讀碼模塊+Arduino+MQTT——實現網絡數據傳輸並更新到數據庫

一、硬件及其架構設計

1、MQTT三種身份

2、硬件架構設計

2.1、下位機

A、讀碼模塊：讀取條形碼數據；

B、按鍵：區分出/入庫操作，每掃一次碼就按一次鍵；

C、OLED顯示屏：下位機操作期間的信息提示；

D、Arduino：接受輸入數據——條形碼、按鍵，一要將數據發送給OLED顯示屏顯示，二要發送給WiFi模塊，以保證網絡傳輸的數據基礎。

D、WiFi模塊：ESP8266模塊，接收來自Arduino的數據，整合成Json格式，作爲MQTT發佈者向服務器發送該Json數據。

2.2、上位機

A、MQTT服務器：接收發布者的信息，接收訂閱者的訂閱請求。

B、服務器後臺程序：即MQTT訂閱者程序，實現連接MQTT服務器；接入服務器數據庫；訂閱、取出信息，並根據信息具體數值採用SQL命令更新數據庫。

二、實操步驟

1、單片機（Arduino NANO）

提示：程序中有些頭文件，需要在Arduino IAE>>工具>>管理庫中安裝相應的庫。

從上一張圖可以看出，Arduino需要將接收到的條形碼數據、按鍵數據發送到兩個方向，一是OLED顯示屏，二是WiFi模塊。主要實現以下功能：

A、接收條形碼數據；

B、接收按鍵數據；

C、發送給OLED顯示屏進行顯示；

D、發送給ESP8266模塊。

具體代碼如下：


#include<SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial softSerial(11, 10);

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include <MicroLCD.h>

LCD_SSD1306 lcd; /* for SSD1306 OLED module */

char a[100];
int num;
bool begin_flag = 0;
bool display_flag = 0;

#define key_add   12
#define key_reduce   5

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  softSerial.begin(9600);
  pinMode(key_add, INPUT_PULLUP);
  pinMode(key_reduce, INPUT_PULLUP);
  lcd.begin();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
  lcd.print("Waiting.......");
}

void loop() {
  read_code();
  key_down();
  while (Serial.available()) {
    Serial.read();
  };
}

void read_code() {
  while (softSerial.available() > 0) {
    delay(1);
    a[num] = softSerial.read();
    num++;
    begin_flag = 1;
    display_flag = 1;
  }
  if (display_flag == 1) {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
    lcd.print("Card NUM:");
    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.setFontSize(FONT_SIZE_SMALL);
    lcd.print(a);
    display_flag = 0;
  }
}
void key_down() {
  if (begin_flag) {
    if (digitalRead(key_add) == 0) {
      delay(10);
      if (digitalRead(key_add) == 0) {
        display_flag = 0;
        Serial.print("A");
        for (int i = 0; i < num; i++) {
          Serial.print(a[i]);
        }
        Serial.println();
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0, 0);
        lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
        lcd.print("Card NUM:");
        lcd.setCursor(0, 2);
        lcd.setFontSize(FONT_SIZE_SMALL);
        lcd.print(a);
        lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
        lcd.setCursor(0, 4);
        lcd.print("OPerMode:");
        lcd.setCursor(80, 4);
        lcd.print(1);
        begin_flag = 0;
        num = 0;
        memset(a, 0, sizeof(a));
        while (!digitalRead(key_add));
      }
    }
    else if (digitalRead(key_reduce) == 0) {
      delay(10);
      if (digitalRead(key_reduce) == 0) {
        display_flag = 0;
        Serial.print("B");
        for (int i = 0; i < num; i++) {
          Serial.print(a[i]);
        }
        Serial.println();
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0, 0);
        lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
        lcd.print("Card NUM:");
        lcd.setCursor(0, 2);
        lcd.setFontSize(FONT_SIZE_SMALL);
        lcd.print(a);
        lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
        lcd.setCursor(0, 4);
        lcd.print("OPerMode:");
        lcd.setCursor(80, 4);
        lcd.print(0);
        begin_flag = 0;
        num = 0;
        memset(a, 0, sizeof(a));
        while (!digitalRead(key_reduce));
      }
    }
  }
}

程序燒寫進Arduino開發板上。

2、WiFi模塊（ESP8266模塊/訂閱者）

實現以下功能：

A、接入WiFi環境；

B、連接MQTT服務器；

C、接收來自Arduino的數據；

D、將數據整合成Json格式；

E、將Json數據發送給MQTT服務器；

具體代碼如下：

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <Arduino.h>
#include <ArduinoJson.h>

const char *ssid = "Monica";
const char *password = "12345678";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

char Barcode[30];
char OperMode[1];
bool update_flag = 0;
int num;

void reconnect()
{
  while (!client.connected())
  {
    Serial.print("Attempting MQTT connection...");
    if (client.connect("mybrokerClient", "admin", "admin"))
    {
      Serial.println("connected");
    }
    else
    {
      Serial.print("failed, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" try again in 5 seconds");
      delay(5000);
    }
  }
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Message arrived [");
  Serial.print(topic);
  Serial.print("] ");
  char arr[length];
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    arr[i] = (unsigned char)payload[i];
    Serial.print(arr[i]);
  }
  arr[length] = '\0';
}


void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println();
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);

  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  client.setServer("192.168.0.105", 61613);
  client.setCallback(callback);
}


void loop()
{
  if (!client.connected())
  {
    reconnect();
  }
  client.loop();
  while (Serial.available() > 0) {
    delay(100);
    char i = Serial.read();
    if (i == 'A') {
      OperMode[0] = 1;
      update_flag = 1;
      memset(Barcode, 0, sizeof(Barcode));
      while (Serial.available()) {
        char end_num = Serial.read();
        if (end_num != 0x0d) {
          Barcode[num] = end_num;
          num++;
        }
        else if (end_num == 0x0d) {
          if (Serial.read() == 0x0a) {
            num = 0;
          }
        }
      }
    }
    else if (i == 'B') {
      OperMode[0] = 0;
      update_flag = 1;
      memset(Barcode, 0, sizeof(Barcode));
      while (Serial.available()) {
        char end_num = Serial.read();
        if (end_num != 0x0d) {
          Barcode[num] = end_num;
          num++;
        }
        else if (end_num == 0x0d) {
          if (Serial.read() == 0x0a) {
            num = 0;
          }
        }
      }
    }
  }

  StaticJsonBuffer<300> JSONbuffer;
  JsonObject& JSONencoder = JSONbuffer.createObject();
  JSONencoder["Barcode"] = Barcode;
  JSONencoder["OperMode"] = OperMode[0];
  char JSONmessageBuffer[100];
  //將JSON消息打印到char緩衝區
  JSONencoder.printTo(JSONmessageBuffer, sizeof(JSONmessageBuffer));

  if (update_flag == 1) {
    client.publish("itemId", JSONmessageBuffer);
    Serial.println("Message：");
    Serial.println(JSONmessageBuffer);
    Serial.println("Sending message to MQTT topic..");
    update_flag = 0;
  }

  delay(10);
}

燒寫進ESP8266模塊，Arduino IDE>>工具>>開發板，選擇“NodeMCU 0.9 （ESP-12 Module）”。

提示：ESP8266模塊可接串口線，在Arduino IDE>>工具>>串口監視器查看程序運行狀態。

3、MQTT服務器

搭建MQTT服務器，參考文章：https://blog.csdn.net/qq_40384309/article/details/106870359

4、服務器後臺程序（js文件/訂閱者）

程序運行環境：nodejs；

nodejs安裝教程：

程序主要實現以下功能：

A、接入服務器數據庫；

C、連接MQTT服務器；

D、向MQTT服務器訂閱主題，獲取Json數據；

E、取出Json中的數據，根據其值分別進行具體的更新操作。

具體代碼如下：

/*連接MySQL*/
var mysql = require('mysql');
var connection = mysql.createConnection({
    host : 'localhost',
    user : 'root',
    password : 'rxe519772.',
    port : '3306',
    database : 'warehouse'
});

/*接收MQTT協議數據*/
var mqtt = require('mqtt')
var fs = require('fs')

var client  = mqtt.connect('mqtt://192.168.0.105:61613',
		{username:"admin",password:"admin"})
 //成功連接服務器並訂閱主題
client.on('connect', function () {
  console.log("正在訂閱");
  client.subscribe('itemId');
  console.log("訂閱完成");
})
//收到來自topic的消息
client.on('message', function (topic, message) {
    switch (topic){
        case "itemId":
        	console.log("message:"+message);
        	var messageObj = JSON.parse(message);
        	console.log("OperMode:"+messageObj["OperMode"]);
        	if(messageObj["OperMode"]==0){
        		var addSql = "UPDATE tb_item set num=num-1 WHERE barcode=?";
                connection.query(addSql,messageObj["Barcode"],function (err,result) {
	                if(err){
	                    console.log('[UPDATE ERROR] - ',err.message);
	                    return;
	                }
                })
        	}else
        		if(messageObj["OperMode"]==1){
        			var addSql = "UPDATE tb_item set num=num+1 WHERE barcode=?";
                    connection.query(addSql,messageObj["Barcode"],function (err,result) {
	                    if(err){
	                        console.log('[UPDATE ERROR] - ',err.message);
	                        return;
	                    }
                    })
        	}
            break;
    }
})

在命令行窗口採用nodejs運行：node warehousePLC.js

讀碼模塊+Arduino+MQTT——實現網絡數據傳輸並更新到數據庫

一、硬件及其架構設計

1、MQTT三種身份

2、硬件架構設計

二、實操步驟

1、單片機（Arduino NANO）

2、WiFi模塊（ESP8266模塊/訂閱者）

3、MQTT服務器

4、服務器後臺程序（js文件/訂閱者）

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讀碼模塊+Arduino+MQTT——實現網絡數據傳輸並更新到數據庫

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

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