物联网基于OneNET和Siri快捷指令实现控制ESP8266-01S点亮LED灯和查询DHT11温湿度传感器数据

Posted 2021-06-26 云岭青年

摘要

上次利用STM32单片机实现连接OneNET并支持Siri语音助手控制的功能，这次利用ESP-01S实现Siri远程控制灯开关和获取温湿度数据。

本段代码支持ESP8266系列的01、01S模块甚至12E、12F系列模块。如果使用的是12系列的话还支持深度睡眠唤醒功能。

步骤简述

OneNET注册和创建产品和设备

安装Arduino开发环境和必要的库

ESP-01S编程和下载

ios快捷指令编写

点亮和关闭一个灯

查询DHT11温湿度

设计步骤

1、OneNET注册和创建产品和设备

在中国移动OneNET物联网平台注册并创建多协议接入产品，然后创建一个设备，并记下产品ID、设备ID、Api-Key、鉴权信息等必要信息；

在设备管理页面的“数据流模板”界面创建温度、湿度、LED三个变量的数据流；

2、安装Arduino开发环境和必要的库

在搜索引擎搜索Arduino并进入官网下载安装Arduino开发环境，然后在首选项里添加附加开发板管理器网址：http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

添加完之后IDE就支持ESP8266系列MCU啦，然后安装库文件，在工具-管理库里面添加必要的库：

//需提前安装的库文件：
//ESP8266WiFi库、ArduinoJSON库(V6)、PubSubClient库、DHT Sensor库

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ArduinoJson.h>
#include "PubSubClient.h"
#include "DHT.h"

3、ESP-01S编程和下载

安装好库之后，将ESP-01S通过USB转TTL模块连接电脑，然后在Arduino中选择对应端口，并打开串口监视器测试AT指令（官方固件）以验证ESP-01S与电脑通信正常。

然后在下面的代码里修改自己对应的信息，包括WiFi信息、OneNET产品ID、设备ID等信息，然后验证、编译、下载。

完整代码如下：

/*
  ============================================================================
  Name        : ESP-01S_OneNET.ino
  Author      : Kaelvean
  Version     : 1.1
  Copyright   : 2021.6 YYY copyright.
  Description : 实现ESP-01S利用MQTT连接OneNET，上传LED状态和温湿度数据至OneNET平台
                支持用网页、iOS快捷指令或Siri控制IO2引脚的电平高低以实现开关灯或继电器
                利用Siri或网页实时监控温湿度值
  ============================================================================
*/
//需提前安装的库文件：ESP8266WiFi库、ArduinoJSON库(V6)、PubSubClient库、DHT Sensor库
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ArduinoJson.h>
#include "PubSubClient.h"
#include "DHT.h"

//OneNET平台创建的产品和设备相关信息
#define mqtt_devid "**********"  //设备ID
#define mqtt_pubid "**********"     //产品ID
#define mqtt_password "**********" //鉴权信息
#define mqtt_server "183.230.40.39"  //OneNET服务器IP
#define mqtt_sevr_port 6002   //端口填6002

#define WIFI_SSID    "********"  //WIFI名称
#define WIFI_PASSWD  "********"  //WiFi密码

#define DHTPIN 0       //DHT11传感器的DATA口接ESP-01S的IO0
#define DHTTYPE DHT11  //默认DHT11,也支持DHT22/21

static WiFiClient espClient;
static PubSubClient client(espClient);

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

char Mesg_Buf[256];        //发送信息缓冲区
char Json_Buf[200];        //发送的json格式数据
char Recv_Buf[200];        //接收缓冲


unsigned short sd_json_len = 0; //待发送的json数据长度
unsigned short LED_Light;       //LED控制变量，1表示开
unsigned short SleepMode = 0;   //睡眠模式控制变量。非零进入睡眠
float Humidity = 0.0;     //湿度
float Temperature = 0.0;  //温度

void setup()
{
  Serial.begin(115200); //初始化串口
  while (!Serial) continue;

  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);   //ESP8266模块的LED连在IO2上，LED_Bulitin即IO2
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);//拉高熄灭LED

  wifiInit(WIFI_SSID, WIFI_PASSWD);   //连接WIFI
  client.setServer(mqtt_server, mqtt_sevr_port);    //连接Onenet服务器
  client.connect(mqtt_devid, mqtt_pubid, mqtt_password); //连接到产品&设备
  client.setCallback(CMDcallback);    //客户端收到信息回调
  dht.begin();
}

void loop()
{
  client.loop(); //客户端循环检测
  //上传间隔6秒，可修改
  if (millis() % 6000 == 0) {
    get_DHT_value();  //获取温湿度
    LED_Light = !digitalRead(LED_BUILTIN);
    ESPsendData();  //发送数据
  }
}

//回调。topic&cmdid，payload:有效信息 3: length:长度
void CMDcallback(const char *topic, byte *payload, unsigned int length)
{
  Serial.println("Topic & cmdid:");
  Serial.println(topic);        //打印topic和cmdid
  Serial.println("payload:");   //打印Payload
  for (size_t i = 0; i < length; i++) {
    Serial.print((char)payload[i]);
    Recv_Buf[i] = (char)payload[i];
  }
  Serial.println();    //换行
  Recv_JsonPro();      //接收到的JSON数据解析
  Cmd_Opera();         //根据接收的数据执行相关操作
}

//读取温湿度
void get_DHT_value() {
  Humidity = dht.readHumidity();
  Temperature = dht.readTemperature();
  while (isnan(Humidity) || isnan(Temperature))
    return;
}

//接收JSON数据解析
void Recv_JsonPro()
{
  //解析json
  StaticJsonDocument<64> doc;
  DeserializationError error = deserializeJson(doc, Recv_Buf);
  if (error) {
    Serial.print(F("反序列化JSON失败！"));
    Serial.println(error.c_str());
    return;
  }
  //获取键值
  LED_Light = doc["LED_Light"];
  SleepMode = doc["SleepMode"];
}

//执行服务器下发的命令
void Cmd_Opera()
{
  if (LED_Light == 0)digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  else digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  if (SleepMode != 0) {
    Serial.println("进入深度睡眠模式");
    ESP.deepSleep(0);
  }
}

//发送数据生成JSON格式
void Mesg_JsonPro()
{
  StaticJsonDocument<200> doc;
  doc["Humidity"] = Humidity;
  doc["Temperature"] = Temperature;
  doc["LED_Light"] = LED_Light;
  serializeJson(doc, Json_Buf); //构造序列化json,紧凑型
  Serial.println(Json_Buf);     //打印序列化json
}

//发送数据至服务器
void ESPsendData() {
  ReconnectJudge();//断线检测与重连函数
  Mesg_JsonPro();  //构造JSON格式数据

  sd_json_len = strlen(Json_Buf);
  Mesg_Buf[0] = char(0x03);                       //数据第一位是0X03
  Mesg_Buf[1] = char(sd_json_len >> 8);           //数据第二位是要发送的数据长度的高八位
  Mesg_Buf[2] = char(sd_json_len & 0xff);         //数据第三位是要发送数据的长度的低八位
  memcpy(Mesg_Buf + 3, Json_Buf, sd_json_len);    //从Mesg_Buf的第四位开始,放入要传的数据Json_Buf
  Mesg_Buf[3 + sd_json_len] = 0;                  //添加一个0作为最后一位
  client.publish("$dp", (uint8_t *)Mesg_Buf, 3 + sd_json_len); //发送
}

//Wi-Fi连接函数
void wifiInit(const char *ssid, const char *passphrase) {
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, passphrase);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("准备连接Wi-Fi");
    delay(3000);
  }
  Serial.println("Wi-Fi连接成功");
}

//断线检测与重连函数
void ReconnectJudge() {
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("Wi-Fi掉线重连中...");
    wifiInit(WIFI_SSID, WIFI_PASSWD);
  }
  while (!client.connected()) {
    Serial.println("MQTT掉线重连中...");
    if (client.connect(mqtt_devid, mqtt_pubid, mqtt_password)) {
      Serial.println("连接成功");
    }
    else {
      Serial.println("重连失败");
      Serial.println(client.state());
      Serial.println("将在3s后重试");
      delay(3000);
    }
  }
}

4、iOS快捷指令编写

在这篇文章里有详细的介绍如何编写iOS快捷指令来控制设备：

基于iOS快捷指令和Siri控制连接OneNET物联网平台的STM32的智能安防家居系统

在这里简要介绍一下关键操作：

需要用到HTTP通信协议的POST和GET方法，恰巧快捷指令就能直接发起HTTP请求，所以很简单：

1. 请求方式：POST URL:http://api.heclouds.com/cmds

2. URL参数：device_id、qos、timeout

3. HTTP头部：api-key

4. 请求体：用户自定义内容，json、字符串，数字

例如：

POST http://api.heclouds.com/cmds?device_id=123456789 HTTP/1.1 
api-key: l2aH**BRtAo=dk== 
Host: api.heclouds.com 
Content-Length: 15 
 
{“LED_Light”:1}

返回示例：(收到这样的代码代表发送成功)

{ "errno": 0, "error": "succ", "data": { "cmd_uuid": "81572aae-fc34-5deb-8f06-ab45d73cb12b" } }

否则发送失败：（errno非零的时候）

 

{ "errno": 10, "error": "device not online: 8029377" }

 

5、命令下发

点亮和关闭一个LED灯：

在快捷指令里点击“打开那个蓝色指示灯”，即可打开ESP8266自带的LED灯；

查询DHT11温湿度：

也可直接呼叫Siri并念出快捷指令的名称，即可执行相应操作，如“Hey Siri，获取传感器温度。”，即可获取DHT11读取到的温度信息。

也可将LED灯IO口接到继电器上来控制其他电器开关。