【阿里云IoT使用教程4】ESP32与阿里云IoT平台通信 DF创客社区

wuji 发表于 2019-4-19 15:20:39

【阿里云IoT使用教程4】ESP32与阿里云IoT平台通信

本帖最后由 wuji 于 2019-5-11 10:32 编辑

ESP32与阿里云IoT平台通信
   本篇主要介绍物理设备与阿里云IOT平台之间的交互通信，如：通过阿里云平台点亮一颗LED灯，通过按钮改变阿里云IoT平台上的某个虚拟灯状态。所需材料阿里云IoT 入门套件x1    在开始之前，先下载阿里云IoT入门套件库文件及样例代码：    下载页面：https://www.dfrobot.com.cn/goods-1896.html
在开始之前，需要了解a. 产品标识符；b.上报（PubTopic）和订阅（SubTopic）TOPIC等信息。
产品标识符       为产品定义某个功能时，会同时为它定义一个标识符，相当于程序中的变量，通过改变它的值，执行相应的功能。       创建并获取方式：进入某个产品的产品详情页，点击功能定义，在自定义功能栏即可创建新功能或获取被创建的产品标识符。上报Topic    通过它，ESP32主控可以上报某个设备的属性（即更新阿里云IoT上某个设备的功能状态）到阿里云平台上。    获取方式：进入某个设备的设备详情页，选择Topic列表，即可找到发布（上报）TOPIC信息，如下图所示：

订阅Topic    通过它，会检测并接收到阿里云IoT向ESP32发送的指令，再通过数据格式解析从而操作ESP32上的某个设备。    获取方式：进入某个设备的设备详情页，选择Topic列表，，即可找到订阅TOPIC信息，如下图所示：
平台数据交互：    ESP32通过上报Topic将设备信息传送给阿里云IoT平台，通过订阅Topic接收来自阿里云IoT平台的指令。    而阿里云IoT可通过真实设备调试，设置并获取ESP32上设备的状态，可通过运行状态实时检测ESP32上报的数据。例：通过阿里云IoT平台点亮或熄灭LED灯，在阿里云IoT平台上实时检测真实设备按钮是否被按下。
准备工作    1.打开浏览器，输入网址iot.aliyun.com;    2.进入物联网平台控制台；    3.在产品栏创建一个名为智能家居（名字自取）的产品，如下图所示：

   4.为ESP32产品，定义一个名为LED开关的属性，标识符为LightSwitch,0代表关灯，1代表开灯，如下图所示：

   5.在智能家居产品下挂载一个设备名为ESP32（名字自取或不填）的设备，如下图所示：

   得到ESP32设备的设备证书信息，如下图所示：

   7.将LED灯连接到插有FireBeetle扩展板的ESP32的D2口，将按钮连接到扩展版的D3口，连接如下图所示：

   8.向ESP32主控烧录程序。    由此准备工作即完成，接下来就是如何用搭建好的平台来实现物理设备同阿里云IOT平台上的通信。

如何通过阿里云IoT平台点亮一颗LED灯？       在产品栏找到上面创建的智能家居产品，单击其后的查看按钮，如下图所示：

      在弹出的产品详情页页面，点击在线调试，如下图所示：

      点击前往查看，进入如下所示页面

   选择ESP32设备，进入在线调试页面，选择调试真实设备，如下图所示

   如果真实设备没有连接上阿里云平台，其功能，方法框都是灰色的，无法使用，如下图所示：

当真实设备上线后（即连接到阿里云平台上的某个虚拟设备后），即可调试真实设备了，选择LED开关功能，选择设置，如下图所示：
   点亮LED灯，将标识符LightSwitch1的值变为1，再单击发送指令，即可点亮LED灯，如下图所示：

      关LED灯，将标识符LightSwitch1的值变为0，再单击发送指令，即可熄灭LED灯，如下图所示：

如何在阿里云IoT平台上实时检测按钮是否被按下？    在设备列表栏，找到创建的ESP32设备，点击其后的查看按钮，如下图所示：

      进入设备详情页，点击运行状态，开启实时刷新，如下图所示：

   当按钮按下时，会发现LED开关数据变为1，如下图所示：

   当按钮按松开时，会发现LED开关数据变为0，如下图所示：

注：虽然阿里云平台上，设备ESP32中LED开关的状态值发生了改变，但是物理设备上的LED灯，并不会随着按钮的状态而改变。因为阿里云IoT平台上没有创建当检测到设备状态发生改变后，自动下发指令到ESP32设备上的服务。
      以上2个例子（1.调试真实设备；2运行状态实时刷新）简单的实现了真实设备同阿里云IoT平台的交互。下一篇，将会讲述：如何通过阿里云平台，让按钮开关LED灯（需要在阿里云平台上搭建服务）。
扩展：
Arduino程序的逻辑：
   1.将D2（LED）设置为IO输出，并输出低电平（默认关LED）；    2.将D3（BUTTON）设置为IO输入，初始状态为低（按钮松开）    3.连接WiFi；    4.通过设备证书信息、域名、端口号连接上阿里云平台；（实现MQTT连接）    5.通过产品表示符、上报和订阅Topic与阿里云平台通信；（实现MQTT通信）    6.上报LED灯初始状态。    7.等待订阅和按钮状态改变时间发生。
MQTT通信程序逻辑功能：
   a.ESP32接收并解析阿里云IoT平台下发的指令，若检测到标识符为0，则执行关灯指令，为1则执行开灯动作，且当LED灯状态发生改变（从亮到灭，或从灭到亮）时才上报LED灯状态；    b.当ESP32检测到按钮状态（松开、按下）发生改变时，发送改变LED灯状态的指令给阿里云平台。                按下：LED开关状态值变为1                松开：LED开关状态值变为0 即只有ESP32检测到按钮或灯的状态发生改变后，才上报数据给阿里云平台。
详细代码如下：#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <ArduinoJson.h>
#include "DFRobot_Aliyun.h"

#define LEDD2
#define BUTTON D3

/*配置WIFI名和密码*/
const char * WIFI_SSID = "host";
const char * WIFI_PASSWORD = "123456789";

/*配置设备证书信息*/
String ProductKey = "**********";
String ClientId = "12345";/*自定义ID*/
String DeviceName = "*************";
String DeviceSecret = "******************";

/*配置域名和端口号*/
String ALIYUN_SERVER = "iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com";
uint16_t PORT = 1883;

/*需要操作的产品标识符*/
String Identifier = "LightSwitch";

/*需要上报和订阅的两个TOPIC*/
const char * subTopic = "***************************";//****set
const char * pubTopic = "**************************";//******post

DFRobot_Aliyun myAliyun;
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

/*ButtonState、LEDState用来存储LED灯同BUTTON按钮的当前值*/
uint8_t ButtonState = 0;
uint16_t LEDState = 0;
static void openLight(){
digitalWrite(LED, HIGH);
}

static void closeLight(){
digitalWrite(LED, LOW);
}

void connectWiFi(){
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(WIFI_SSID);
WiFi.begin(WIFI_SSID,WIFI_PASSWORD);
while(WiFi.status() != WL_CONNECTED){
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println();
Serial.println("WiFi connected");
Serial.print("IP Adderss: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}

void callback(char * topic, byte * payload, unsigned int len){
Serial.print("123");
Serial.print("Recevice [");
Serial.print(topic);
Serial.print("] ");
for (int i = 0; i < len; i++){
Serial.print((char)payload);
}
Serial.println();
StaticJsonBuffer<300> jsonBuffer;
JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject((const char *)payload);
if(!root.success()){
Serial.println("parseObject() failed");
return;
}
const uint16_t LightStatus = root["params"];
if(LightStatus == 1){
openLight();
}else{
closeLight();
}
/*当LED灯的状态发生改变后，则上报LED灯的当前状态*/
if(LightStatus != LEDState)
{
   LEDState = LightStatus;
   String tempMseg = "{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier+"\":"+(String)LightStatus+"},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
   char sendMseg;
   strcpy(sendMseg,tempMseg.c_str());
   client.publish(pubTopic,sendMseg);
}
}

void ConnectAliyun(){
while(!client.connected()){
Serial.print("Attempting MQTT connection...");
/*根据自动计算的用户名和密码连接到Alinyun的设备，不需要更改*/
if(client.connect(myAliyun.client_id,myAliyun.username,myAliyun.password)){
   Serial.println("connected");
   client.subscribe(subTopic);
}else{
   Serial.print("failed, rc=");
   Serial.print(client.state());
   Serial.println(" try again in 5 seconds");
   delay(5000);
}
}
}
void setup(){
Serial.begin(115200);
/*将LED（D2）设置为IO输出，BUTTON（D3）设置为IO输入*/
pinMode(LED,OUTPUT);
pinMode(BUTTON,INPUT);

/*连接WIFI*/
connectWiFi();

/*初始化Alinyun的配置，可自动计算用户名和密码*/
myAliyun.init(ALIYUN_SERVER,ProductKey,ClientId,DeviceName,DeviceSecret);

client.setServer(myAliyun.mqtt_server,PORT);

/*设置回调函数，当收到订阅信息时会执行回调函数*/
client.setCallback(callback);

/*连接到Aliyun*/
ConnectAliyun();

/*开机先关灯*/
closeLight();
/*保存BUTTON按钮的初始值状态*/
ButtonState =digitalRead(BUTTON);
//Serial.print("ButtonState:");
//Serial.println(ButtonState);
/*上报关灯信息*/
client.publish(pubTopic,("{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier+"\":0},\"method\":\"thing.event.property.post\"}").c_str());
}

void loop(){
if(!client.connected()){
ConnectAliyun();
}
uint8_t ButtonValue = digitalRead(BUTTON);
/*如果检测到按钮的状态发生了改变，则发送指令到阿里云平台以更新设备信息*/
if (ButtonValue != ButtonState)
{
/*保存按钮的当前状态*/
ButtonState = ButtonValue;
/*按下：发送开灯指令，阿里云IoT上的相应设备状态变为1；松开：发送关灯指令，阿里云IoT上的相应设备状态值变为0，只需改变Identifier后的值*/
String tempMseg = "{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier+"\":"+(String)ButtonState+"},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
char sendMseg;
strcpy(sendMseg,tempMseg.c_str());
client.publish(pubTopic,sendMseg);
delay(1000);
}
client.loop();
}

刁雷发表于 2019-4-28 15:59:18

阿里云物联网平台花钱么。。。。

wuji 发表于 2019-4-29 09:08:35

刁雷发表于 2019-4-28 15:59
阿里云物联网平台花钱么。。。。

套件用的是免费的

刁雷发表于 2019-4-29 13:12:39

wuji 发表于 2019-4-29 09:08
套件用的是免费的

好的谢谢

DFlc 发表于 2019-5-23 22:23:48

这咋搞？

RiesenQiao 发表于 2019-10-10 11:05:39

如果不需要写死WiFi SSID和密码，要怎么写呢？

DFHk-0ykaN8 发表于 2020-3-4 16:08:46

请问楼主物联网的开通是否收费，个人能够负担得起吗？

冬歌发表于 2020-3-9 14:23:08

请问楼主真实设备一直不在线是怎么回事啊

wxyaoo 发表于 2020-4-1 11:00:50

我测试着这个程序灯不能一直亮，在线模拟发一次信号，亮一次就灭了。把这个程序注释掉就没事了，什么原因

沈世安 发表于 2020-12-4 17:05:57

Attempting MQTT connection...failed, rc=2 try again in 5 seconds

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