型

是对设备在云端的功能描述，包括设备的属性、服务和事件。物联网平台通过定义一种物的描述语言来描述物模型，称之为TSL（即 Thing Specification Language），采用JSON格式，您可以根据TSL组装上报设备的数据。
在这里插入图片描述

属性

设备的功能模型之一，一般用于描述设备运行时的状态，如环境监测设备所读取的当前环境温度等。属性支持GET和SET请求方式。应用系统可发起对属性的读取和设置请求。

期望属性值

通过期望属性值功能，设置您希望的设备属性值。若设备在线，将实时更新属性值；若设备离线，期望属性值将缓存在云端。设备上线后，获取期望属性值，并更新属性值。

服务

设备的功能模型之一，设备可被外部调用的能力或方法，可设置输入参数和输出参数。相比于属性，服务可通过一条指令实现更复杂的业务逻辑，如执行某项特定的任务。

事件

设备的功能模型之一，设备运行时的事件。事件一般包含需要被外部感知和处理的通知信息，可包含多个输出参数。例如，某项任务完成的信息，或者设备发生故障或告警时的温度等，事件可以被订阅和推送。

数据解析脚本

针对采用透传格式/自定义数据格式的设备，需要在云端编写数据解析脚本，将设备上报的二进制数据或自定义的JSON数据，转换为物联网平台支持的Alink JSON数据格式；将平台下发的Alink JSON格式数据，转换为设备支持的格式。

设备影子

是一个JSON文档，用于存储设备或者应用的当前状态信息。每个设备都会在云端有唯一的设备影子。无论该设备是否连接到Internet，您都可以使用设备影子通过MQTT协议或HTTP协议获取和设置设备的状态。

Topic

Topic是UTF-8字符串，是发布（Pub）/订阅（Sub）消息的传输中介。可以向Topic发布或者订阅消息。

Topic类

同一产品下不同设备的Topic集合，用 ${productkey}和$ {deviceName}通配一个唯一的设备，一个Topic类对一个ProductKey下所有设备通用。

发布

操作Topic的权限类型，对应的英文名称为Pub。可以往此类Topic中发布消息。

操作Topic的权限类型，对应的英文名称为Sub。可以从此类Topic中订阅消息。

设备接入流程

接入流程

步骤

准备ESP8266 12-F 模组，连接串口线接入PC
更新AT固件库，使用最近版本固件库安信可固件库 - 波特率选择115200
输入指令测试模块的AT指令通信功能参考ESP-AT 用户指南中的说明

# 测试模块是否能正常接收AT指令
AT 

# 测试模块当前的工作模式，是AP \ 还是STATION站点
AT + CWMODE ? 

# 设置为站点模式,准备接入家里的路由器AP
AT + CWMODE = 1

# 输入路由器的ssid、password
AT+CWJAP="chamberlain","mypassword"

# ESP8266 可以定期从指定的 NTP 服务器获取准确的时间信息
AT+CIPSNTPCFG=1,8,“ntp1.aliyun.com”

# 查看本地IP地址和MAC地址 - 如果能正常响应，说明模块已经正常接入路由器
AT + CIFSR

# mqtt 客户端和阿里云通信配置 ( 通过阿里云配置工具生成，需要在物联网平台设备页面，查看productKey、 DeviceName、DeviceName 三个参数，然后用工具生成clientId、userName，password ... )
# 这里需要格外注意，clientId中的逗号要进行转义： , 转义成  \,
AT+MQTTUSERCFG=0,1,"12345|securemode=3\,signmethod=hmacsha1|","myled1&k0r3du8umbF","***",0,0,""

# mqtt 客户端和阿里云通信配置 （ 通过这个AT指令，物联网平台的设备正式连通、处于online状态 ）
AT+MQTTCONN=0,"k0r3du8umbF.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com",1883,1

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可参考csdn博客：ESP-01S使用AT指令连接阿里云

该博客做法是：
在平台的产品上自定义一个topic，然后设备esp8266-01 通过AT指令：AT+MQTTSUB=0,"/k0r3du8umbF/myled1/user/get",1,订阅该主题

进入物联网平台，找到实际的设备，在设备下找到topic列表，显示该设备定于的主题，然后进入该主题，点击发布消息，这实际订阅该主题的设备就会收到信息。

扩展
当我们用单片机开发ESP8266相关的应用时，需要注意：发送给8266的时候，模块响应的数据，如果接收的的数据是AT OK , 其实我们在处理的时候，需要转换成十六进制的形式处理：41 54 0D 0A 0D 0A 4F 4B 0D 0A 这里面包含了0D ( \r ：回车控制符 ) \ 0A （\n : 换行控制符）

在单片机处理的时候，需要注意处理这些\r\n 转义字符，而不仅仅是处理asicc 对应的字母或者数字、符号等等。

ESP8266 收发数据

参考esp8266通过MQTT-AT指令连接阿里云互联网平台并收发数据

设备订阅topic & 设备接收topic发布的内容

目的：测试设备订阅某个主题，当某个主题发布消息的时候，设备是否能收到通知，具体操作步骤如下：
在阿里云物联网平台上，在产品下面的Topic例表中 -> 自定义Topic 中
在这里插入图片描述

# 通过串口助手，将设备通过AT指令订阅产品的某一个Topic主题
AT+MQTTSUB=0,"/k0r3du8umbF/${deviceName}/user/get",1

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在设备已订阅Topic中点击发布消息：
在这里插入图片描述

设备端接收到，主题发布的信息：

设备上报数据到云平台

步骤：

在产品下方新建：2个物模型数据 CurrentTemperature , Humidity
通过AT指令，将设备通过串口助手，发布到属性上报的主题上，JSON数据格式要严格依照阿里云平台的规定进行，特殊字符需要进行转义，发布mqtt命令指令说明参考：AT+MQTTPUB：发布 MQTT 消息（字符串）

# 串口调试助手发布mqtt消息给平台的：属性上报主题
# 这里的json数据格式可以，在平台的设备模拟中，进行测试，然后copy输出日志中的json即可（注意“，’都需要进行转义）
AT+MQTTPUB=0,"/sys/k0r3du8umbF/doorLight/thing/event/property/post","{\"id\":1705385300790\,\"params\":{\"Humidity\":85\,\"CurrentTemperature\":26}\,\"version\":\"1.0\"\,\"method\":\"thing.event.property.post\"}",0,0
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串口发送AT指令到云平台（前提：需要建立mqtt与阿里云的连接）：

在这里插入图片描述
设备数据上报（发布到属性上报topic后），平台设备物模型数据中，立马更新当前最新的设备数据。

设备远程控制

腾讯云物联网平台使用手册
这里举例腾讯云平台的操作：

1、使用物模型协议的设备，当需要通过云端控制设备时，设备需订阅下发 Topic 接收云端指令：
- 下发 Topic： $thing/down/property/{ProductID}/{DeviceName}
- 响应 Topic： $thing/up/property/{ProductID}/{DeviceName}

2、请求

远程控制请求消息格式：

{
    "method": "control",
    "clientToken": "123",	
    "params": {
        "power_switch": 1,
        "color": 1,
        "brightness": 66	
    }
}
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3响应。

断开MQTT连接

AT + MQTTCLEAN = 0
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阿里云使用mqtt调试小结

记住，主题topic是平台为了物联网设备方便进行数据传输而设置的一种机制，他就是一个标识符
设备端只有2种身份，发布者 | 订阅者，他们和topic（broker 代理者来管理）是各自独立分开的
设备端能否收到数据，取决于设备是否订阅了某个主题 & 主题是否有收到其他设备发布到改主题上数据的载荷

当我们使用mqtt.fx 工具连接的时候，其实就是相当于模拟了一台物联网终端设备（输入用户账号密码，mqtt服务器的域名）
当设备发布了物模型属性数据到特定主题：/sys/k0r3dSfdkXp/${deviceName}/thing/event/property/post 的时候，平台就帮你管理了这个设备的属性集合

AT + WIFI 指令集
WiFi指令集通常用于管理和配置WiFi模块的网络连接。这些指令包括连接到WiFi网络、获取IP地址、设置网络参数等。它们操作于网络层和数据链路层，确保设备能够在物理层和数据链路层上与WiFi网络进行通信，从而建立网络连接。
AT + MQTT 指令集
MQTT指令集则用于控制设备与MQTT服务器之间的通信。MQTT是一种应用层协议，通常运行在TCP 传输协议栈之上。MQTT指令集中的指令涉及到建立与MQTT服务器的连接、发布消息、订阅主题等操作，属于应用层协议的控制

这两者有何关系呢？

+---------------------+            +-----------------------+
|    单片机 (客户端)   |            |       服务器 (服务器端) |
+---------------------+            +-----------------------+
|                     |            |                       |
|                     |            |                       |
|    +-------------+  |    互联网   |  +-----------------+  |
|    | wifi        |  | <--------> |  |   网络接口      |  |
|    +-------------+  |            |  +-----------------+  |
|                     |            |                       |
|    +-------------+  |            |                       |
|    |   处理逻辑   |  |            |                       |
|    +-------------+  |            |                       |
|                     |            |                       |
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这里AT + WIFI 指令集，只能建立网络层、数据链路层的网络连接


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AT + MQTT 指令集，能建立设备于服务端的mqtt服务器的通信通道、进行实现数据交换
设备和服务器的mqtt服务的通讯是建立在TCP 传输层 协议层的基础上的
没有网络层、数据链路层作为载体，设备就无法与云端通讯。

设备要和云端建立通讯的步骤：

连接路由器：

使用ESP8266的AT指令，通过指定路由器的SSID和密码，连接到WiFi网络。这一步骤涉及到物理层、数据链路层和网络层的建立。

获取IP地址：

成功连接到WiFi网络后，ESP8266会从路由器获取分配的IP地址，这使得设备可以在网络中被识别和访问。

建立TCP连接：

使用AT指令，通过TCP协议与云平台的服务器建立连接。这涉及到传输层的建立，确保数据的可靠传输。

实现数据上传：

一旦建立了与云平台的TCP连接，ESP8266可以通过AT指令将采集到的数据封装成消息，然后通过TCP连接发送给云平台服务器。

数据处理和存储：

云平台服务器接收到ESP8266发送的数据后，会进行相应的处理和存储。这包括数据解析、存储到数据库、触发事件等操作。

响应与反馈：

云平台服务器可能会对ESP8266发送的数据做出响应，例如发送确认消息、执行特定的命令等。ESP8266可以通过TCP连接接收并处理来- 自服务器的响应。

保持连接和定时上传：

为了确保通信的稳定性和持续性，ESP8266可能会定时发送心跳消息，以保持与云平台服务器的TCP连接活跃。同时，设备也可以根据实际需求定时上传数据到云平台。

可以参考：
计算机网络知识点全面总结


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|               应用层 (Application Layer)       Mqtt 协议 |
+-------------------------------------------------------+
+-------------------------------------------------------+
|                 传输层 (Transport Layer)                  |
+-------------------------------------------------------+
|           TCP/UDP 协议 (TCP/UDP Protocol)               |
+-------------------------------------------------------+
|                  网络层 (Network Layer)                   |
+-------------------------------------------------------+
|            IP 协议 (IP Protocol)                         |
+-------------------------------------------------------+
|                 数据链路层 (Data Link Layer)               |
+-------------------------------------------------------+
|           WiFi/Ethernet 接口 (WiFi/Ethernet Interface)    |
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小结ding

为什么设备发布数据到某个主题上，物联网平台就能更新温度、湿度这两个数据呢，原理是什么？
答：
上报数据到云平台，不需要先订阅某个主题吗？直接通过publish指令，上报就行了么？为什么啊？

答：

拓展 ( GPT提问 )

阿里云物联网平台，提供设备端SDK，这里的设备端SDK，和我平时使用ESP8266 +STM32 开发，有何区别？

阿里云物联网平台提供的设备端SDK与您平时使用ESP8266+STM32开发的主要区别在于它们的目的、功能范围和集成程度。下面分别从几个方面对比说明：

目的与集成程度：

ESP8266+STM32开发：这种组合通常是指将ESP8266作为Wi-Fi模块，用于实现设备的无线网络连接；STM32作为主控MCU，负责设备的传感器数据采集、控制逻辑执行、与ESP8266的通信等任务。这种方式下，您需要分别对ESP8266和STM32进行独立开发，然后通过串口、SPI、I²C等方式将两者连接起来协同工作。整个系统的设计、集成、调试等工作需要您自行完成。

阿里云物联网平台设备端SDK：该SDK专为接入阿里云物联网平台而设计，目的是简化设备端与云端的交互流程，让设备能快速、安全地连接至阿里云，实现远程监控、控制、数据上报等功能。SDK已高度集成，通常包含网络连接、身份认证、消息收发、OTA升级等模块，只需将其集成到您的设备端代码中，按照文档指引进行配置和调用即可。

功能范围：

ESP8266+STM32开发：这种组合涵盖了设备的全部功能，包括硬件驱动、传感器接口、控制逻辑、Wi-Fi连接、数据传输等。您需要全面考虑设备的软硬件设计、电源管理、故障处理、安全性等多个方面。

阿里云物联网平台设备端SDK：专注于设备与云端的通信部分，主要提供以下功能：

网络连接：SDK内部一般已经集成了MQTT、CoAP、HTTP等常见的物联网通信协议，您无需深入了解这些协议细节，只需配置好相关参数（如服务器地址、端口、设备凭证等）即可建立连接。
身份认证：支持阿里云物联网平台的设备认证机制，如使用设备密钥、X.509证书等方式进行身份验证和加密通信，确保数据安全。
消息收发：提供简洁的API来订阅、发布Topic消息，方便设备与云端进行双向通信，实现状态上报、命令接收等功能。
OTA升级：部分SDK还支持Over-The-Air (OTA)固件升级功能，允许设备通��云端远程更新固件，简化设备维护。

开发难度与资源投入：

ESP8266+STM32开发：由于需要自行设计和实现大部分功能，开发周期可能较长，技术门槛相对较高，需要投入更多时间和精力在软硬件设计、调试、测试等方面。但这种方式灵活性高，可根据项目需求定制化开发。

阿里云物联网平台设备端SDK：使用SDK可以大幅降低设备接入云端的复杂性，缩短开发周期，减少技术门槛。SDK通常附带详细的文档、示例代码和开发者社区支持，便于快速上手。不过，您需要遵循阿里云物联网平台的规则和接口规范，牺牲一定的定制化自由度。

总结来说，使用阿里云物联网平台设备端SDK相较于直接使用ESP8266+STM32开发，前者更侧重于设备与云端的无缝对接，提供了一站式的解决方案，简化了网络连接、身份认证、消息收发等核心功能的实现。而后者则需要自行设计和整合所有功能，虽有更高的定制自由度，但开发工作量和复杂性也相应增加。选择哪种方式应根据项目的具体需求、团队技术能力、时间成本等因素综合考虑。

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