【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——4.ESP32E数据...

【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——4.Mind+Mixly双平台ESP32数据上云及云端可视化实时展示

       原文链接   https://mp.weixin.qq.com/s/r_NeJdPoio9IVselx6Ru1Q

       本系列以户外智慧农场项目实战为项目式学习PBL案例，主要讲解ESP32主控板与阿里云物联网平台的通讯过程。当然，本文的使用方法理论上通用于所有ESP32主控，我们也开源了Mind+和米思齐Mixly双平台的阿里云物联网平台图形化库。大家可以在如下仓库找到：

Mixly阿里云物联网平台MQTT图形化库：
https://gitee.com/LNSFAIoT/Mixly-Alibaba-Cloud-IoT-Platform-MQTT-graphical-library.git

Mind+阿里云物联网平台JSON解析图形化库：
https://gitee.com/LNSFAIoT/Mindplus-Alibaba-Cloud-IoT-Platform-JSON-parsing-graphical-library.git

Mind+多合一空气质量传感器（RS485）图形化库：
https://gitee.com/LNSFAIoT/mindplus-all-in-one-air-quality-sensor.git

Mind+多合一土壤传感器（RS485）图形化库：
https://gitee.com/LNSFAIoT/mindplus-all-in-one-soil-sensor.git

Mind+多合一气象传感器（RS485）图形化库：
https://gitee.com/LNSFAIoT/mindplus-all-in-one-weather-sensor.git

本系列将会有：
1、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——阿里云物联网平台的开通与云端可视化应用的新建
https://mp.weixin.qq.com/s/avKWJHNvnPeFsdEXUBByjw
2、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——产品与设备的新建及与云端可视化应用的关联
https://mp.weixin.qq.com/s/mH4bRSf93QC4Jhhd5ci2mQ
3、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——云端应用可视化页面开发及设备数据源的配置与调试
https://mp.weixin.qq.com/s/5OT57-_QlN7lwRMWvey4lw
4、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——Mind+Mixly双平台ESP32数据上云及云端可视化实时展示
https://mp.weixin.qq.com/s/r_NeJdPoio9IVselx6Ru1Q
5、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——天气预报API接口对接https://mp.weixin.qq.com/s/jditkIEd-UK6cSQyCC_-Eg
6、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——文本与图片、背景云端响应
https://mp.weixin.qq.com/s/eIozKfmCBo8Afp5QoorqWQ7、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——Mind+Mixly双平台RS485工业级多合一空气质量传感器数据上云及云端可视化实时展示
https://mp.weixin.qq.com/s/ZEUEEo91pBoxjRlhjGzrjA
8、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——Mind+Mixly双平台RS485工业级多合一土质检测传感器数据上云及云端可视化实时展示
9、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——Mind+Mixly双平台RS485工业级多合一气象传感器数据上云及云端可视化实时展示
10、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——植物园花果识别与云端实时同步
11、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——云端视频流直播
12、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——图表、二维数据表等可视化应用
13、【PBL项目实战】户外智慧农场项目实战系列——Mind+Mixly双平台LED屏本地大屏显示


       本系列以乐鑫目前主推的ESP32E主控为例，ESP32E同时支持Mind+和Mixly双平台图形化编程，并且价格低廉，是入门物联网学习的绝佳硬件平台之一。
       Mind+选择【Firebeetle ESP32-E】主控，如图1所示。

图1 Mind+主控选择Firebeetle ESP32-E

       Mixly选择【Arduino ESP32】系列后，选择页面右上角的【ESP32 Dev Module】板卡，如图2所示。

图2 Mixly主控选择Arduino ESP32

• 程序详解
  

       1.导入库
      
       选择Mind+扩展功能

       在Mind+上传模式下，点击代码编辑页面的左下角【扩展】按钮。

图3 Mind+上传模式界面

       在【网络服务】下点击【MQTT】和【Wi-Fi】。

图4 网络服务选择MQTT和Wi-Fi

       Mixly导入我们提供的阿里云物联网平台MQTT图形化库

       注意，我们的库目前需要从本文最上方的gitee链接下载并手动导入，目前开放了本案例需要用的WiFi和阿里云MQTT库。其他的库也会随着本系列的连载陆续开源的，有需要合作使用的可以联系我们。
       打开Mixly编辑界面左上角的【设置】，点击【管理库】。

图5 点击【管理库】

       选择【库管理器】的【导入库】，选择弹窗的右上角的【本地导入】（即红色箭头指向的红色框处），导入上一步下载好的库文件中的【 LNSFAIoT_MQTT_Mixly.xml 】文件即可，如图6所示。

图6 本地导入库文件

       从左侧导入的库文件列表可以看到已经有【岭师人工智能素养教育共同体】的库文件，其下有多种不同类型的积木，从其中任意拖拽出积木至画布中，如图7所示可以看到右侧的代码区有代码生成，即导入成功。

图7 成功导入库文件

       2.初始化WiFi

       ESP32与阿里云物联网平台的数据交互通常是基于MQTT协议进行通讯的。而MQTT协议是基于WiFi网络的数据传输协议。所以在程序初始化在最开始，我们需要设置好要连接的WiFi信息（务必注意的是主流的ESP32系列目前只兼容2.4GHz的WiFi网络）。

      Mind+

       从Mind+编辑界面左侧的【网络服务】中找到【Wi-Fi】，然后选中所需的积木将其拖拽至画布中。
       WiFi初始化代积木的编写如图8所示，在Wi-Fi第一句初始化中需要填入自己的热点的名称和密码。
       注意：热点需要是2.4G的，且热点名和密码不能含有中文和特殊符号，否则无法连接上。

图8 Mind+ WiFi初始化代码

       Mixly

       从Mixly编辑界面左侧的【岭师人工智能素养教育共同体】中找到【物联网平台】下的【WiFi】，然后选中所需的积木将其拖拽至画布中。
       同样需要填好自己热点的名称和密码，WiFi积木的编写如图9的红色框5所示。

图9 Mixly WiFi初始化代码

       3.初始化MQTT

       （1）获取三元组

       初始化阿里云MQTT的三元组(ProductKey、DeviceName、DeviceSecret)需要在阿里云IoT Studio平台上获取。

       Mind+

       从Mind+编辑界面左侧的【网络服务】中找到【MQTT】，然后选中所需的积木将其拖拽至画布中，Mind+的MQTT初始化代码编写如图10所示。

图10 Mind+ MQTT初始化

       Mixly

       从Mixly编辑界面左侧的【岭师人工智能素养教育共同体】库中找到【物联网平台】下的【阿里云】，然后选中第一个阿里云初始化积木将其拖拽至WiFi下拼接。MQTT积木的编写如图11的红色框5所示。

图11  Mixly初始化阿里云三元组

       如图12所示，找到【设备列表】页面（可从https://studio.iot.aliyun.com/projects 选择您需要绑定的项目进入），本例程选择lnsfaiot_farm项目。

图12 项目管理界面

       进入项目后，可以通过左侧点击【设备】找到【设备列表】，从设备列表中点击该设备记录中最右侧的【查看】（蓝色字样），如图13所示箭头指向的红色方框。

图13 设备管理页面

       点击查看【DeviceSecret】，如图14所示箭头指向的红色方框。

图14 查看三元组

       将获取的三元组分别复制、粘贴按照对应关系填入初始化MQTT积木的参数ProductKey、DeviceName、DeviceSecret输入框中。
       注意：三元组的各个属性需要与阿里云初始化积木中的属性内容一致！

       Mind+

       Mind+的初始化积木与平台上的设备证书之间的对应关系如图15所示。

图15 Mind+三元组对应关系

       MQTT始化代积木的编写如图16所示，在MQTT第一句初始化中【物联网平台】下拉列表选中【阿里云】，参数中【服务器地址】不需要修改，三元组(ProductKey、DeviceName、DeviceSecret)需要填入图15中复制的三元组数据。
       注意：不要有多余的空格和字符，注意检查。

图16 Mind+三元组

       Mixly

       Mixly的初始化积木与平台上的设备证书之间的对应关系如图17所示。

图17 Mixly三元组对应关系

       MQTT始化代积木的编写如图18所示，在MQTT初始化中三元组(ProductKey、DeviceName、DeviceSecret)需要填入图17中复制的三元组数据。

图18 Mixly三元组

       （2）Topic 信息

       初始化MQTT的Topic列表同样需要在阿里云IoT Studio平台上获取。
       找到【产品】页面（可从图12所标注的方式进入），通过左侧点击【产品】找到【产品列表】，从产品列表中点击指定产品记录中最右侧的【查看】（蓝色字样），如图19所示箭头指向的红色方框。

图19 产品页面

       在【产品详情】页中，点击【Topic 类列表】查看，如图20中的红色框1、2所示。
       本范例的Mind+ MQTT初始化阿里云平台的Topic积木只需要使用物模型通信Topic。其中设备上报数据至云端选择描述是【设备属性上报】的语句，而云端响应动作下发至设备选择描述是【设备属性设置】语句。如图20红色框3、4所示，本范例选择设备属性上报。

图20 获取Topics

       这里我们使用【/sys/hj06uL7wcD6/${deviceName}/thing/event/property/post】Topic语句作为订阅Topic。
       其中${deviceName}需要修改为步骤（1）所获取的三元组中的设备名，即DeviceName，所以修改后的订阅Topic应为【/sys/hj06uL7wcD6/farm/thing/event/property/post】，不修改则无法进行上报或设置。

       Mind+

       Mind+的MQTT初始化参数积木中需要初始Topic_0，将上面由图20获得的订阅Topic填入如图21红色框位置。

图21 Mind+填写Topic_0

       Mixly

       Mixly的MQTT初始化参数积木中需要初始主题Topic，将上面由图20获得的订阅Topic填入下图22红色框中的Topic_0位置。

图22 Mixly填写Topic_0

      
       4.数据上云

       （1）导入第三方用户库

       上报至阿里云的参数包装成阿里云JSON格式，网上有些JSON格式的积木仅支持单参数上报，而我们自己基于Mind+官方支持的阿里云物联网平台MQTT功能编写的阿里云物联网平台JSON解析图形化库，支持多参数并发上报以及数据下发，支持Mind+和Mixly双平台图形化编程。
       阿里云物联网平台JSON解析图形化库目前已开发，可前往gitee进行下载，文章开头有相应的下载地址。

       Mind+

       在Mind+【扩展】中的【用户库】进行阿里云物联网平台JSON解析积木的导入有2种方式：

• 方法1
  

       利用gitee网址复制在Mind+用户库搜索栏中进行在线下载。
       阿里云物联网平台JSON解析：
       https://gitee.com/LNSFAIoT/Mindp ... aphical-library.git

图23 在线下载

• 方法2
  

       选择直接下载可导入文件.mpext 文件，直接外部导入 。
       阿里云物联网平台JSON解析：
       lnsfaiot-aliyunjson-thirdex-V0.0.2.mpext

图24 本地导入

       导入成功界面如图25所示。

图25 成功导入用户库

       （2）编写图形化代码

       Mind+

       从Mind+编辑界面左侧的【网络服务】中找到【MQTT】，然后选中【MQTT发送消息】的积木将其拖拽至画布中并放置在循环中，如图26所示。

图26 拖拽MQTT发送消息的积木

      
       从Mind+编辑界面左侧的【用户库】中找到【LNSFAloT:阿里云物联网平台JSON解析】，然后选中【用户标识】和【键值对】积木将其拖拽至【MQTT发送消息】的椭圆输入框中，代码编写如图27所示。
       每30分钟循环发送阿里云json键值对至Topic_0作为上报云端的订阅信息，其中键值对中的标识符为【temperature】，值为多合一空气质量传感器所采集的空气温度实时参数值。
       注意：每条上报至阿里云云端的消息间隔均不能低于30秒~30分钟，否则会被阿里云封号限制使用。

图27 Mind+上报空气温度代码

       Mixly

       从Mixly编辑界面左侧的【岭师人工智能素养教育共同体】库中找到【物联网平台】下的【阿里云】，然后选中【Aliyun上报】的积木将其拖拽至画布中，如图28所示。
       注意：只要将积木直接拖拽放置在Mixly的编辑页面即有效，且不同积木放置的高低也会影响其代码生成的先后顺序。

图28【Aliyun上报】积木

       MQTT发送消息的图形化代码编写如图29所示。

图29 Mixly上报空气温度代码

       为了便于判断初始化是否成功，可以在WiFi和MQTT循环判断是否已连接的积木后分别加上Eirebeetle ESP32E的串口0打印语句。
       注意：
       1.需要将ESP32E通过烧录线连接在电脑上才能通过串口0打印消息。
       2.使用串口0打印。首先需要对ESP32E的串口0进行波特率的初始化，默认是9600。

       Mind+

       Mind+完整代码如图30所示。

图30 Mind+完整代码

       注意：串口0波特率默认是9600。如果需要设置成其他波特率，对应代码中需要显示添加串口0的初始化语句，并且点击右下角设置一下黑窗口，否则会输出乱码。设置黑窗口（串口0）的波特率如图31所示。

图31 修改Mind+串口0窗口波特率

       如图32所示，成功下载程序至ESP32E主控后，点击黑窗口左下角的连接按钮后串口0（黑窗口）会成功打印出"WiFi初始化成功！"和"MQTT初始化成功！"，证明初始化成功，若哪一句没有成功打印，需要返回去检查该段代码。

图32 Mind+串口0成功初始化

       Mixly

       Mixly完整代码如图33所示。

图33 Mixly完整代码

       在代码烧录成功后，会自动打开下方的串口0窗口，可以看到初始化成功后自动打印的消息（也可以通过点击Mixly编辑界面右上角的第一个按钮打开），如图34所示。

图34 Mixly串口0成功初始化

       完整的测试代码可前往文末下载。

       5.判断上报的消息

       前往https://iot.console.aliyun.com/lk/monitor/log打开日志服务查看设备上报的消息。

图35 打开日志服务

       查看设备获取的参数，找到业务类型是【设备到云消息】，点击【查看】。

图36 找到设备上云的消息

       从弹窗中可以看出我们定义的功能属性温度的标识符temperature上报的对应数值是24.7，证明成功实现传感器数据上云。

图37 查看设备获取的参数

       从移动应用的编辑页面也可以看到参数此刻已经上报成功。

图38 移动页面显示成功上报的数据

       以上就完成了ESP32E的数据上云及云端可视化实时展示的过程。
       通过直接拖拽组件进行配置，利用图形化积木完成开源硬件物联网云端可视化展示，是不是简单方便呢？如果您期待更多的网页组件的使用以及配置，别走开！敬请期待下一篇!
       完整测试代码可前往【岭师人工智能素养教育共同体】的官方gitee网站下载:

       ESP32数据上云及云端可视化实时展示
       https://gitee.com/LNSFAIoT/ESP32-data-is-visualized-on-the-cloud-and-cloud-in-real-time.git

THE  END

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