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ESP8266+OneNet(MQTT)+APP温湿度采集与继电器控制_onenet云平台物联网开发平台esp8266,手机app

作者：我家自动化 | 2024-04-24 06:27:58

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onenet云平台物联网开发平台esp8266,手机app

ESP8266端和APP端均提供源码，包含在文章各部分结尾。

先看效果

app端（可远程显示温湿度、控制继电器开关）
在这里插入图片描述
ESP8266端：（IO0口控制继电器，IO2口读取温湿度传感器数值）在这里插入图片描述

ESP8266端开发：

一、需要的材料（网上都能买到）

  1. Esp8266(系列产品，本项目使用ESP8266-01s)
  2. ESP LINK下载器（TTL也可以）
  3. DHT11温湿度传感器
  4. 继电器模块
  5. 杜邦线若干

二、OneNet平台相关操作

  1. 进入开发者中心
  2. 左上角选择全部产品，选择多协议接入，然后创建产品
  3. 联网方式：WiFi，操作系统：无，协议：MQTT（旧版），网络运营商：全选，其它随便填
  4. 然后在该产品下添加两个设备，鉴权信息可以随便填，名字可以随便起，我取的是APP和ESP8266
  5. 程序中需要用到：产品ID，Master-Apikey和设备ID（产品页面有前两个，设备ID可以从设备列表中看到）

三、MQTT简述
MQTT是基于发布/订阅范式的消息协议。你发布了一个Topic，只要别人订阅了这个Topic，那么他就能收到信息。同样你要收到别人发布的消息，首先你要订阅别人。（就好比抖音你关注了某个人，当这个人发布视频的时候，系统就会通知你）。假如说好几个人都订阅了一个Topic，那么这几个人都将收到信息。

四、安装开发环境
在安装开发环境之前，要确保你已经安装了JDK
五、创建项目

  1. 下载ESP8266 NONOS SDK V3.00
  2. 解压该压缩包，将driver_lib重命名为app（其它名字也可以）
  3. 打开根目录下的Makefile,将倒数第三行的driver_lib改为app
  4. 将examples文件夹中的esp_mqtt_proj中的所有文件复制到app文件加下，并覆盖。
  5. 打开third_party文件夹下，将Makefile重命名为Makefile.bak，或者直接将third_party这个文件夹删除。
  6. 给根文件夹重新命一个名字（比如ESP8266_OneNet）
  7. 将项目导入AiThink_IDE中（该环境当你编译后会显示错误，但并不是真正的错误，只要编译的时候出现第六条图片中类似的地址说明编译成功，官方建议关闭Problems 窗口，因为它的提示信息并不准确，以Console打印出来的信息为准）
  8. File–>Import—>C/C+±–>Existing Code as Makefile Project点击Finish（直接Browse，上面的名字会自动填充），C++选项去除。在这里插入图片描述
  9. 找到mqtt_config.h文件，找到下面的代码片段，此时MQTT_HOST后面的ip改为183.230.40.39,MQTT_PORT更改为6002.(这些可以在OneNet开发文档中看到)，Device_ID改为设备ID，Device_Name改为产品ID，Device_Passwd改为Master-Apikey（这些都是先前在OneNet创建产品和设备时候的内容），STA_SSID为WIFI名字，STA_PASS为WIFI密码,除此之外还要看onenet平台用的协议版本，协议版本要与平台一致PROTOCOL_NAMEv311。
  10. 还有重要的一个，当你更改了这些内容之后，一定要更改上面的CFG_HOLDER，随便更改几个数字（不改的话设备连接不上平台）。
/***********************************************************************************************************************/
#define CFG_HOLDER    0x00FF55A4    /* Change this value to load default configurations */

/*DEFAULT CONFIGURATIONS*/

#define MQTT_HOST            "192.168.1.100" // the IP address or domain name of your MQTT server or MQTT broker ,such as "mqtt.yourdomain.com"
#define MQTT_PORT            1883    // the listening port of your MQTT server or MQTT broker
#define MQTT_CLIENT_ID        "Device_ID"    // the ID of yourself, any string is OK,client would use this ID register itself to MQTT server
#define MQTT_USER            "Device_Name" // your MQTT login name, if MQTT server allow anonymous login,any string is OK, otherwise, please input valid login name which you had registered
#define MQTT_PASS            "Device_Passwd" // you MQTT login password, same as above
#define STA_SSID "AP_SSID"    // your AP/router SSID to config your device networking
#define STA_PASS "AP_Passwd" // your AP/router password

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  1. 找到根目录下的Makefile文件，将其中的SPI_SIZE_MAP?=0改为SPI_SIZE_MAP?=1，但是mqtt的这个项目要是2MB以上，Esp8266-01s只有1MB所以只能改为2.（如果是32Mbit的Flash改为SPI_SIZE_MAP?=4`）.
  2. 此时 ，build project（六程序编译）然后烧录（烧录请跳到七）成功之后，你会看到平台上你的设备已经在线。在这里插入图片描述
  3. 如何控制开关灯呢？打开user_main.c文件，其中user_init(void)就相当于主函数，你可以按照其中的顺序读写程序。找到如下函数，这个函数就是用来完成订阅和发布的，我们只需要订阅开关灯的Topic，所以要做一下更改。topic名字没有改，用的是原始的，你可以自行更改。
void mqttConnectedCb(uint32_t *args)
{
    MQTT_Client* client = (MQTT_Client*)args;
    INFO("MQTT: Connected\r\n");
    MQTT_Subscribe(client, "/mqtt/topic/0", 0);
   /* MQTT_Subscribe(client, "/mqtt/topic/1", 1);
    MQTT_Subscribe(client, "/mqtt/topic/2", 2);

    MQTT_Publish(client, "/mqtt/topic/0", "hello0", 6, 0, 0);
    MQTT_Publish(client, "/mqtt/topic/1", "hello1", 6, 1, 0);
    MQTT_Publish(client, "/mqtt/topic/2", "hello2", 6, 2, 0);*/

}

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  1. 这样就成功的订阅了一个开关灯的Topic，此时你用模拟器发送一个/mqtt/topic/0的Topic，串口调试助手（第七条）就会打印收到的信息，通过这条信息你就能找到打印此语句的函数，很明显该函数就是完成开关灯指令的地方。就是下面的函数。在仔细看data就是我们收到的Topic的内容。我们只需要判断获取到的内容是啥然后控制IO0口的高低电平就能控制开关灯了。
void mqttDataCb(uint32_t *args, const char* topic, uint32_t topic_len, const char *data, uint32_t data_len)
{
    char *topicBuf = (char*)os_zalloc(topic_len+1),
            *dataBuf = (char*)os_zalloc(data_len+1);

    MQTT_Client* client = (MQTT_Client*)args;

    os_memcpy(topicBuf, topic, topic_len);
    topicBuf[topic_len] = 0;

    os_memcpy(dataBuf, data, data_len);
    dataBuf[data_len] = 0;

    INFO("Receive topic: %s, data: %s \r\n", topicBuf, dataBuf);
    os_free(topicBuf);
    os_free(dataBuf);
}

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  1. 在上面的打印语句（ INFO(“Receive topic: %s, data: %s \r\n”, topicBuf, dataBuf);）之后加上下面的语句就能用来控制继电器从而实现开关灯的功能，除此之外，我们开关灯之后，灯是开是关我们不清楚，在这里我们应该发布一个Topic告诉手机我们的灯已开启或者关闭。
 if( os_strcmp(topicBuf,"/mqtt/topic/0") == 0 )	
       {
       	if( os_strcmp(dataBuf,"1") == 0 )	// 有效载荷是"LED_ON"
       	{
       	    //这里开灯的操作
       	 INFO("LED--ON");
       	GPIO_OUTPUT_SET(GPIO_ID_PIN(0),1);
       	MQTT_Publish(&mqttClient, "LED_STATUS","1",1, 0, 0);
       	}

       	else if( os_strcmp(dataBuf,"0") == 0 )	// 有效载荷 == "LED_OFF"
       	{
       	    //这里灭灯的操作
       	 INFO("LED--OFF");
     	GPIO_OUTPUT_SET(GPIO_ID_PIN(0),0);
     	MQTT_Publish(&mqttClient, "LED_STATUS","0",1, 0, 0);
       	}

       }

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  1. 此时开关灯的功能已经实现，可以自行烧录，用模拟器发布相应的Topic来观察现象。下面就来完成温湿度采集与上传的功能。
  2. 将dht11.h放在app—>driver文件加下，将dht11.c文件放在user文件夹下。在 user_main.c中引用库文件。并将下面两个函数复制到user_main.c文件中。
#include "driver/dht11.h"

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void ICACHE_FLASH_ATTR OS_Timer_1_Init_JX(u32 time_ms, u8 time_repetitive)
{

	os_timer_disarm(&OS_Timer_1);	
	os_timer_setfn(&OS_Timer_1,(os_timer_func_t *)OS_Timer_1_cb, NULL);	
	os_timer_arm(&OS_Timer_1, time_ms, time_repetitive);  
}

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void ICACHE_FLASH_ATTR OS_Timer_1_cb(void)
{
	DHT11_Data Data;
	if(DHT11_Read_Data(&Data,PERIPHS_IO_MUX_GPIO2_U,2) == 0)
	{
		os_printf("\n read ok \n");
		os_printf("\n Humi: %d\t Temp: %d\n",Data.Humi,Data.Temp);
			
	}
	else
		os_printf("\n\n\t\t read failed \n\n");
}

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  1. 在主函数（user_init(void)）中调用下面的函数，第一个参数表示多少ms采集一次
 OS_Timer_1_Init_JX(10000,1);

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  1. 此时，再次烧录，你会看到串口中打印的温湿度信息，表明信息已经采集完成，下面就是温湿度的上传了。那么在哪里上传呢？还要保证温湿度每隔一段时间上传一次。很明显在打印温湿度的函数中。也就是上面的 ICACHE_FLASH_ATTR OS_Timer_1_cb(void)这个函数。看一下程序中原始是怎么发布消息的
MQTT_Publish(client, "hellow", "hello1", 6, 1, 0);

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  1. 第一个参数是Client客户端，找找发现程序上面定义了一个全局的Client（MQTT_Client mqttClient），第二个参数是啥？点击ctrl鼠标选中MQTT_PUBLISH，我们会看到如下：说明第二个参数是Topic名称，第三个参数是要发布的内容，第四个参数是内容长度，第五个参数 是Qos，第六个参数是Retain。这几个参数都是干嘛的我们不用管，想了解的点击这里选择MQTT。
MQTT_Publish(MQTT_Client *client, const char* topic, const char* data, int data_length, int qos, int retain)

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  1. 上面说了发布的内容为char*类型，我们可以直接把数据装进插入数组中去一次发布出去。首先全局定义一个char temp_humi[4];前两位用来存放温度的高位和低位，后两位存放湿度的高位和低位。（DHT11的温度范围为0-50℃，湿度范围20-90%RH）。
		temp_humi[0]=Data.Temp/10+'0';//除以10获得温度高位，并转化为char型
		temp_humi[1]=Data.Temp%10+'0';//对10取模获得个位，也转为char型
		temp_humi[2]=Data.Humi/10+'0';
		temp_humi[3]=Data.Humi%10+'0';
		MQTT_Publish(&mqttClient, "temp_humi",temp_humi,4, 0, 0);

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  1. 到此程序书写就结束了。

六、程序编译

  1. 选中项目，鼠标右键Build project，如果出现下面的画面就表示编译成功（后面带有烧录地址），编译完就能烧录了。在这里插入图片描述
  2. Clean Project（清空项目，官方建议在Build Project之前要先Clean Project防止编译出错，我自己实验几次发现并没有错（可能是小概率事件））
  3. 提醒：Eclipse默认不会自动报存，你每次更改过之后要先保存一下。

七、为ESP8266烧写固件

  1. 这里选择不支持云端升级的（看自己情况而定）
  2. 需要烧录四个程序,前两个为程序编译时生成的（就在该项目的文件夹下），后两个在官方提供的ESP NONOS SDK项目的文件夹下，烧录地址如下（前两个地址如果给build project之后不一样，以程序生成的地址为主），同时还要看你的flash的大小，ESP8266-01s为8Mbit(其他型号flash大小可在乐鑫官网查到）。在这里插入图片描述
  3. 烧写固件用到的软件（第五条连接已经提供了网址,名字为ESP FLASH TOOL）。
  4. 观察好自己模块的Flash（我的为8Mbit）进行烧写，波特率可以选大一点，烧写速度快。（将下面模块插上烧写）在这里插入图片描述
  5. 烧写参考图
    在这里插入图片描述

七、串口调试

  1. 串口调试助手下载链接
  2. 选择你所插入的com口，选择波特率115200，打开串口，此时你会看到ESP8266打印的一系列信息（包括一些连接信息，订阅和发布信息，也可以打印出此时从DHT11中读取到的温湿度数据）。
  3. 此时，你可以使用OneNet平台提供的MQTT设备模拟器来模拟一台设备。模拟器发送ESP8266已经订阅的Topic，观察串口调试助手打印的信息；模拟器也可以订阅ESP8266发布的Topic，观察 模拟器收到的温湿度信息。
  4. 串口调试助手信息在这里插入图片描述
  5. 模拟器端（temp_humi为订阅的温湿度Topic，LED_STATUS为执行过开关灯之后返回的灯状态Topic，用来判断开关灯是否成功）在这里插入图片描述
  6. 此时ESP8266端开发就完成了。

八、Esp8266端源代码，可以导入后改一下信息进行烧写。

APP端开发

一、开发环境（AndroidStudio3.6，可自行百度安装）
二、导入Jar包

  1. 将Jar包方在你项目下的libs文件夹下
  2. 右键该文件选择As APP Library

三、AndroidManFest中添加网络权限

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>

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四、AndroidManFest的application标签下添加服务

 <service android:name="com.chinamobile.iot.onenet.mqtt.MqttService"/>

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五、在onCreate（）方法中调用init_MQtt()方法连接OneNet

 /**
     * MQTT连接服务器
     */
    private void init_MQtt(){
        //初始化sdk
        MqttClient.initialize(this,"183.230.40.39",6002,"设备ID","产品ID","Master APIkey");
        //设置接受响应回调
        MqttClient.getInstance().setCallBack(callBack);
        //设置连接属性
        MqttConnectOptions connectOptions = new MqttConnectOptions();
        connectOptions.setCleanSession(true);
        connectOptions.setKeepAlive(121);
        connectOptions.setWill(false);
        connectOptions.setWillQoS(QoS.AT_MOST_ONCE);
        connectOptions.setWillRetain(false);
        //建立TCP连接
        MqttClient.getInstance().connect(connectOptions);
    }
     /**
     * MQTT回调函数
     */
    private MqttCallBack callBack =new MqttCallBack() {
        @Override
        public void messageArrived(MqttMessage mqttMessage) {
            switch (mqttMessage.getMqttHeader().getType()){
                case CONNACK:
                     MqttConnAck mqttConnAck = (MqttConnAck) 
                    break;
                case PUBLISH:
                    break;
                case SUBSCRIBE:
                    MqttSubscribe mqttSubscribe=(MqttSubscribe)mqttMessage; 
                    break;
                case SUBACK:
                    MqttSubAck mqttSubAck = (MqttSubAck) mqttMessage;
                    break;
                case PINGRESP:
                    break;
                case PUBACK:
                    MqttPubAck mqttPubAck=(MqttPubAck) mqttMessage;
                    break;
                case PUBCOMP:
                    break;
            }
        }
        @Override
        public void connectionLost(Exception e) {

        }
        @Override
        public void disconnect() {

        }
    };

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六、此时手机设备已经连接上OneNet，可以在平台上看到
在这里插入图片描述
七、订阅Topic

  MqttSubscribe mqttSubscribe = new MqttSubscribe("你要发布的Topic名字", QoS.AT_LEAST_ONCE);
  MqttClient.getInstance().subscribe(mqttSubscribe);

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八、发布Topic

//data中写入你想要发送的数据
 byte[] data = {'1'};
 MqttPublish mqttPublish=new MqttPublish("你要发布的Topic名称",data,QoS.AT_LEAST_ONCE);
 MqttClient.getInstance().sendMsg(mqttPublish);

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九、接收已订阅Topic的信息,在回调函数的相应项下修改

 case PUBLISH:
                    MqttPublish mqttPublish = (MqttPublish) mqttMessage;
                    byte[] data = mqttPublish.getData();
                    String topic= mqttPublish.getTopicName();
                    String s=new String(data);
                    textview.setText(topic+" "+new String(data));
                    break;

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十、本项目是用两个按键来发布一个Topic，一个的内容为1，另一个为0，ESP8266订阅了这个Topic，接收到1/0表示开/关灯。
手机订阅一个ESP8266发布的温湿度Topic和一个判断灯开关是否成功的Topic(LED_STATUS)，实现温湿度在手机端显示和开关灯。
十一、你可以使用MQtt实现多人聊天。
十二、Android源码地址
十三、小白菜一个，大神勿喷，感谢onenet大哥提供的jar包。

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