阿里云IoT灯光控制 DF创客社区

阿里云IoT之灯光控制

   寒冷的冬季，你躺在床上，睡意正浓，突然门缝传来一丝丝灯光，你才发现客厅灯没关，此时你是否想要一个意念就能让灯关。随着物联网概念的提出，万物联网，万物通信成了必然趋势，它虽不能实现意念控制灯的亮灭，但可以辅助我们，通过移动物体（如手机等）远程控制灯的亮灭，监控灯的工作状态，这样你就可以随时随地检测灯工作状态，并根据情况操作灯，而无需走到客厅的开关的位置来关灯了。怎么样，是不是很方便，那如何搭建这样能随时随地监测和控制灯的系统呢？
   上述内容提到了一个很重要的概念“物联网”，那么，什么是物联网呢？简而言之，就是万物联网，万物之间建立通信，实现物与物之间的交流，这个物不是指物体，而是包括物体，生命体在内的世界上各式各样的能具体化的事物个体，如一个人，一只鸟，一条鱼，一个杯子，一本书……。说到这里，估计大家都明白了，要实现随时随地监测和控制灯，就要解决3个关键点：
 a. 能上网的移动控制设备；
 b.灯设备连接到网络上；
 c.灯设备与手机建立网络通信连接。
一看到这3个关键点，相信有的小伙伴已经想到了，那就是可以通过手机App WiFi控制灯的亮灭。但是，对于非专业开发人员的小伙伴来说，不论是开发一个手机App，还是通过WiFi搭建手机与灯的连接，都是令人头痛甚至望而生畏的问题。不过现在不用担心了，DFRobot和阿里云IoT为我们解决了这个难题。
   DFRobot是中国领先从事开源硬件、机器人产品和创客教育的高科技企业。旨在通过提供创新的工具和内容，让全球创客们能更容易将创意变成现实。我们可以借助DFRobot的FireBettle系列ESP32主控，扩展板以及Gravity传感器系列的LED灯等工具以及Arduino软件来搭建软硬件平台。
   阿里云IoT致力于实现万物互联的美好世界，为生态合作伙伴提供基于云端一体化、安全物联网基础平台等，在通过该平台高效连接，管理设备的同时，其开放能力使合作伙伴更高效、低成本地构建各种创新的物联网应用场景。通过它用户可以自己搭建简单的移动APP，再通过手机微信扫描该App的二维码，就可搭建简单的移动应用App，而无需开发技巧。
   此篇重点来了，该应用教程主要介绍了，如何用DFRobot的FireBettle系列的ESP32主控和Gravity系列的LED灯，搭配阿里云IoT平台实现用手机App随时随地远程地控制LED灯亮灭的操作。
好了，废话不多说了，下面就介绍智能灯光的应用教程吧！

所需材料

FireBeetle Board-ESP32主控 x1

FireBeetle Gravity扩展板 x1
数字食人鱼红色LED发光模块 x1
智能手机 x1

制作步骤

在制作之前，先下载并安装下列依赖库：

DFRobot_Aliyun.rar

pubsubclient.rar

ArduinoJson-master.rar

该应用主要分为2个部分：

一部分是在阿里云IoT上建立产品之间的连接，并生成App二维码，共手机端用户下载；

另一部分是让连接到ESP32主控上的灯上网，并建立和阿里云IoT平台的连接。

一、在阿里云IoT平台上建立LED灯与手机App的联系

准备工作

1. 注册并登录阿里云账号

打开谷歌浏览器，输入网址http://iot.aliyun.com，出现图1所示界面，点击该界面右上角的【登录】按钮，再点击【密码登录】框的“免费注册”选项即会出现如图2所示的注册界面，如果已有账号直接登录即可。

图1 阿里云IoT主界面

图2 阿里云IoT账号注册界面

2.进入阿里云IoT的物联网平台页面

登录完成后，会进入上图1所示的阿里云IoT主界面，点击如图3所示的【设备接入】”按钮，会跳转到“物联网设备接入”界面，如果是第一次进入，这个按钮应该是【立即开通】，根据要求开通就好了，是免费的。而已经开通了的用户会直接进入图4界面，点击【管理控制台】按钮即可进入物联网平台界面，如图5所示，

果你此前没有创建任何产品，其产品列表处会显示“没有找到产品”，用户可以在该界面完成产品，设备的创建，以及开发相应的开发服务

图3 设备接入进入界面

图4 物联网设备接入界面

图5 物联网平台界面

以上均为准备工作，主要目的是能成功进入【物联网平台】界面，接下来就是在该界面实现产品的创建，设备的创建，以及开发移动App项目。

创建产品

该步骤主要分为2部分：

创建并完善产品信息；

定义产品的功能。

1.创建名为“智能灯光系统”的产品

登录阿里云账号后，直接进入阿里云IoT的物联网平台界面，具体进入方法参考“进入阿里云IoT管理控制台界面”小节；选择物联网平台页面左侧导航栏上的设备管理>产品，在产品管理页面，单击创建产品；选择高级版，单击下一步。具体设置参考图6。

图6 产品创建页面

根据页面提示设置参数，创建一个产品名为“智能灯光系统”的产品，如图7所示，并单击完成。产品创建完成后，将自动出现在产品列表中。

图7 产品信息填写界面

2.定义产品功能

为“智能灯光系统”产品添加一个功能名为“工作状态”，产品标识符为“LightStatus”的属性。在产品列表中，找到名为“智能灯光系统”的产品，单击查看，进入产品详情页；在产品详情页中单击功能定义；在自定义功能栏，单击添加功能；设置属性，将LED灯的工作状态定义为产品属性，0表示灯灭，1表示灯亮。具体设置参考图8，单击确定。功能添加完成后，将自动出现在自定义功能列表中，用户可在该处查看产品的标识符“LightStatus”。

图8 添加产品功能界面

如此，一个名为“智能灯光系统”的产品就创建好了，此步骤中，用户要留意产品的标识符“LightStatus”，以供Arduino编程所用。

为产品添加设备

该步骤主要是为已经创建的产品添加设备，即将一个或多个设备挂载在某个产品上。

1. 挂载名为“Family_Light”的设备

在“智能灯光系统”产品下挂载名称为“Family_Light”的设备。选中左侧导航栏的设备管理>设备，进入设备管理页面；单击添加设备，选中之前创建的产品，并输入设备名称“Family_Light”,如图9所示，单击确认。记录设备证书内容。设备证书包含的ProductKey、DeviceName和DeviceSecret ，是设备后续与物联网平台交流的重要凭证，请妥善保管。设备挂载完成后，将自动出现在设备列表中。

图9 设备添加界面

至此，产品“智能灯光系统”下就挂载了一个设备名为“Family_Light”的设备。

手机App开发服务

如今，设备灯已经创建完毕，接下来就该准备一个App来控制设备了，该步骤主要分为3部分：

新建项目；

导入产品与设备；

创建移动应用开发。

1.新建项目

新建一个项目名为“智能灯光管理”的项目。选中“物联网平台”页面左侧导航栏的开发服务，进入物联网开发页面，单击右侧项目列表的新建项目，填写完成后，具体设置参考图10，单击确定后，新建的“智能灯光管理”项目会自动出现在项目列表中。

图10 项目信息填写界面

2.导入产品和设备

将刚才创建的“智能灯光系统”产品和“Family_Light”设备导入新建的“智能灯光管理”项目中。单击“智能灯光管理”项目的查看按钮，进入“智能灯光管理”项目管理页面；单击右上角的导入产品，选中“智能灯光系统”产品，单击导入，如图11所示。导入成功后，关联设备和关联产品的数字会发生变化。

图11 产品导入选择界面

3.创建移动应用开发

该步骤主要分为5部分：App的UI界面拖建；关联设备与UI控件；App首页路由配置；账号用户添加；手机App发布。

搭建App名为“家庭灯控制”App的UI界面

选中“智能灯光管理”项目左侧导航栏的移动应用开发，单击新增移动应用，选择可视化搭建，新建一个应用名为“家庭灯控制”的App，单击完成，具体参考图12选中弹出的模板Link Develop公版应用，进入“家庭灯控制”移动应用页面。

图12 “家庭灯控制”移动应用创建

选中左侧导航栏的自定义页面>自定义新增页，编辑，将其修改为“家庭灯控制页面”，接下来就是用鼠标将左侧导航栏的可视化组件拖动到中间的“家庭灯控制页面”中去，组件的具体用法，可自行浏览右下角的如何使用组件？，图片参考如图13所示，最终设计的UI界面如图14所示：

图13 家庭灯控制移动应用管理页面

图14 “家庭灯控制”应用UI设计图

关联产品设备与UI控件

此步骤主要是将旨在“家庭灯控制页面”所示的“指示灯”，“开关”等控件与“Family_Light”设备关联起来，达到通过UI界面监测和控制 “Family_Light”设备的工作状态。

组件的拖动及参数设置这里就不多说了，下面主要介绍一下如何将“指示灯”，“开关”等控件与“Family_Light”设备关联起来？选中的“家庭灯控制页面”的指示灯控件，再单击右侧栏的数据选项；点击链接，选中“Family_Light”设备选项，点击确定，选中展示数据框里的“工作状态”选项，保存，及成功将“指示灯”控件与“Family_Light”设备关联，如图15所示。“开关”控件的关联方式同“指示灯”控件一致，如图16所示：

图15 关联“指示灯”控件与“Family_Light”设备

图16 关联“开关”控件与“Family_Light”设备

App首页路由配置

该步骤主要是配置App的跳转页面，设置了后，就可以通过它跳转到上述的“家庭灯控制页面”界面。

选中“家庭灯控制”移动应用页面左侧导航栏的模板页面>首页，单击右侧栏的新增页面路由，根据要求填写，如图17所示，这里的标题相当于App的导航栏。

图17 App首页导航栏配置

账号用户添加

该步骤添加用户的账户和密码，主要是为“家庭灯控制”App首次登录时所用。

选中“家庭灯控制”移动应用页面左侧导航栏的账号，单击添加用户，如图18所示，按要求填写信息，记住账号（手机号）和密码。

图18 账号添加页面

手机App发布

“家庭灯管理”App开发完成后，点击发布后，用户即可将其下载到手机上。

点击右上角的发布到线上选项，根据你的手机系统选择Android发布或iOS发布如下图19所示，单击我只想自己使用，单击随机生成，单击下一步，然后耐心等待打包，最终会形成如图20所示的二维码，此时用户可通过手机微信扫描该二维码，即可下载安装该App。

图19 App发布

图20 App微信二维码图

手机App安装后完成后，如图21所示：

图21 “家庭控制灯”App安装完成

由此，一个名为“家庭灯控制”的App即开发完成，可投入使用，首次安装，需登录，账号和密码就是刚才设置的账号和密码，具体参考“账户用户添加”小节。接下来，就是修改Arduino程序，并将程序下载到ESP32主控上，即可打开手机App实现对LED灯的控制了。

二、建立物理设备LED灯和阿里云IoT平台的连接

第一步已经建立了LED灯虚拟设备同App的联系，第二步就是将我们的LED灯设备关联到上一步建立的虚拟设备上，这就需要借助到我们的Arduino平台了。

为了让连接到ESP32的LED灯上网，我们需要借助ESP32的WiFi模块，为此我们需要配置WiFi的名称和密码，这个WiFi和密码的配置就不多赘述了，把你家庭的WiFi名和密码替换到如图22所示的“配置WiFi和密码”项中即可；网络配置完毕后，我们需要建立物理设备LED灯同阿里云IoT虚拟设备的联系，为此我们需要配置如下几点：u设备证书信息；v产品标识符；w 上报和订阅TOPIC。接下来，是介绍如何从阿里云IoT上获取这些信息，获取后，将信息在如图22所示的程序中修改即可。

图22 设备灯demo信息修改示意图

1.设备信息获取

该设备信息主要需要获取以下3种元素：ProductKey；kDeviceName；lDeviceSecret。

上述3种信息，可在“设备管理”创建的Family_Light设备中查看。进入“物联网平台”页面，选择设备管理>设备，单击“Family_Light”设备名选项后的查看按钮，进入设备详情页，单击设备信息，即可查看ProductKey、DeviceName和DeviceSecret，如图23所示。具体查看可参考“为产品添加设备”小节。

图23 设备信息获取页面

2.产品标识符获取

该产品标识符，就是为产品定义功能时，你自定义的标识符，可在“产品管理”的“功能定义页”页面查看。选中设备管理>产品，单击查看，单击功能定义，如图24所示，具体可参考“定义产品的功能”小节。

图24 产品标识符获取页面

3.上报和订阅TOPIC获取

该信息可在设备详情页内查看，进入设备详情页，单击Topic列表，即可看到如图25所示的页面，它显示的是“发布”和“订阅”，那个“上报”对应“发布”。

图25 上报和订阅信息获取页面

最后，将上述获取的信息，复制粘贴到Arduino程序中，再将程序上传至连接有LED灯的ESP32设备上，复位，此时打开手机手机App上的“家庭灯控制”App即可自由控制LED灯的亮灭了，如下图26所示，至此，一个用手机App随时随地控制LED灯的项目即开发完成。

图26 手机控制LED灯图

程序代码

[mw_shl_code=cpp,true]#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <ArduinoJson.h>
#include "DFRobot_Aliyun.h"

#define BEDROOD_LIGHT  D2

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

/*配置设备证书信息*/
String ProductKey = "you Product Key";
String ClientId = "12345";/*自定义ID*/
String DeviceName = "you Device Name";
String DeviceSecret = "you Device Secret";

/*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 = "you Identifier";

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

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

static void openLight(){
  digitalWrite(BEDROOD_LIGHT, HIGH);
}

static void closeLight(){
  digitalWrite(BEDROOD_LIGHT, 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("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"][Identifier];
  if(LightStatus == 1){
openLight();
  }else{
closeLight();
  }
  String tempMseg = "{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier+"\":"+(String)LightStatus+"},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
  char sendMseg[tempMseg.length()];
  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);
  pinMode(BEDROOD_LIGHT,OUTPUT);

  /*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();

  /*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();
  }
  client.loop();
}[/mw_shl_code]