TinyWebDB—掌控板获取手机定位数据

之前的例子中，我们了解了如何通过App Inventor 2（简称AI2）创建安卓App应用，以及如何通过Easy Iot、SIoT等物联网平台实现手机App与掌控板传送简单指令和数据的方法。但如果单条数据过大或者需要保存、查询特定数据的时候，上述方法就满足不了需求了。本文将围绕TinyWebDB网络微数据库，制作一个上传手机定位信息到数据库，然后通过掌控板连接数据库，查询显示手机定位信息的应用，实现掌控板对手机位置的监控。通过实验，了解数据库在编程中的作用，数据库与物联网平台的区别，以及AI2和Mind+编程连接TinyWebDB网络微数据库的方法。   





1.实验目标

           

（1）简单了解数据库的概念、用途和分类

（2）了解TinyWebDB网络微数据库的特点

（3）了解物联网平台和数据库的区别

（4）了解AI2编程连接TinyWebDB数据库的方法

（5）了解掌控板编程连接TinyWebDB数据库的方法

           

2.实验所需资源

硬件：

（1）电脑

（2）手机

（3）掌控板

（4）数据线   

本文实验所用的台式电脑为Windows7操作系统，手机为安卓系统，掌控板为V2.0版本，数据线为Type-C接口。

软件：

（1）电脑安装Mind+软件

本文实验所用的Mind+软件版本为V1.8.0 RC1.0。

（2）App Inventor 2可视化编程平台

本次实验采用的是App Inventor 2平台的汉化增强版软件WxBit（网址为：https://www.wxbit.com/），本文下面所提到的AI2平台皆指WxBit。学习参考：《App Inventor 2—零代码开发自己的物联网APP》 。

（3）TinyWebDB网络微数据库

  本文使用的TinyWebDB网络微数据库网址为：

http://tinywebdb.appinventor.space/。

3.数据库的概念、用途和分类

数据库是一种将大量数据持久化存储在磁盘上，以便随时访问和查询的仓库。数据库的主要用途包括数据存储、数据管理和数据共享。具体来说，它提供对数据的增加、删除、修改和查询等操作，实现对数据的有效管理。它允许多个用户同时访问和操作同一份数据，实现多用户共享数据，提高数据的使用效率。

数据库根据不同标准可划分为多个种类，下面简单介绍数据库的常用分类及代表产品：

根据数据模型分类。关系型数据库：基于关系模型，使用表格形式存储和组织数据。关系型数据库是最常见的一种数据库类型，如MySQL、Oracle、SQL Server、PostgreSQL等。非关系型数据库：不遵循关系模型，使用其他数据模型来存储和组织数据。非关系型数据库近年来得到了广泛应用，如MongoDB、Redis、Cassandra、Couchbase等。   

根据部署方式分类。桌面数据库：运行在本地计算机上的数据库管理系统，如Microsoft Access、SQLite等。网络数据库：运行在网络服务器上的数据库管理系统，可以被多个客户端同时访问，如MySQL、Oracle、SQL Server等。云数据库：部署在云服务提供商提供的虚拟机或容器中的数据库管理系统，如Amazon RDS、Microsoft Azure SQL Database等。

根据数据量分类。小型数据库：数据量较小，通常在几百MB到几GB之间，可以使用简单的数据库管理系统进行管理，如SQLite、Microsoft Access等。中型数据库：数据量中等，通常在几十GB到几百GB之间，需要使用专业的数据库管理系统进行管理，如MySQL、Oracle、SQL Server等。大型数据库：数据量非常大，通常在TB级别以上，需要使用高性能的数据库管理系统和硬件设备进行管理，如MongoDB、Cassandra、Hadoop等。

4.TinyWebDB网络微数据库

根据前面的分类标准，TinyWebDB属于小型、非关系型的网络数据库。TinyWebDB网络微数据库是一个轻量级的键值存储数据库，是App Inventor 2平台为开发者提供的一种数据存储和共享解决方案。MIT版的TinyWebDB数据库功能简单，且不容易访问，所以国内爱好者提供了一些替代方案，本文实验用到的就是其中之一。TinyWebDB以键值对作为基本存储对象，开发者可以使用字符串作为键，使用字符串、数字、布尔值、数组等数据类型作为值。TinyWebDB还提供了处理这些键值对的添加、删除、更新和查找等基本功能。使用TinyWebDB，开发者可以简单、轻松的在网络上存储和管理AI2应用程序生成的数据，实现与其他支持TinyWebDB数据库的软件共享数据。   

虽然TinyWebDB数据库与Easy Iot物联网平台都具备数据传输功能，但两者的功能和用途有很大区别。TinyWebDB使用HTTP协议，采用了请求-响应模型，客户端发起请求到服务器，并等待服务器的响应。通信使用的是短暂的、无状态的连接，每个请求需要建立和关闭连接。所以TinyWebDB只是单纯的用于网络存储，只有数据写入、存储和查询等基本功能。Easy IoT则是使用MQTT协议，采用发布-订阅模型，设备可以发布（发布者）消息到主题（topic），其他设备可以订阅（订阅者）这些主题以接收消息。通信使用持久的、异步的连接，可实现设备之间的实时通信。所以Easy IoT用于远程管理和控制设备和传感器，实时传收数据和下发指令，实现设备端和用户端的交互。二者在传输效率和负载，安全性等方面都有较大区别。在构建物联网应用的过程中，可以根据需求单独或共同使用物联网平台和网络数据库。   

下面我们从注册TinyWebDB网络微数据库开始本次的编程实验。打开浏览器访问

http://tinywebdb.appinventor.space/

按提示注册单独账号，注册成功后登陆服务器。登陆成功后会显示服务器地址、API参数等信息，后面的编程会用到。






               



           

5.在AI2平台编程连接TinyWebDB数据库

使用谷歌、QQ、Firefox、Safari等非IE浏览器访问WxBit网站，按提示进行注册和登录，推荐使用QQ账号登录。

（1）登录AI2P平台（WxBit），新建一个名为“手机位置”的项目，在“组件设计”界面添加以下组件

           


   



组件属性设置参考：

Screen1标题设置为“手机位置”；

表格布局为4行*2列，第一列放置时间、地址、经度、纬度的标题标签，第二列放置对应的数据标签；

所有可见组件，包括标签、按钮等名称设置为图中组件列表中的名称，字号统一设置为“22”。标签宽度设置为“A”自动，按钮宽度设置为“F”充满。

下面对3个不可见组件用途及设置做详细说明：

位置传感器组件用于获取手机位置信息。组件属性中的时间间隔设置为“10秒”。   



网络微数据库组件用于连接和操作网络微数据库。此处对应的数据库是TinyWebDB，在组件属性设置的服务地址当中填入你的TinyWebDB服务器地址。经测试，HTTP和HTTPS都能正常使用。



计时器组件用于获取当前时间，保持组件默认设置。   



（2）切换到“逻辑设计”界面对组件功能和事件进行编程

在“逻辑设计”界面左侧的“模块”栏中，选中相应的模块就会弹出该模块相关的编程积木，把积木按逻辑组合在一起，就形成了一系列功能和事件程序。下面的示例不再详细介绍模块来源，除内置模块外，大家可以从积木的名称和颜色上找到它来源于哪个模块。下面我们按事件进行编程：



获取手机位置事件：创建时间、地址、经度、纬度4个全局变量，通过位置传感器的“位置被更改”事件，将获取的数据赋值于4个变量。   



显示手机位置事件：在上一步骤自动获取手机位置信息后，通过点击“获取当前位置”按钮，将获取到的位置信息显示在对应的标签上。为简单展示软件功能，此处没有设置数据获取失败的提示信息，当在实验中遇到获取数据不正常，可重启调试助手或App重试。



上传位置信息事件：用于将获取到的时间、地址、经度、纬度等数据依次上传到TinyWebDB数据库，上传成功后逐项提示“已上传”。本事件之所以使用回调函数逐项上传，主要是因为TinyWebDB数据库的并发能力有限，同时上传不一定能成功。


   

  至此，涉及到该实验的AI2编程已经完成。本实验仅使用了TinyWebDB数据库的数据保存及修改功能，大家可以动手尝试数据库的增加、查询、删除等功能，完整掌握数据库的操作技巧。下面我们进行程序调试。

（3）手机预览运行AI2程序

AI2支持手机预览并运行程序，我们继续使用之前介绍过的 “WxBit调试助手”来进行程序调试。由于本实验需要使用手机位置信息，在调试前须先打开你的手机定位功能并允许“WxBit调试助手”获取手机位置权限。不同品牌手机界面可能会有区别，但都具备同样的设置和功能。



运行你手机上安装的“WxBit调试助手”，通过WxBit“预览”菜单下的“连接调试助手”扫码连接刚才编辑的程序。先点击“获取当前位置”按钮，查看是否正确显示位置信息。再点击“上传位置信息”按钮，查看是否提示“已上传”。   



如果程序运行顺利，下一步通过电脑浏览器登录你的TinyWebDB数据库，点击“数据浏览”查看数据是否上传成功。



               



至此，一个获取并上传手机位置数据的App制作完成，你还可以为这个App设置图标，然后把它打包安装到你的手机独立运行。详细步骤可参考《App Inventor 2—零代码开发自己的物联网APP》。目前在程序中获取位置和上报位置都是手动点击按钮触发，你也可以尝试用定时器定时触发上述功能，实现自动获取并上传位置数据。

6.Mind+掌控板编程连接TinyWebDB数据库

现在TinyWebDB数据库已经有了手机位置的数据，下面通过Mind+编程让掌控板定时获取TinyWebDB数据库中的数据，实现掌控板自定获取你的手机位置信息。

（1）在Mind+上传模式新建项目并连接掌控板，在主控板扩展库添加“掌控板”，在网络服务扩展库添加“WIFI”和“TinyWenDB”2项扩展。    






   

（2）编程连接WIFI和TinyWebDB数据库，通过TinyWebDB积木获取数据库对应标签的值显示在掌控板屏幕上。



    TinyWebDB服务器参数对应设置如下：



（3）将程序上传至掌控板，查看掌控板屏幕信息。   



不管是在手机上主动上传位置，还是用定时程序自动上传位置，掌控板都可以每10秒更新显示最新的手机位置，从而让掌控板变成了一个简单的手机定位监控器。

本实验的数据是由手机到数据库再到掌控板，其实掌控板也可以主动向数据库上传数据，比如光线、噪音、按键等信息。手机也可以从数据库获取到掌控板上传的数据，甚至是修改、删除数据库中的数据，这就是数据库的数据管理和共享功能。

7.本实验完整程序和下载地址

掌控板Mind+程序   



手机端AI2程序



下载地址：https://gitee.com/inventara/arduino   

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