阿里云IoT套件测试5：管理多个设备（单个ESP32） DF创客社区

本帖最后由 szjuliet 于 2019-5-30 10:55 编辑

管理多个设备（单个ESP32）

阿里云IoT套件测试1：开箱、软件安装及示例测试
阿里云IoT套件测试2：IoT平台注册、创建产品及设备
阿里云IoT套件测试3：创建物联网移动应用开发
阿里云IoT套件测试4：智能LED灯
阿里云IoT套件测试5：管理多个设备（单个ESP32）

依据Starter Kit for Aliyun IoT 教程测试：链接地址

感谢@绿水无痕的技术指导！！

演示视频

测试预期目标：

搭建一个模拟智能家居环境，实现以下功能：
FireBeetle连接了多个设备：灯、风扇和继电器
在一个APP中可以同时管理多个设备

所需元件：

DFR0478 FireBettle Board-ESP32（焊接排母）x1
DFR0483 FireBeetle Covers-Gravity Adapter Board（焊接排针）x1

DFR0031-R 数字食人鱼红色LED发光模块x1

DFR0017 继电器模块 x1
FIT0011 数字传感器连接线 x3
小风扇x1
智能手机 x1

说明：如果将继电器接上插座，就可以实现控制现实生活中的设备。智能插座的项目我在2016年指导学生小课题做过类似的项目，只是通信方式是BLE，使用的是Arduino101，移动端开发使用的是App Inventor。阿里云这个项目的继电器也可以这样来控制，因为时间关系，这一步我就省略了，做法是一样的。下面是Arduino101通过BLE控制电器开关的演示视频。

解决的主要问题

这个项目虽然看上去只是完成了一个简单的功能（实际上我刚开始也觉得这个目标应该很容易实现），但是做了以后才发现不容易。这个项目很是折腾了几天。教程给出的项目都是一个产品一个设备，每次只能控制一个设备。我的设想是控制多个设备。
1. 解决控制多个设备的控制问题：
我采用了一个产品下挂多个设备的方式。在云平台上使用在线模拟虽然可以控制所有设备的开关，但是在手机上却只能控制一个设备，观察串口监视器显示的publish的信息发现虽然控制了不同的设备，但是回调函数返回的topic都是第1个设备（LED）的。向技术人员@绿水无痕请教后对设置进行了修改，一个产品下只有一个设备，产品自定义功能全部归属到这个设备中，这样就保证subTopic和pubTopic都是唯一的，手机可以控制所有设备。
2. 解决控制的逻辑问题：
虽然可以控制多个设备，但是奇怪的是开启某个设备会把前面开的设备关掉，每次只能有一个设备处于开启的状态，这个和现实是有冲突的。和@绿水无痕多次沟通，在他的帮助下解决了问题。后面会详细说明。

以下是项目测试的详细步骤

一、阿里云IoT设置

实现单ESP32下控制多个设备按下面的流程来进行：
新建项目-->新建产品-->自定义功能（灯，风扇，插座）-->新增设备（一个）-->移动应用开发-->每个控制对应产品的一个自定义功能。

1. 新建项目：

登录阿里云并进入物联网平台控制台，在左侧导航栏选择开发服务->IoT Studio，单击新建项目，根据提示，填写信息。项目名称为“智能家居管理”

2. 新增（或导入已有）产品：

在左侧导航栏选择设备管理->产品，单击新增一个产品（或导入产品，如已有），根据提示，填写信息。产品名称为“智能家居”

3. 为产品添加自定义功能：

点击产品智能家居-->功能定义-->自定义功能-->添加功能，为智能家居添加属性：灯的状态，标识符为LightStatus，数据类型为bool（布尔型），0为关闭，1为打开，读写类型为“读写”

同样的方法添加三个自定义功能：风扇状态、插座状态、红外状态，标识符分别为LightFanStatus、RelayStatus、PIRStatus，数据类型为bool（布尔型），0为关（无），1为开（有），读写类型为“读写”。添加完后显示如下：

说明：这里添加了红外，是准备后面做智能防盗用的。

4. 新增设备：

在左侧导航栏选择设备管理->设备，单击新增设备，会自动生成一个设备。

设备生成后会出现在设备列表中

点击上图中右下角的“激活凭证”，可以查看凭证，将凭证复制并保存到安全的位置，我们在后面的程序中会用到这些凭证

5. 新增可视化应用：

在左侧导航栏选择推荐->移动应用开发，点击右方新增可视化应用，根据实际填写信息：

APP用户界面设置

为设备配置数据

在编辑中，点击首页模块-->列表页-->新增页面入口-->配置跳转链接，选择跳转到“智能家居管理”页面，修改标题和描述，上传自定义图片作为图标。

点击右上角构建-->Android构建，将APP打包并安装到手机上并运行。第一次运行需要输入用户名和密码，这个是在账号中设置：

二、线路连接
阿里云IoT套件测试5：管理多个设备（单个ESP32）图11

LED灯接D2，风扇接D4，继电器接D6

三、程序编写
选择样例文件中的任何一个进行改写。
改写的部分代码如下：

1. 定义3个设备的引脚
[mw_shl_code=cpp,true]#define LIGHT  D2
#define FAN D4
#define RELAY D6[/mw_shl_code]
2. 定义标识符对应每种物理设备
[mw_shl_code=cpp,true]/*需要操作的产品标识符*/
String Identifier_Light = "LightStatus";
String Identifier_Fan = "FanStatus";
String Identifier_Relay = "RelayStatus";[/mw_shl_code]
3. 三个设备的开关代码
[mw_shl_code=cpp,true]static void openLight(){
  digitalWrite(LIGHT, HIGH);
}
static void closeLight(){
  digitalWrite(LIGHT, LOW);
}

static void openFan(){
  digitalWrite(FAN, HIGH);
}

static void closeFan(){
  digitalWrite(FAN, LOW);
}

static void openRelay(){
  digitalWrite(RELAY, HIGH);
}

static void closeRelay(){
  digitalWrite(RELAY, LOW);
}[/mw_shl_code]
4. 修改回调函数
[mw_shl_code=cpp,true]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_Light];
  if(LightStatus == 1){
openLight();
  }else{
closeLight();
  }
  Serial.println("LightStatus:");
  Serial.println(LightStatus);

  const uint16_t FanStatus = root["params"][Identifier_Fan];
  if(FanStatus == 1){
openFan();
  }else{
closeFan();
  }
  Serial.println("FanStatus:");
  Serial.println(FanStatus);

  const uint16_t RelayStatus = root["params"][Identifier_Relay];
  if(RelayStatus == 1){
openRelay();
  }else{
closeRelay();
  }
  Serial.println("RelayStatus:");
  Serial.println(RelayStatus);

  String tempMseg_Light = "{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier_Light+"\":"+(String)LightStatus+"},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
  char sendMseg_Light[tempMseg_Light.length()];
  strcpy(sendMseg_Light,tempMseg_Light.c_str());
  client.publish(pubTopic,sendMseg_Light);

  String tempMseg_Fan = "{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier_Fan+"\":"+(String)FanStatus+"},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
  char sendMseg_Fan[tempMseg_Fan.length()];
  strcpy(sendMseg_Fan,tempMseg_Fan.c_str());
  client.publish(pubTopic,sendMseg_Fan);

  String tempMseg_Relay = "{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier_Relay+"\":"+(String)RelayStatus+"},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
  char sendMseg_Relay[tempMseg_Relay.length()];
  strcpy(sendMseg_Relay,tempMseg_Relay.c_str());
  client.publish(pubTopic,sendMseg_Relay);[/mw_shl_code]
5. 定义引脚输出模式
[mw_shl_code=cpp,true]  pinMode(LIGHT,OUTPUT);
  pinMode(FAN,OUTPUT);
  pinMode(RELAY,OUTPUT); [/mw_shl_code]

四、调试程序

在调试中会遇到很多错误，如编译错误，程序运行错误。编译错误比较好解决，程序运行错误就要仔细分析串口监视器的返回内容，查找错误原因。在DF给的KIT中有许多.h头文件，根据需要打开相应的头文件了解程序运行的机制，还可以根据错误返回信息查找头文件来找出错误原因。
阿里云IoT套件测试5：管理多个设备（单个ESP32）图13

这个错误可以看到是MQTT连接失败，rc=4，返回的错误代码是4，我们找到相应的头文件PubSubClient.h可以查看到返回代码4是凭证错误，也就是三联码：ProductKey，DeviceName和DeviceSecret中的一个或几个有问题，检查后发现确实有一个凭证是错的，修改后问题解决。从下图中可以看到返回代码所代表的含义：
阿里云IoT套件测试5：管理多个设备（单个ESP32）图12

MQTT连接超时 -4
MQTT连接丢失 -3
MQTT连接失败 -2
MQTT断开连接 -1
MQTT连接成功 0
MQTT连接协议错误 1
MQTT连接ClientId错误 2
MQTT连接不可用 3
MQTT连接凭证错误 4
MQTT连接未授权 5

进行在线模拟的时候发现虽然在平台上可以控制设备的开关，但是手机上只能控制灯的开关，其他两种设备无法控制，查看串口监视器发现回调函数返回的Topic是有问题的。这是因为我们在一个产品下有多个设备，这样造成Topic不唯一，解决方法是在一个产品下只增加一个设备，产品下面添加自定义功能，每个功能对应设备的一种属性。
阿里云IoT套件测试5：管理多个设备（单个ESP32）图15

按照上面的想法修改程序后，在线模拟以及手机都可以控制所有设备，但是奇怪的是在打开某个设备时也会关闭其他开着的设备，如下面的视频演示：

与@绿水无痕进行探讨，他分析原因应该是“LightStatus是ArduinoJson中的子对象，没法用containSkey判断，只能用root["params"]["LightStatus"]获取，如果没有的话自动返回NULL，会与Bool类型的0冲突，导致无法判断”，即每次发送命令时只有一个设备的状态被发送，另外两个没有发送，而没有发送系统返回null，即0。所以应付对其他两个设备采取关闭的操作，导致上面所演示的错误发生。

解决方法是引入3个变量来读取返回的topic里是否包含了对应的标识符，如果没有包含就不执行任何操作（保持设备原有的状态）；如果包含再判断返回来的值是1还是0，1就执行开启操作，0执行关闭操作。

修改回调函数：
[mw_shl_code=cpp,true]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 char* val1=root["params"][Identifier_Light];
  const char* val2=root["params"][Identifier_Fan];
  const char* val3=root ["params"][Identifier_Relay];
  if(val1!=NULL)
  {
   Serial.println("++++++++++");
   const uint16_t LightStatus = root["params"][Identifier_Light];
   if (LightStatus == 1){
      openLight();
   }else{
      closeLight();
      }
  String tempMseg = "{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier_Light+"\":"+(String)LightStatus+"},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
  char sendMseg[tempMseg.length()];
  strcpy(sendMseg,tempMseg.c_str());
  client.publish(pubTopic,sendMseg);
  }

  if(val2!=NULL)
  {
   Serial. println("----------");
   const uint16_t FanStatus = root["params"][Identifier_Fan];
   if (FanStatus == 1){
      openFan();
   }else{
      closeFan();
      }
  String tempMseg = "{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier_Fan+"\":"+(String)FanStatus+"},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
  char sendMseg[tempMseg.length()];
  strcpy(sendMseg,tempMseg.c_str());
  client.publish(pubTopic,sendMseg);
  }

  if(val3!=NULL)
  {
   Serial. println("**********");
   const uint16_t RelayStatus = root["params"][Identifier_Relay];
   if (RelayStatus == 1){
      openRelay();
   }else{
      closeRelay();
      }
  String tempMseg = "{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier_Relay+"\":"+(String)RelayStatus+"},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
  char sendMseg[tempMseg.length()];
  strcpy(sendMseg,tempMseg.c_str());
  client.publish(pubTopic,sendMseg);
  }
}[/mw_shl_code]

程序修改完后运行，执行开启设备命令后串口监视器如下：
阿里云IoT套件测试5：管理多个设备（单个ESP32）图14

提升
在现实家居生活中有多个设备，单用一个ESP32肯定是不够也不方便，可以用多个ESP32，每个ESP32下可以挂多个设备。每个ESP32程序结构大致一样，不需要做过多的修改。只需要在阿里云的项目中增加产品，每个产品对应一个ESP32即可。手头有FireBeetle，掌控板，Linkit7697，还有Obloq，ArduinoUNO WiFi，等有机会试验一下。

无力吐槽一下阿里云。这个平台目前还是不太稳定，总会有奇奇怪怪的问题出现：删除的设备在组件属性中还是会出现，即使更新并保存，过一会儿又恢复已删除的东西；打包的app运行后点进页面出现“访问发现错误，当前版本没有打包”，重新开发一个新的app才运行正常；23号更坑，打包的app一运行就闪退，换电脑，换手机，换网络，重新构建...试了各种方法仍然不行，24号早上才得知是阿里云本身出了问题，最近更新出了bug，这是得多大的bug，太不应该了啊！另外已经在线模拟或使用的app不能删除也是一个大槽点，太不方便了。
倒是DF的器材性能很稳定，尤其主控板连接很迅速，响应也很快。赞一个！！

阿里云IoT