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这里是 HelloGitHub 推出的讲解开源硬件开发平台 Arduino 的系列教程。
上一篇文章，我们介绍了如何安装 Arduino 支持库、DHT 11 温湿度传感器以及 OLED 屏幕的使用，并用 Arduino 制作了一个小型温湿度显示器。
在这个讲究万物互联的时代，让咱们的 Arduino 温湿度也去“云上”玩玩，有个学名叫物联网。
物联网(IoT) 是由物理对象组成的网络，这些物理对象嵌入了传感器、软件和其他技术，以便可以通过互联网与其他设备和系统建立连接并交换数据。
是不是瞬间感觉高大上了一些，但是不用担心本期的知识超纲，因为高深的我也不会！
今天我们讲解：如何把上一期做的温湿度设备上云，通过物联网平台完成实时数据上传和远程控制设备。实现将 Arduino 设备测量的温湿度数据上传到物联网平台，然后接收平台发送指令控制设备上 LED 灯光开关。
你是否已经开始摩拳擦掌了呢？下面我们开始“上云”！
一、实现联网功能
1.1 模块介绍
首先，如果想要 Arduino 连接到物联网平台的服务器，必然需要先让设备能够连接到网络（比如家里的 WiFi），这里我们就需要用到 ESP-01(s) 模块，来实现这个功能。
其使用方法和前文介绍过的组件类似，只需要用到 VCC(3.3v)、GND、TX、RX 四根线，就能和 Arduino 进行通信。我这里使用的是 ESP-01+转接板，转接板实现了 5v->3.3v 的变压以及 Rx 和 Tx 接口的引出，方便后续使用。
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大多数 ESP-01(s) 模块在出厂时，都已经内置了 AT 指令固件，在使用时只需要向模块发送 AT 指令即可进行网络连接、数据传输等操作。
关于什么是 AT 指令，简单来讲就是设备间一种通信消息规范，更具体的定义和应用场景读者可以自行了解。
1.2 模块使用
ESP-01 模块接线方式如下：
- GND -> GND
- VCC -> 3.3v(单独模块) 5.5v(带转接板)
- Tx -> Rx
- Rx -> TX
用到的 AT 指令如下：
- AT+RST：重置模块
- AT+CWMODE=1：切换模式
- AT+CWQAP：断开 WiFi 连接
- AT+CWJAP="WiFi名","密码"：连接 WiFi
- AT+CIPSTART="TCP","IP",端口：连接服务器
- AT+CIPMODE=1：切换到 TCP 透传模式
- AT+CIPSEND：开始发送数据
1.3 代码
Arduino 连接 WiFi 的代码：
#include <arduino.h>
boolean at_exec(char *data, char *keyword, unsigned long time_out)
{
Serial.println(data);
Serial.flush();
delay(100); // 等待响应
unsigned long start = millis();
while (Serial.available() < strlen(keyword))
{
if (millis() - start > time_out)
return false;
}
if (Serial.find(keyword))
return true;
else
return false;
while (Serial.available())
Serial.read(); //清空串口缓存
}
void setup()
{
Serial.begin(115200);
while (!at_exec("AT+RST", "OK", 1000));
while (!at_exec("AT+CWMODE=1", "OK", 1000));
while (!at_exec("AT+CWQAP", "OK", 1000));
while (!at_exec("AT+CWJAP=\"HelloGithub\",\"PassWord\"", "WIFI CONNECTED", 2000));
while (!at_exec("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"183.230.40.40\",1811", "CONNECT", 1000));
while (!at_exec("AT+CIPMODE=1", "OK", 500));
while (!at_exec("AT+CIPSEND", "OK", 500));
//Serial.println("*产品ID#鉴权信息#脚本名称*"); // 下文会将如何获取这部分信息
}
注意：
- 下载之前要断开 Arduino 和 ESP-01 的连接，否则可能会下载失败
- 执行
AT+CIPSEND 后，模块将不再响应 AT 指令，如果需要修改配置则必须断电重启模块
- 记得改
AT+CWJAP 的参数，对应 WiFi 用户名和密码
烧录后，连接模块重启 Arduino。如果在路由器管理界面的“已连接设备”页面，看到我们的 WiFi 设备，则表示成功！
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二、物联网平台
这里我们使用的是 OneNet 物联网平台，它是由中国移动打造的物联网 PaaS 开放平台，通过这个平台可以轻松（免费）实现设备”上云“。
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下面，将介绍从注册开始到完成设备上云，所需的所有云端配置步骤。
2.1 注册
打开 OneNet 官网，点击右上角的“注册”注册账号。
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2.2 新建产品
完成注册登录账号后，点击右上角的“控制台”进入控制页面。
进入后点击 “全部产品服务”->“多协议接入”：
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在“多协议接入界面”选择 TCP 透传->添加产品：
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在弹出的侧边栏填写相关信息，“产品行业”和“类别”随便填写即可，最后点击“确定”完成新建产品。
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2.3 添加设备
找到刚刚创建的产品我的是 “HelloGitHub”，然后点击左侧栏的“设备列表”，在新出现的页面中点击“添加设备”，填写完相关信息最后点击“添加”，完成增添设备的操作。
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2.4 编写数据解析脚本
接下来，我们配置云端的数据解析脚本，不用自己动手写直接下载官方脚本到本地改一改就能用。
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在解压下载好的文件夹中，找到 sample.lua 文件里的 device_timer_init 函数（第 303 行），改成如下内容：
function device_timer_init(dev)
-- 定时发送开关灯指令 --
dev:timeout(0)
dev:add(10,"open","open")
dev:add(12,"close","close")
end
找到 device_data_analyze 函数（在文件的最后），修改为如下内容：
function device_data_analyze(dev)
local t={}
local a=0
local s = dev:size()
-- 我们定义 一次发送 十个 字节，分别为 温度 湿度 --
add_val(t,"Temperature",a,dev:bytes(1,5))
add_val(t,"Humidity",a,dev:bytes(6,5))
dev:response()
dev:send("received")
return s,to_json(t)
end
如果大家对脚本使用方法感兴趣的话，可以查看代码的注释和官网上接入文档，这里就不做过多讲解了。
2.5 上传脚本
将该文件保存后，回到刚刚打开过的“设备列表”点击“上传解析脚本”。
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至此，云端配置完毕。
2.6 连接物联网平台
修改 1.3 的代码，将 “下文会将如何获取这部分信息” 这行代码改成：
Serial.println("*产品ID#ILoveHelloGitHub#HG*");
将云端配置完成后，获得的产品 ID、鉴权信息、脚本名称等参数，替换到对应位置。（*产品ID#鉴权信息#脚本名称*）
最后，重新烧录代码并重启 ESP-01 模块。稍等片刻，在云端刷新“设备列表”页面，看到我们的设备，证明设备成功连接上了物联网平台。
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三、Arduino 上云
经过前面的铺垫，我们“上云”的旅程即将迎来最激动人心的部分。将设备所在环境的温湿度数据上传到云端！
3.1 代码
既然是上传温湿度数据，就需要用到我们上期讲的 DHT11 模块（温湿度传感器），然后结合本期连接网络的代码，分分钟就可以完成啦。
但是为了增加项目的趣味性，我额外添加了个解析物联网平台发送命令，远程控制开关 LED 的函数。
代码片段如下：
void setup()
{
// 改成自己云端的参数
Serial.println("*产品ID#ILoveHelloGitHub#HG*");
}
// 根据从串口收到的 字符串 执行相应的指令
bool command_parse(String command){
...
if (command == "open")
{
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
} else if (command == "close")
{
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
}
}
完整代码：https://github.com/HelloGitHub-Team/Article/blob/master/contents/Other/Arduino/3/code.cpp
最后，修改完整代码中的 WiFi 名和密码，以及 产品 ID 后，重新烧录代码即可。
3.2 上传温湿度数据
稍等片刻后，查看物联网平台的“设备信息”，如果看到 Arduino 上传的室内温湿度信息，就证明我们的代码运行成功啦。
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3.3 远程控制
下面演示如何通过物联网平台，远程控制灯的开关。
打开物联网平台，点击“设备界面”的“下发指令”，在弹出的表单上选择“字符串”选项，输入 “open” 或 “close” 指令。
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到这里，就完成了远程控制 Arduino 内置 LED 灯开/关的效果！
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成功！撒花🎉
四、总结
这篇文章，结合 Arduino、传感器、WiFi 以及 OneNet 物联网平台，通过边做边讲的方式，讲述了一个设备从联网到上云的完整过程。虽然是入门级的教程，但是这些知识已经可以帮助你完成，诸如智能开关、自动喂食器等实用和有趣的项目。
不小看每一次小的进步，不积跬步无以至千里。
如果说移动互联网的浪潮已经过去，那么下一个浪潮中会不会有物联网的影子呢？反正我觉得技多不压身，对此你怎么看？欢迎在评论区发表你的看法。
至此，整个 Arduino 系列教程，到这里就结束了。完结！再次撒花🎉
希望，HelloGitHub 的 Arduino 系列教程，能够勾起你对物联网的兴趣，毕竟兴趣才是最好的好老师。
本期的内容就是这些，这里是 HelloGitHub 分享 GitHub 上有趣、入门级的开源项目。
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