Arduino ESP8266自动配网并上传温湿度、光照强度到OneNET

前言：

从接触ESP8266到现在有一段时间了，也感受到ESP8266的强大，其高性价比给极客者们带来了极大的福音。之前用ESP8266改装了一部遥控车，使其能用手机控制，手机app是用易安卓编制的，遥控车视频挂到b站了，视频地址：https://www.bilibili.com/video/av20141857?from=search&seid=10781143291446850224

这次是打算用Arduino+ESP8266来实现智能配网以及通过EDP协议上传温度、湿度和光照强度等数据到OneNET平台，也可以用EDP下发命令来实现远程控制。

所需材料：

Arduino_pro_mini 1

ESP8266-12F 1

USB-TTL串口下载模块 1

DHT11温湿度传感器 1

面包板及杜板线若干

光敏电阻 1

电阻及发光二极管等若干

智能配网（Smart Config）

SmartConfig的过程：

1、wifi模块通电，没有可用的wifi, 进入混杂模式,开始监（和谐）听覆盖范围内所有WiFi数据帧；
2、手机APP或微信端发送包含WIFI用户名和WIFI密码的UDP广播包或者组播包；
3、智能终端的WIFI芯片可以接收到该UDP包，只要知道UDP的组织形式，就可以通过接收到的UDP包解密出WIFI用户名和密码；
4、然后智能硬件配置收到的WIFI用户名和密码到指定的WIFI AP(路由器)上。

ESP8266可通过AT指令进入智能配网模式，我所用的AT固件是安信可推出的固件，可在安信可官网里http://wiki.ai-thinker.com/esp8266/sdk下载。配网的AT指令可参考安信可官网http://wiki.ai-thinker.com/esp8266/examples/at_demo里的步骤。通过将AT指令写在pro mini内，再通过外部按钮按下进入配网。

pro mini通过软串口跟ESP8266通信，而ESP8266用的是3.3V电源，pro mini用的是5V电源，所以串口必须通过电平转换才行，由于身边暂时没有电平转换模块，所以只能通过分压来实现。经过实测，ESP8266跟pro mini软串口通信用115200波特率会出现乱码，所以只能用9600波特率。

分压和配网按钮接线图如下所示：

程序如下：


#include<SoftwareSerial.h> //使用软串口的库文件
#define configkey 2 //配网按钮，按住时候配网
#define configRED 7 //智能配网失败红灯亮起
#define configGREEN 8 //智能配网成功绿灯亮起
#define TcpLED 12 //OneNET的TCP连接灯
#define EdpLED 6 //OneNET的EDP连接灯
bool link; //判断智能配网是否成功
bool keyOK=1; //判断配网按钮是否可用
SoftwareSerial mySerial(10, 9); // RX, TX
void setup() {
 mySerial.begin(9600);
 pinMode(configkey,INPUT); //设置按键引脚为输入
 pinMode(configRED,OUTPUT); //没连上无线网
 pinMode(configGREEN,OUTPUT); //连上无线网
 pinMode(TcpLED,OUTPUT); //连上OneNET的TCP
 pinMode(EdpLED,OUTPUT); //连上OneNET的EDP
}
void loop() {
 int buttonState = digitalRead(configkey);
 if(buttonState==0 && keyOK==1){ //按钮被按下时
     mySerial.print('+++');
     delay(100);
     mySerial.print('+++');
     delay(100);
     digitalWrite(TcpLED, HIGH);
     analogWrite(EdpLED,255);
     digitalWrite(configGREEN, HIGH);
      digitalWrite(configRED, HIGH);
     while (!doCmdOk('AT+CWSTARTSMART=3', 'OK',5)); //启动智能配网
     t1=0;
     Serial.println('Smartconfig Start');
     digitalWrite(testLED, HIGH);
     while (!doConfigOK('smartconfig connected wifi'));
     t1=0;
 if(link==1){
 Serial.println('do Config OK');
 digitalWrite(configGREEN, LOW);
 digitalWrite(testLED, LOW);
 while (!doCmdOk('AT+CIPSTART=\'TCP\',\'183.230.40.39\',876','CONNECT',5)); //OneNET的TCP透传
 t1=0;
 digitalWrite(TcpLED, LOW); //tcp连接指示灯亮
 Serial.println('TCP connect OK');
 while (!doCmdOk('AT+CIPMODE=1', 'OK',5)); //透传模式
 t1=0;
 while (!doCmdOk('AT+CIPSEND', '>',5)); //开始发送
 t1=0;
 link=1;
 edp_connect=0;
 keyOK=0;
 Serial.println('Start send');
 } else {
 Serial.println('do Config ERROR');
 digitalWrite(configRED, LOW);
 digitalWrite(testLED, LOW);
 }
 while (!doCmdOk('AT+CWSTOPSMART', 'OK',5)); //不管ESP8266有没有连上wifi，都要释放内存
 t1=0;
 }

等待串口命令结果函数


booldoCmdOk(String data, char keyword[], int timeout){      //给ESP8266发送AT指令，在次数timeout范围内回应正确就返回TURE
     bool result = false;
     if (data != ''){                    
        mySerial.println(data);    //发送AT指令
        Serial.print('SEND: ');
        Serial.println(data);
     }
     while (!mySerial.available());      // 等待模块回复
     delay(200);
     if (mySerial.find(keyword)){        //返回值判断
        Serial.println('do cmd OK');
        response=1;
        result = true;
     } else {
        Serial.println('do cmd ERROR');
        result = false;
     }
     while(mySerial.read()>= 0){}   //清空串口接收缓存
     delay(800); //指令时间间隔
     t1++;
     if(t1>=timeout){         //超过设定时间，跳出循环，并返回回应判断response的值
        result = true;
        response=0;
     }
     return result;
}

配网时等待串口回复函数


booldoConfigOK(char keyword1[]){ //开启智能配网
 bool result1 = false;
 linktime=0;
 while (!mySerial.available()){ // 等待模块回复,10秒内要配网完成
 t1++;
 delay(1000);
 if(t1 >= 10){
 linktime=1;
 link=0;
 result1 = true;
 Serial.println('Config timeout');
 break; //超过时间串口没收到信号就跳出
 }
 }
 if(linktime==0){
 delay(200);
 if (mySerial.find(keyword1)){ //返回值判断
 link=1;
 result1 = true;
 } else {
 link=0;
 result1 = false;
 }
 while(mySerial.read()>= 0){} //清空串口接收缓存
 delay(500); //指令时间间隔
 }
 return result1;
}

EDP连接

通过OneNET官网的库文件edp.c，可以很简单的连接到OneNET平台。当成功连接到平台时，会收到0x20 0x02 0x00 0x00，可以用这个信号来判断是否连接上。


if(link==1){               //当wifi连接上后，执行下面程序
    if (!edp_connect){
        while(mySerial.read()>= 0){}   //清空串口接收缓存
        packetSend(packetConnect(ID, KEY));             //发送EPD连接包
        while (!mySerial.available());                 //等待EDP连接应答
        delay(200);
        if ((tmp = mySerial.readBytes(rcv_pkt.data, sizeof(rcv_pkt.data))) > 0 ){    
          rcvDebug(rcv_pkt.data, tmp);
          if (rcv_pkt.data[0] == 0x20 && rcv_pkt.data[1] == 0x02 && rcv_pkt.data[2] == 0x00 && rcv_pkt.data[3] == 0x00)
          {
            edp_connect = 1;
            analogWrite(EdpLED,0);
            Serial.println('EDP connected.');
          }
          else
            Serial.println('EDP connect error.');
        }
        packetClear(&rcv_pkt);
      }
  }

光敏电阻

光敏电阻通过分压，并通过模拟口A0输入到pro mini，接线电路图如下：

通过分压后，读出的值在0~1024之间，数值越大，说明光线约弱，有点不太直观，于是我用个简单的函数将数值控制在0~100之间，并且数值越大，光线约强。


#define lightread A0 //光敏电阻读取的数值
ld_x=analogRead(lightread); //光敏电阻接收的信号，信号是模拟值
ld=(4490-4*ld_x)/49;

温湿度传感器

温湿度传感器DHT11接线如下图所示：


#include <dht11.h>     //使用DHT11的库文件
#define DHT11PIN A1    //DHT11温湿度模块数值
int wd;                //温度
int sd;                //湿度
int chk = DHT11.read(DHT11PIN);       //读DHT11
wd = (float)DHT11.temperature;        //获取温度
sd = (float)DHT11.humidity;           //获取湿度

上传数据到OneNET平台


if (edp_connect && trigger){
 Serial.print('temperature : '); Serial.println(wd); //串口打印温度
 Serial.print('humidity : '); Serial.println(sd); //串口打印湿度
 Serial.print('LigthRead_x : '); Serial.println(ld_x); //串口打印亮度（读值）
 Serial.print('LigthRead_y : '); Serial.println(ld); //串口打印亮度（计算值）
 Serial.println(' ');
 sprintf(wd1,'%d',wd); //int型转换char型
 sprintf(sd1,'%d',sd); //int型转换char型
 sprintf(ld1,'%d',ld); //int型转换char型
 packetSend(packetDataSaveTrans(NULL, 'tem', wd1)); //发送的数据必须为字符串
 delay(100);
 packetSend(packetDataSaveTrans(NULL, 'hum', sd1)); 
 delay(100);
 packetSend(packetDataSaveTrans(NULL, 'light', ld1));
 delay(2000);
 }

EDP下发控制命令

在OneNET平台开发者中心创建应用，在元件库里拉出一个开关按钮。按钮的EDP命令内容填datastr:{V}

接收EDP命令并解析的程序：


while(mySerial.available()){     
     readEdpPkt(&rcv_pkt);
     if (isEdpPkt(&rcv_pkt)){
        pkt_type = rcv_pkt.data[0]; 
        switch (pkt_type){
           case CMDREQ:
           char edp_command[50];
           char edp_cmd_id[40];
           long id_len, cmd_len, rm_len;
           char datastr[20];
           char val[10];
           memset(edp_command, 0,sizeof(edp_command));    //置0
           memset(edp_cmd_id, 0,sizeof(edp_cmd_id));      //置0
           edpCommandReqParse(&rcv_pkt,edp_cmd_id, edp_command, &rm_len, &id_len, &cmd_len);  //按照EDP命令请求协议，解析数据
           Serial.print('rm_len: ');
           Serial.println(rm_len, DEC);
           delay(10);
           Serial.print('id_len: ');
           Serial.println(id_len, DEC);
           delay(10);
           Serial.print('cmd_len: ');
           Serial.println(cmd_len, DEC);
           delay(10);
           Serial.print('id: ');
           Serial.println(edp_cmd_id);
           delay(10);
           Serial.print('cmd: ');
           Serial.println(edp_command);
           sscanf(edp_command,'%[^:]:%s', datastr, val);
           if (atoi(val) == 1){         //atoi()，int转换为char，把一个整数转换为字符串。
                Serial.println('LEDon');   // 使Led亮
                digitalWrite(testLED, HIGH);
           }
           else if(atoi(val) == 0){
                Serial.println('LEDoff');   // 使Led灭
                digitalWrite(testLED, LOW);
           }
           packetSend(packetDataSaveTrans(NULL,datastr,val)); //将新数据值上传至数据流
           break;
      default:
           Serial.print('unknown type:');
           Serial.println(pkt_type, HEX);
           break;
           }
      }
  }

最后的接线图：

电脑端界面：

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