作者：HelloGitHub-Anthony
這裏是 HelloGitHub 推出的講解開源硬件開發平臺 Arduino 的系列教程。
上一篇文章，我們介紹瞭如何安裝 Arduino 支持庫、DHT 11 溫溼度傳感器以及 OLED 屏幕的使用，並用 Arduino 製作了一個小型溫溼度顯示器。
在這個講究萬物互聯的時代，讓咱們的 Arduino 溫溼度也去“雲上”玩玩，有個學名叫物聯網。
物聯網(IoT) 是由物理對象組成的網絡，這些物理對象嵌入了傳感器、軟件和其他技術，以便可以通過互聯網與其他設備和系統建立連接並交換數據。
是不是瞬間感覺高大上了一些，但是不用擔心本期的知識超綱，因爲高深的我也不會！
今天我們講解：如何把上一期做的溫溼度設備上雲，通過物聯網平臺完成實時數據上傳和遠程控制設備。實現將 Arduino 設備測量的溫溼度數據上傳到物聯網平臺，然後接收平臺發送指令控制設備上 LED 燈光開關。
你是否已經開始摩拳擦掌了呢？下面我們開始“上雲”！
一、實現聯網功能
1.1 模塊介紹
首先，如果想要 Arduino 連接到物聯網平臺的服務器，必然需要先讓設備能夠連接到網絡（比如家裏的 WiFi），這裏我們就需要用到 ESP-01(s) 模塊，來實現這個功能。
其使用方法和前文介紹過的組件類似，只需要用到 VCC(3.3v)、GND、TX、RX 四根線，就能和 Arduino 進行通信。我這裏使用的是 ESP-01+轉接板，轉接板實現了 5v->3.3v 的變壓以及 Rx 和 Tx 接口的引出，方便後續使用。
大多數 ESP-01(s) 模塊在出廠時，都已經內置了 AT 指令固件，在使用時只需要向模塊發送 AT 指令即可進行網絡連接、數據傳輸等操作。
關於什麼是 AT 指令，簡單來講就是設備間一種通信消息規範，更具體的定義和應用場景讀者可以自行了解。
1.2 模塊使用
ESP-01 模塊接線方式如下：
- GND -> GND
- VCC -> 3.3v(單獨模塊) 5.5v(帶轉接板)
- Tx -> Rx
- Rx -> TX
用到的 AT 指令如下：
- AT+RST：重置模塊
- AT+CWMODE=1：切換模式
- AT+CWQAP：斷開 WiFi 連接
- AT+CWJAP="WiFi名","密碼"：連接 WiFi
- AT+CIPSTART="TCP","IP",端口：連接服務器
- AT+CIPMODE=1：切換到 TCP 透傳模式
- AT+CIPSEND：開始發送數據
1.3 代碼
Arduino 連接 WiFi 的代碼：
#include <Arduino.h>
boolean at_exec(char *data, char *keyword, unsigned long time_out)
{
Serial.println(data);
Serial.flush();
delay(100); // 等待響應
unsigned long start = millis();
while (Serial.available() < strlen(keyword))
{
if (millis() - start > time_out)
return false;
}
if (Serial.find(keyword))
return true;
else
return false;
while (Serial.available())
Serial.read(); //清空串口緩存
}
void setup()
{
Serial.begin(115200);
while (!at_exec("AT+RST", "OK", 1000));
while (!at_exec("AT+CWMODE=1", "OK", 1000));
while (!at_exec("AT+CWQAP", "OK", 1000));
while (!at_exec("AT+CWJAP=\"HelloGithub\",\"PassWord\"", "WIFI CONNECTED", 2000));
while (!at_exec("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"183.230.40.40\",1811", "CONNECT", 1000));
while (!at_exec("AT+CIPMODE=1", "OK", 500));
while (!at_exec("AT+CIPSEND", "OK", 500));
//Serial.println("*產品ID#鑑權信息#腳本名稱*"); // 下文會將如何獲取這部分信息
}
注意：
- 下載之前要斷開 Arduino 和 ESP-01 的連接，否則可能會下載失敗
- 執行
AT+CIPSEND後，模塊將不再響應 AT 指令，如果需要修改配置則必須斷電重啓模塊 - 記得改
AT+CWJAP的參數，對應 WiFi 用戶名和密碼
燒錄後，連接模塊重啓 Arduino。如果在路由器管理界面的“已連接設備”頁面，看到我們的 WiFi 設備，則表示成功！
二、物聯網平臺
這裏我們使用的是 OneNet 物聯網平臺，它是由中國移動打造的物聯網 PaaS 開放平臺，通過這個平臺可以輕鬆（免費）實現設備”上雲“。
下面，將介紹從註冊開始到完成設備上雲，所需的所有云端配置步驟。
2.1 註冊
打開 OneNet 官網，點擊右上角的“註冊”註冊賬號。
2.2 新建產品
完成註冊登錄賬號後，點擊右上角的“控制檯”進入控制頁面。
進入後點擊 “全部產品服務”->“多協議接入”：
在“多協議接入界面”選擇 TCP 透傳->添加產品：
在彈出的側邊欄填寫相關信息，“產品行業”和“類別”隨便填寫即可，最後點擊“確定”完成新建產品。
2.3 添加設備
找到剛剛創建的產品我的是 “HelloGitHub”，然後點擊左側欄的“設備列表”，在新出現的頁面中點擊“添加設備”，填寫完相關信息最後點擊“添加”，完成增添設備的操作。
2.4 編寫數據解析腳本
接下來，我們配置雲端的數據解析腳本，不用自己動手寫直接下載官方腳本到本地改一改就能用。
在解壓下載好的文件夾中，找到 sample.lua 文件裏的 device_timer_init 函數（第 303 行），改成如下內容：
function device_timer_init(dev)
-- 定時發送開關燈指令 --
dev:timeout(0)
dev:add(10,"open","open")
dev:add(12,"close","close")
end
找到 device_data_analyze 函數（在文件的最後），修改爲如下內容：
function device_data_analyze(dev)
local t={}
local a=0
local s = dev:size()
-- 我們定義 一次發送 十個 字節，分別爲 溫度 溼度 --
add_val(t,"Temperature",a,dev:bytes(1,5))
add_val(t,"Humidity",a,dev:bytes(6,5))
dev:response()
dev:send("received")
return s,to_json(t)
end
如果大家對腳本使用方法感興趣的話，可以查看代碼的註釋和官網上接入文檔，這裏就不做過多講解了。
2.5 上傳腳本
將該文件保存後，回到剛剛打開過的“設備列表”點擊“上傳解析腳本”。
至此，雲端配置完畢。
2.6 連接物聯網平臺
修改 1.3 的代碼，將 “下文會將如何獲取這部分信息” 這行代碼改成：
Serial.println("*產品ID#ILoveHelloGitHub#HG*");
將雲端配置完成後，獲得的產品 ID、鑑權信息、腳本名稱等參數，替換到對應位置。（*產品ID#鑑權信息#腳本名稱*）
最後，重新燒錄代碼並重啓 ESP-01 模塊。稍等片刻，在雲端刷新“設備列表”頁面，看到我們的設備，證明設備成功連接上了物聯網平臺。
三、Arduino 上雲
經過前面的鋪墊，我們“上雲”的旅程即將迎來最激動人心的部分。將設備所在環境的溫溼度數據上傳到雲端！
3.1 代碼
既然是上傳溫溼度數據，就需要用到我們上期講的 DHT11 模塊（溫溼度傳感器），然後結合本期連接網絡的代碼，分分鐘就可以完成啦。
但是爲了增加項目的趣味性，我額外添加了個解析物聯網平臺發送命令，遠程控制開關 LED 的函數。
代碼片段如下：
void setup()
{
// 改成自己雲端的參數
Serial.println("*產品ID#ILoveHelloGitHub#HG*");
}
// 根據從串口收到的 字符串 執行相應的指令
bool command_parse(String command){
...
if (command == "open")
{
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
} else if (command == "close")
{
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
}
}
完整代碼：https://github.com/HelloGitHub-Team/Article/blob/master/contents/Other/Arduino/3/code.cpp
最後，修改完整代碼中的 WiFi 名和密碼，以及 產品 ID 後，重新燒錄代碼即可。
3.2 上傳溫溼度數據
稍等片刻後，查看物聯網平臺的“設備信息”，如果看到 Arduino 上傳的室內溫溼度信息，就證明我們的代碼運行成功啦。
3.3 遠程控制
下面演示如何通過物聯網平臺，遠程控制燈的開關。
打開物聯網平臺，點擊“設備界面”的“下發指令”，在彈出的表單上選擇“字符串”選項，輸入 “open” 或 “close” 指令。
到這裏，就完成了遠程控制 Arduino 內置 LED 燈開/關的效果！
成功！撒花🎉
四、總結
這篇文章，結合 Arduino、傳感器、WiFi 以及 OneNet 物聯網平臺，通過邊做邊講的方式，講述了一個設備從聯網到上雲的完整過程。雖然是入門級的教程，但是這些知識已經可以幫助你完成，諸如智能開關、自動餵食器等實用和有趣的項目。
不小看每一次小的進步，不積跬步無以至千里。
如果說移動互聯網的浪潮已經過去，那麼下一個浪潮中會不會有物聯網的影子呢？反正我覺得技多不壓身，對此你怎麼看？歡迎在評論區發表你的看法。
至此，整個 Arduino 系列教程，到這裏就結束了。完結！再次撒花🎉
希望，HelloGitHub 的 Arduino 系列教程，能夠勾起你對物聯網的興趣，畢竟興趣纔是最好的好老師。
本期的內容就是這些，這裏是 HelloGitHub 分享 GitHub 上有趣、入門級的開源項目。
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