使用ESP8266（基於官方SDK）接入阿里雲物聯網平臺

引言

作爲物聯網開發者，ESP8266應該一點都不陌生了。只需十幾塊錢淘寶一個小開發板，就可以連上Wi-Fi接入互聯網，盡情享受從手機端或Web端控制設備的樂趣。ESP8266接入Wi-Fi是沒問題，但是用戶端不能直接設計成與ESP8266通信，還是需要一箇中心服務器作爲用戶端和設備端的代理。一種方案是自己搭建設計這麼一箇中心服務器，只是費時費力；另一種方案，就是直接使用大廠提供的物聯網平臺服務，使設計方案PaaS化。

上網搜尋物聯網平臺方案，百度、阿里、騰訊早就推出了自己的物聯網平臺了，同時也收集了一點其他公司的平臺。之後我就對這三大平臺以及一些常見的平臺簡單評估了一下。最後還是選擇了阿里雲物聯網平臺（以下簡稱阿里雲IoT hub）深入瞭解。

那麼，關於ESP8266和阿里雲IoT hub，首先要告訴大家，樂鑫官方github上已經有了「ESP8266 對接阿里雲」的repository了，github：https://github.com/espressif/esp8266-aliyun-demo

但是！當我下載下來並經過一陣焦頭爛額的編譯測試後，依舊沒法成功編譯！最最最關鍵的是，不支持安信可ESP8266 IDE，似乎是因爲修改了頂層Makfile文件。

一氣之下！我根據阿里雲IoT hub提供的文檔，首先使用Python腳本模擬設備對接阿里雲IoT Hub，然後使用ESP8266嘗試連接MQTT Broker，最後使用ESP8266基於官方SDK，自己弄了一個esp8266 app，接入了阿里雲物聯網平臺。github：https://github.com/AngelLiang/esp8266_aliyun_mqtt_app

適合讀者

本文適合有ESP8266開發經驗的讀者閱讀，如果熟悉安信可ESP8266 IDE更佳。熟悉阿里雲IoT hub和開發環境的讀者可以直接跳到「四、下載aliyun_mqtt_app並導入」小節。

一、獲取阿里雲IoT設備認證三元組

本小節主要講如何獲取阿里雲IoT hub設備認證三元組，熟悉的讀者可以跳過了。

第一步：開通平臺

首先，需要進入阿里雲IoT hub控制檯進行操作，如果沒有開通直接開通即可，免費。控制檯連接：https://www.aliyun.com/product/iot

第二步：創建產品

開通後我們首先需要創建產品，產品名稱隨便輸入即可，其他默認。

第三步：創建設備

然後是創建設備，隨便輸入一個DeviceName即可。

第四步：獲取認證三元組

最後就得到了設備認證三元組：ProductKey、DeviceName和DeviceSecret。

二、安信可ESP8266 IDE

下面是如何搭建安信可ESP8266 IDE環境的文檔，熟悉的讀者可以直接跳過了：

• 如何安裝安信可一體化開發環境：http://wiki.ai-thinker.com/ai_ide_install
• 如何使用安信可 ESP 系列一體化開發環境：http://wiki.ai-thinker.com/ai_ide_use
• 如何爲 ESP 系列模組燒錄固件：http://wiki.ai-thinker.com/esp_download

三、ESP8266官方SDK

最後是如何下載ESP8266官方SDK，可以到樂鑫官網或github或者下載。熟悉的讀者也可以直接跳過。本人開發所使用的SDK是目前最新的版本：ESP8266_NONOS_SDK-2.2.1，aliyun_mqtt_app理論上支持SDK 2.0+。

下載官方SDK後，把driver_lib、examples和third_party三個文件夾壓縮備份再刪除，以免編譯的時候出現干擾信息。

四、下載aliyun_mqtt_app並導入

下載aliyun_mqtt_app（github：https://github.com/AngelLiang/esp8266_aliyun_mqtt_app）並拷貝aliyun_mqtt_app文件夾過去。

編輯app/include/user_config.h文件，修改下面信息，然後編譯下載並重啓ESP8266，最後應該就能在控制檯看到設備上線了。

#define PRODUCT_KEY     "PRODUCT_KEY"
#define DEVICE_NAME     "DEVICE_NAME"
#define DEVICE_SECRET   "DEVICE_SECRET"

#define WIFI_SSID       "WIFI_SSID"
#define WIFI_PASS       "WIFI_PASS"

五、接入成功

編譯、下載、重啓，觀察串口打印的信息，感覺沒有異常後在看看控制檯，可以看到設備已經接入成功了！

然後到設備的topic列表，可以看到 update topic 消息數加1了，那是因爲我在代碼裏面寫了只要連接成功就發佈一條「hello」消息。

然後嘗試一下對get topic發佈消息！

可以看到串口打印如下：

TCP: data received 45 bytes
Receive topic: /PRODUCT_KEY/esp8266_test/get, data: hello wolrd! 

此時說明「設備主動上報數據到平臺」和「平臺下發指令到設備」這兩個功能均測試成功！

六、關於阿里雲IoT hub

接入方式

根據文檔，阿里雲IoT hub至少支持三種設備接入方式：

1. MQTT方式，包括基於TCP的MQTT和基於WebSocket的MQTT
2. CoAP
3. HTTP

其中對於ESP8266來說，最方便的還是基於MQTT-TCP方式。當然，阿里雲IoT hub除了支持單一設備接入方式，也支持網關設備的接入。

計費方面

目前開通平臺是免費。收費方法是按消息數量收費，不過每月前100萬條消息免費，對於我這種物聯網愛好者隨便玩玩足夠了。

基礎版和高級版

實際上，阿里雲IoT hub分爲兩個版本：基礎版和高級版。高級版在基礎版所有功能的基礎上，還多了一些實用功能，當然，高級版也是免費開通的，收費方面高級版則多了一個設備日活費用，0.01元/每日活設備/天，目前每個帳號有10個設備的免費額度。

高級版令我關注的有一點：設備的數據存儲和查詢功能。設備端只要根據阿里雲IoT hub高級版的物模型和Alink協議上傳數據，阿里雲IoT hub就會存儲相關數據，同時還可以通過雲端API獲取歷史數據。

相關術語：

• 物模型：阿里雲IoT hub對設備在雲端的功能描述，包括設備的屬性、服務和事件。
• Alink協議：阿里雲定義的設備與雲端之間的通信協議。

那麼有關阿里雲IoT hub的介紹就到這裏，下面是簡單說下我寫的aliyun_mqtt_app。

七、關於aliyun_mqtt_app

自然，我在引言已經提到弄出這麼一個app工程的原因了。下面是對這個app簡單介紹一下。

由於ESP8266官方SDK中已經有了MQTT示例工程，所以我是在此工程的基礎上補充了一點自己的代碼。其中最麻煩的是阿里雲IoT hub設備認證問題，直接使用MQTT示例工程填寫有關MQTT的配置信息也可以，只是mqtt password要先在PC端生成好才行，使用字符串拼接方式靜態生成設備認證三元組似乎還做不了。那就乾脆一點，讓ESP8266能動態生成阿里雲的mqtt password就可以了，也就是一個hmacmd5簽名。

mqtt password生成的核心代碼在 user/aliyun_mqtt.c/gen_mqtt_password() 函數裏。

之後，就是加了點輔助功能，比如可以使用smartconfig配置Wi-Fi，這樣就可以不用把Wi-Fi信息寫死到代碼了。同時，阿里雲IoT hub大多是使用JSON格式傳輸數據，給app上cJSON解析的工作以後有空就考慮考慮（ESP8266使用cJSON解析器已經有了，在我的ESP8266工程示例集合倉庫裏）。

八、結語

自此，洋洋灑灑長篇大論有話沒話寫了那麼多，本文簡而言之就介紹瞭如何使用ESP8266接入阿里雲IoT hub，至於能玩出什麼花樣就要靠開發者的想象力了。話說，某平臺是不是應該給我點軟文費呢~？

相關資料

• esp8266 aliyun mqtt app：https://github.com/AngelLiang/esp8266_aliyun_mqtt_app
• 阿里雲物聯網平臺文檔：https://help.aliyun.com/product/30520.html
• 阿里雲IoT hub - MQTT-TCP連接通信：https://help.aliyun.com/document_detail/73742.html