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[ESP8266/ESP32]ESP32-C6开发板通过EspN-ow连接MQTT实现控制

HonestQiao | 高级技师 | 创造力： | 帖子： | 发消息 | 串个门 | 加好友 | 打招呼
2024-4-22 09:33:29 [显示全部楼层]
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[ESP8266/ESP32] ESP32-C6开发板通过EspN-ow连接MQTT实现控制

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ESP-NOW 是乐鑫定义的一种无线通信协议，能够在无路由器的情况下直接、快速、低功耗地控制智能设备。它能够与 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 共存，支持乐鑫 ESP8266、ESP32、ESP32-S 和 ESP32-C 等多系列 SoC。 广泛应用于智能家电、远程控制和传感器等领域。
据官方接受，ESP-NOW 在空旷环境中可实现200 m+ 的通信距离。


关于ESP-NOW的信息，可以通过视频了解：



这篇分享，使用两块ESP32-C6开发板，一块为FireBetlee 2 ESP32-6(大板)做为Esp-Now网关，提供MQTT接入服务，Betlee 2 ESP32-6(小板)做为终端，连接到Esp-Now网关，获得MQTT服务。


ESP32-C6开发板通过EspN-ow连接MQTT实现控制图1

一、ESPNow2Mqtt支持库
eccnil提供了一个ESPNow2Mqtt的支持库: library for ESP32 to bridge ESPNow and MQTT
其实现的核心功能如下：
ESP32-C6开发板通过EspN-ow连接MQTT实现控制图2

他提供了两个关键的类：EspNow2MqttServer、EspNow2MqttClient
ESP32-C6开发板通过EspN-ow连接MQTT实现控制图3

基于这两个库，就可以完成这篇分享需要的功能。

不过这个库，是3年前发布的，要在咱们得ESP32C6上面使用，需要做一些移植改造。

二、Esp-Now网关代码
网关部分的完整代码如下：下载附件espnow_mqtt_server.zip

  1. 

  2. #include <Arduino.h>

  3. #ifdef ESP32

  4.   #include <WiFi.h>

  5. #else

  6.   #include <ESP8266WiFi.h>

  7. #endif

  8. // #include "display.hpp"

  9. #include "display_to_serial.hpp"

  10. #include "EspNow2MqttGateway.hpp"

  11. #include <WiFi.h>

  12. #include <WiFiClient.h>

  13. #include "secrets.h"

  14. #include <esp_wifi.h>

  15. 

  16. // lcd display object creation for tests (not needed for gateway)

  17. Display display = Display(true);

  18. #define DISPLAY_LINE_IN_MAC 1

  19. #define DISPLAY_LINE_IN 2

  20. #define DISPLAY_LINE_OPERATIONS 3

  21. #define DISPLAY_LINE_WIFI 6

  22. #define DISPLAY_LINE_MAC 7

  23. 

  24. //shared criptokey, must be the same in all devices. create your own

  25. 

  26. byte sharedKey[16] = {10,200,23,4,50,3,99,82,39,100,211,112,143,4,15,106}; 

  27. byte sharedChannel = 6; 

  28. //gateway creation, needs initialization at setup, but after init mqtt

  29. WiFiClient wifiClient;

  30. EspNow2MqttGateway gw = EspNow2MqttGateway(sharedKey, wifiClient, MQTT_SERVER_IP, 1883, sharedChannel, MQTT_SERVER_CLIENT_ID, MQTT_SERVER_USER, MQTT_SERVER_PASSWORD);

  31. 

  32. void setupWiFi(const char* ssid, const char* password){

  33.     // WiFi.mode(WIFI_MODE_STA);

  34.     WiFi.mode(WIFI_STA);

  35.     WiFi.setSleep(false);

  36.     esp_wifi_set_protocol(WIFI_IF_STA, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N|WIFI_PROTOCOL_LR);

  37.     WiFi.begin(ssid, password, sharedChannel); 

  38.     display.print(DISPLAY_LINE_WIFI,"wifiConnect ", true);

  39.     while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // Wait for the Wi-Fi to connect

  40.         delay(100);

  41.         display.print(DISPLAY_LINE_WIFI, "trying to connect to wifi.."); 

  42.     }

  43.     display.print(DISPLAY_LINE_WIFI,"Connection established!");

  44.     /*

  45.     */

  46.     String ipMsg =  String("ip ");

  47.     ipMsg.concat( WiFi.localIP().toString());

  48.     ipMsg.concat( " ch ");

  49.     ipMsg.concat( String((int) WiFi.channel()) );

  50.     display.print(DISPLAY_LINE_WIFI, ipMsg.c_str());  

  51. }

  52. 

  53. void displayRequestAndResponse(bool ack, request &rq, response &rsp ){

  54.     char line[13];

  55.     for (int opCount = 0; opCount < rq.operations_count; opCount ++)

  56.     {

  57.         int lineNum = DISPLAY_LINE_OPERATIONS + opCount;

  58.         switch (rq.operations[opCount].which_op)

  59.         {

  60.         case request_Operation_ping_tag:

  61.             snprintf(line, sizeof(line), "ping: %d", rq.operations[opCount].op.ping.num );

  62.             break;

  63.         case request_Operation_send_tag:

  64.             snprintf(line, sizeof(line), "send: %s", rq.operations[opCount].op.send.queue );

  65.             break;

  66.         case request_Operation_qRequest_tag:

  67.             snprintf(line, sizeof(line), "ask: %s", rq.operations[opCount].op.qRequest.queue );

  68.             break;

  69.         default:

  70.             snprintf(line, sizeof(line), "unknown op");

  71.             break;

  72.         }

  73.         display.print(lineNum,line,false);

  74.         Serial.println(line);

  75.     }

  76.     snprintf(line, sizeof(line), "%s: %d ops",

  77.         rq.client_id, 

  78.         rq.operations_count);

  79.     display.print(DISPLAY_LINE_IN,line,true);

  80.     Serial.println(line);

  81.         String ipMsg =  String("ip ");

  82.     ipMsg.concat( WiFi.localIP().toString());

  83.     ipMsg.concat( " ch ");

  84.     ipMsg.concat( String((int) WiFi.channel()) );

  85.     display.print(DISPLAY_LINE_WIFI, ipMsg.c_str()); 

  86. }

  87. 

  88. void displayMyMac(){

  89.     char macStr[22];

  90.     strcpy(macStr, "Mac ");

  91.     strcat(macStr,WiFi.macAddress().c_str());

  92.     display.print(DISPLAY_LINE_MAC, macStr);

  93. }

  94. 

  95. void onEspNowRecv(const uint8_t * mac_addr, const uint8_t *incomingData, int len) {

  96.     char macStr[18+1+4]; //18 mac + 1 space + 3 len

  97.     Serial.print("Packet received from: ");

  98.     snprintf(macStr, sizeof(macStr), "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x %db",

  99.             mac_addr[0], mac_addr[1], mac_addr[2], mac_addr[3], mac_addr[4], mac_addr[5], len);

  100.     Serial.println(macStr);

  101.     display.print(DISPLAY_LINE_IN,"---", false);

  102.     display.print(DISPLAY_LINE_IN_MAC,macStr, false);

  103. }

  104. 

  105. void setup() {

  106.     Serial.begin(115200);

  107.     delay(1000);

  108.     display.init();

  109.     displayMyMac();

  110. 

  111.     setupWiFi(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

  112. 

  113.     //init gateway

  114.     gw.init();

  115.     gw.onProcessedRequest = displayRequestAndResponse;

  116.     gw.onDataReceived = onEspNowRecv;

  117.     EspNow2Mqtt_subscribe(); //FIXME: porque se tiene que llamar a esta función desde aqui??

  118. }

  119. 

  120. void loop() {

  121.     // put your main code here, to run repeatedly:

  122.     delay(50);

  123.     gw.loop(); //required to fetch messages from mqtt

  124. }

复制代码


上述代码的核心中，首先是完成WiFi联网：
  1. setupWiFi(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
复制代码
联网的信息，在secrets.h文件中提供：
  1. #ifndef _secrets_hpp_

  2. #define _secrets_hpp_

  3. 

  4. const char* WIFI_SSID = "OpenBSD";

  5. const char* WIFI_PASSWORD = "********";

  6. const char* OTA_PASSWORD = "********";

  7. 

  8. const char* MQTT_SERVER_IP = "broker.emqx.io";

  9. const char* MQTT_SERVER_CLIENT_ID = "espnow_mqtt_gw";

  10. const char* MQTT_SERVER_USER = "";

  11. const char* MQTT_SERVER_PASSWORD = "";

  12. 

复制代码
其中有WiFi连接信息，以及MQTT服务连接信息

WiFi连接后，进行ESP-Now网关初始化：
  1.     gw.init();

  2.     gw.onProcessedRequest = displayRequestAndResponse;

  3.     gw.onDataReceived = onEspNowRecv;

复制代码


最后，再进行MQTT订阅处理：
  1. EspNow2Mqtt_subscribe();
复制代码

在loop循环中，再使用 gw.loop() 处理消息。

网关的部分，通常情况下，代码不需要修改，主要起到一个桥梁的作用。

三、终端代码
终端的完整代码如下：下载附件espnow_mqtt_client.zip

主要代码为：

  1. 

  2. /* example with LCD screen that sends single mesages*/

  3. 

  4. #include <Arduino.h>

  5. // #include "display.hpp"

  6. #include "display_to_serial.hpp"

  7. #ifdef ESP32

  8.   #include <WiFi.h>

  9. #else

  10.   #include <ESP8266WiFi.h>

  11. #endif

  12. #include <esp_wifi.h>

  13. 

  14. #define DEBUG_MODE 0

  15. 

  16. #include "EspNow2MqttClient.hpp"

  17. 

  18. #include <ArduinoJson.h>

  19. JsonDocument doc;

  20. 

  21. #define LED_PIN 15

  22. 

  23. Display display = Display();

  24. #define DISPLAY_LINE_OPERATION 1

  25. #define DISPLAY_LINE_DATA_SENT 2

  26. #define DISPLAY_LINE_DELIVERY_STATUS 3

  27. #define DISPLAY_LINE_RESPONSE 4

  28. #define DISPLAY_LINE__ 5

  29. #define DISPLAY_LINE_ESPNOW_STATUS 6

  30. #define DISPLAY_LINE_MAC 7

  31. 

  32. #define MESSAGE_TYPE_A 1

  33. #define MESSAGE_TYPE_B 2

  34. const char* queueA = "light";

  35. const char* queueB = "motor";

  36. 

  37. byte sharedKey[16] = {10,200,23,4,50,3,99,82,39,100,211,112,143,4,15,106}; 

  38. byte sharedChannel = 6 ;

  39. // uint8_t gatewayMac[6] = {0xA4, 0xCF, 0x12, 0x25, 0x9A, 0x30};

  40. uint8_t gatewayMac[6] = {0x54, 0x32, 0x04, 0x0B, 0x2F, 0x64};

  41. EspNow2MqttClient client = EspNow2MqttClient("tstRq", sharedKey, gatewayMac, sharedChannel);

  42. 

  43. void displayDataOnCompletion( response & rsp)

  44. {

  45.   char line[30];

  46.   int resultCode;

  47. 

  48.   if  (1 == rsp.opResponses_count)

  49.   {

  50.     resultCode = rsp.opResponses[0].result_code;

  51.     const char * queue = rsp.message_type == MESSAGE_TYPE_A? queueA : queueB ;

  52.     DeserializationError err;

  53.     switch (resultCode)

  54.     {

  55.     case response_Result_OK:

  56.       snprintf(line, sizeof(line), "%s ok: %s", queue, rsp.opResponses[0].payload);

  57.       err = deserializeJson(doc, (const byte*)rsp.opResponses[0].payload);

  58.       if (!err) { //检查反序列化是否成功

  59.         if(doc.containsKey("status")) {

  60.           int val = doc["status"];

  61.           if(val) {

  62.             Serial.println("Set LED On");

  63.             digitalWrite(LED_PIN, HIGH);

  64.           } else {

  65.             Serial.println("Set LED Off");

  66.             digitalWrite(LED_PIN, LOW);

  67.           }

  68.         }

  69.       } else {

  70.         Serial.print(F("deserializeJson() failed: "));

  71.         Serial.println(err.c_str());

  72.       }

  73.       break;

  74.     case response_Result_NO_MSG:

  75. #if DEBUG_MODE

  76.       snprintf(line, sizeof(line), "%s ok but no msg %d", queue, rsp.message_type);

  77. #endif

  78.       break;

  79.     default:

  80. #if DEBUG_MODE

  81.       snprintf(line, sizeof(line), "%s status: %d %s", queue, resultCode, rsp.opResponses[0].payload);

  82. #endif

  83.       break;

  84.     }

  85.   } else {

  86.     snprintf(line, sizeof(line), "error: %d", rsp.opResponses_count);

  87.   }

  88. #if DEBUG_MODE

  89.   display.print(DISPLAY_LINE_RESPONSE,line,true);

  90. #else

  91.   if (resultCode == response_Result_OK){

  92.     display.print(DISPLAY_LINE_RESPONSE,line,true);

  93.   }

  94. #endif

  95.   // Serial.println(line);

  96. }

  97. 

  98. void onDataSentUpdateDisplay(bool success) {

  99. #if DEBUG_MODE

  100.   display.print(DISPLAY_LINE_DELIVERY_STATUS, success ? "Delivery Success" : "Delivery Fail", false);

  101. #endif

  102. }

  103. 

  104. void displayGwMac()

  105. {

  106.   char macStr[24];

  107.   snprintf(macStr, sizeof(macStr), "GwMac %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x",

  108.          gatewayMac[0], gatewayMac[1], gatewayMac[2], gatewayMac[3], gatewayMac[4], gatewayMac[5]);

  109.   display.print(DISPLAY_LINE_MAC, macStr);

  110. }

  111. 

  112. void displayMyMac()

  113. {

  114.   char macStr[22];

  115.   strcpy(macStr, "Mac ");

  116.   strcat(macStr,WiFi.macAddress().c_str());

  117.   display.print(DISPLAY_LINE_MAC, macStr);

  118. }

  119. 

  120. int32_t getWiFiChannel(const char *ssid) {

  121.   if (int32_t n = WiFi.scanNetworks()) {

  122.       for (uint8_t i=0; i<n; i++) {

  123.           if (!strcmp(ssid, WiFi.SSID(i).c_str())) {

  124.               return WiFi.channel(i);

  125.           }

  126.       }

  127.   }

  128.   return 0;

  129. }

  130. 

  131. void testRequest(int msgType)

  132. {

  133.   bool ret;

  134.   const char* queue = MESSAGE_TYPE_A == msgType ? queueA: queueB;

  135. #if DEBUG_MODE

  136.   display.print(DISPLAY_LINE_OPERATION, "request", false);

  137.   display.print(DISPLAY_LINE_DATA_SENT, queue, false);

  138. #endif

  139.   ret = client.doSubscribe(queue, msgType);

  140. #if DEBUG_MODE

  141.   if(ret) {

  142.     display.print(DISPLAY_LINE_MAC, "doSubscribe OK.");

  143.   } else {

  144.     display.print(DISPLAY_LINE_MAC, "doSubscribe Fail.");

  145.   }

  146.   display.print(DISPLAY_LINE_MAC, "\n");

  147. #endif

  148. }

  149. 

  150. void setup() {

  151.   Serial.begin(115200);

  152.   delay(1000);

  153.   pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

  154. 

  155.   display.init();

  156.   displayGwMac();

  157.   displayMyMac();

  158. 

  159.   int initcode;

  160.   do {

  161.     display.print(DISPLAY_LINE_ESPNOW_STATUS, "             TRYING");

  162.     initcode = client.init();

  163.     switch (initcode)

  164.     {

  165.     case 1:

  166.       display.print(DISPLAY_LINE_ESPNOW_STATUS ,"CANNOT INIT");

  167.       break;

  168.     case 2:

  169.       display.print(DISPLAY_LINE_ESPNOW_STATUS ,"CANNOT PAIR");

  170.       break;

  171.     default:

  172.       display.print(DISPLAY_LINE_ESPNOW_STATUS ,"PAIRED");

  173.       break;

  174.     }

  175.     delay(1001);

  176.   } while (initcode != 0);

  177. 

  178.   client.onSentACK = onDataSentUpdateDisplay;

  179.   client.onReceiveSomething = displayDataOnCompletion;

  180. }

  181. 

  182. void loop() {

  183.     testRequest (MESSAGE_TYPE_A);

  184.     // delay(3000);

  185.     // testRequest (MESSAGE_TYPE_B);

  186.     delay(1000);

  187. }

复制代码


其中，进行的主要处理如下。首先，是客户端初始化：
  1. client.init();

  2. 

  3. 

  4.   client.onSentACK = onDataSentUpdateDisplay;

  5.   client.onReceiveSomething = displayDataOnCompletion;

复制代码
初始化完成后，发送时会调用client.onSentACK对应的函数，接收时，会调用client.onReceiveSomething对应的函数。

在接受调用displayDataOnCompletion中，有进行消息解码的处理，具体代码如下：
  1. 

  2.       snprintf(line, sizeof(line), "%s ok: %s", queue, rsp.opResponses[0].payload);

  3.       err = deserializeJson(doc, (const byte*)rsp.opResponses[0].payload);

  4.       if (!err) { //检查反序列化是否成功

  5.         if(doc.containsKey("status")) {

  6.           int val = doc["status"];

  7.           if(val) {

  8.             Serial.println("Set LED On");

  9.             digitalWrite(LED_PIN, HIGH);

  10.           } else {

  11.             Serial.println("Set LED Off");

  12.             digitalWrite(LED_PIN, LOW);

  13.           }

  14.         }

  15.       } else {

  16.         Serial.print(F("deserializeJson() failed: "));

  17.         Serial.println(err.c_str());

  18.       }

复制代码

在这段代码中，会检测收到的消息是否为json格式，如果是的，则根据status字段，来控制LED的亮灭。
四、实际测试
我家在13楼，所以我把大板调试好，放在了窗户边的桌子上。

然后参考我之前的文章， ESP32-C6安全(SSL)MQTT服务点灯全套流程 DF创客社区 (dfrobot.com.cn) 在手机上做好mqtt工具的设置：
ESP32-C6开发板通过EspN-ow连接MQTT实现控制图7ESP32-C6开发板通过EspN-ow连接MQTT实现控制图8


然后我手拿小板就出发了。

ESP32-C6开发板通过EspN-ow连接MQTT实现控制图6

实际测试时，75米左右，都可以很好的进行控制，再远了一些，有时候信号就不太好了。如果是有外置天线的情况下，距离应该会更好吧。



ESP32C6, ESPNOW

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精彩评论(2)

_深蓝_  中级技师

发表于 2024-4-24 08:34:33

好好学习，天天向上哈，虽然读起来吃力
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HonestQiao  高级技师
 楼主|

发表于 3 天前

_深蓝_ 发表于 2024-4-24 08:34
好好学习，天天向上哈，虽然读起来吃力

加油!加油!加油!
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