RT-Thread智能家居DIY教程连载（4）——手把手教你连云

WillianChan

智能家居 DIY 教程连载（4）

云乃万物互联之本

Hi，各位小伙伴，DIY 活动已经来到了尾声，第四周的任务是整个项目中最有趣也是最重要的部分——物联网。本周的任务完成之后，也就意味着整个项目就完全做完啦，是不是迫不及待先把整个 DIY 做出来打造一个属于自己的智能家居温度监控系统呢？那就赶紧来看看最后的任务是如何完成的吧~

1. 第四周任务概览

我们来回顾一下第四周的任务：

• 接收节点根据上位机数据帧格式，通过串口发送温度数据给上位机，上位机能正确显示温度曲线（已取消讲解）
• 了解 RT-Thread 的 OneNet 云软件包、AT 组件，并使用它们实现将接收节点的数据通过 esp8266 wifi 模块上传至 OneNet 云端，云端要求能简单制作小应用实现实时温度远程监控
  
  

这一周的任务重点是对接云，云是物联网中必不可少的一个重要部分，与物联网有着密切的关联。本篇教程将给大家讲解一下如何通过 esp8266 wifi 模块将温度数据上传到 OneNet 云，实现远程监控温度。

本篇文章取消了对上位机使用的讲解，因为上位机的使用过于简单，大家私底下自行尝试即可。上位机的使用方法及其源码：点此处跳转。

2. 准备工作

请务必先学习以下内容，再继续看本篇文章：

• OneNet 的产品创建与设备接入视频教程：点此处跳转
• OneNet 软件包简介与使用说明：点此处跳转
• AT Device 软件包简介与使用说明：点此处跳转
• 《RT-Thread 编程指南》中 AT 组件的章节 ：点此处跳转
• Paho MQTT 软件包简介与使用说明：点此处跳转
  
  

以上内容是十分重要的预备知识，不要偷懒略过上述内容的学习噢。

3. 配置工程

首先，要想清楚第四周的整个工程需要依赖什么工具才能正常工作，简单来说，我们需要将 ESP8266 对接到 OneNet 云，而 ESP8266 通过 AT Device 控制的，所以现在目标是明确的：开启 AT 和 ESP8266，并配置 OneNet 软件包中的相关参数。

开启 AT 和 ESP8266，ESP8266 的 WIFI 账号和密码需要写对，不然连不上网，自然就对接不上 OneNet 了：

1. RT-Thread online packages  --->
   
2.   IoT - internet of things  --->
   
3.     [*] AT DEVICE: RT-Thread AT component porting or samples for different device  --->
   
4.       [*]   Espressif ESP8266  --->
   
5.         (testwifi) WIFI ssid
   
6.         (12345678) WIFI password
   
7.         (uart2) AT client device name
   
8.         (512)   The maximum length of receive line buffer
   

复制代码

开启 OneNet，完成相关参数配置，其中 device id、auth info、api key、product id、master/product apikey 这些参数如何配置请查看 OneNet 的产品创建与设备接入视频教程：点此处跳转

1. RT-Thread online packages  --->
   
2.     IoT - internet of things  --->
   
3.         IoT Cloud  --->
   
4.             [*] OneNET: China Mobile OneNet cloud SDK for RT-Thread  --->
   
5.                 [ ]   Enable OneNET sample
   
6.                 [*]   Enable support MQTT protocol
   
7.                 [ ]   Enable OneNET automatic register device
   
8.                 (534342011) device id
   
9.                 (201907091115) auth info
   
10.                 (IFzqRGOjq530YSyFY6EMda45Xdw=) api key
    
11.                 (258302) product id
    
12.                 (FV=ssEvYvHcKqN0=ZdTjM6NrGv0=) master/product apikey
    

复制代码

值得一提的是，OneNet 软件包是需要依赖 paho-mqtt、webclient、cJSON 的，选中 OneNet 后，以上三个选项也会被自动选中，如下图：

注意自己手上的 ESP8266 接板子的哪个串口，需要将这个串口打开：

1. Hardware Drivers Config  --->
   
2.     On-chip Peripheral Drivers  --->
   
3.         [*] Enable UART  --->
   
4.             [*] Enable UARTx

复制代码

在 menuconfig 中完成以上配置之后，先 pkgs --update 将软件包获取到本地，再 scons --target=mdk5 更新工程，将相关软件包加载到工程中来。

4. 开发思路4.1 OneNet 软件包工作原理

首先，我们需要大致了解一下 OneNet 软件包的工作原理。

OneNet 软件包数据的上传和命令的接收是基于 MQTT 实现的，OneNet  的初始化其实就是 MQTT 客户端的初始化，初始化完成后，MQTT 客户端会自动连接 OneNet 平台。数据的上传其实就是往特定的 topic 发布消息。当服务器有命令或者响应需要下发时，会将消息推送给设备。

获取数据流、数据点，发布命令则是基于 HTTP Client 实现的，通过 POST 或 GET 将相应的请求发送给 OneNet 平台，OneNet 将对应的数据返回，这样，我们        就能在网页上或者手机 APP 上看到设备上传的数据了。

下图是应用显示设备上传数据的流程图：

下图是应用下发命令给设备的流程图：

4.2 MQTT 初始化

了解了 OneNet 软件包的工作原理后，我们知道，OneNet 软件包数据的上传和命令的接收是基于 MQTT 实现的，OneNet  的初始化其实就是 MQTT 客户端的初始化。OneNet 软件包提供了一个接口 onenet_mqtt_init，供用户去初始化 MQTT，只有当 MQTT 初始化成功之后，才能做后续的操作，如上传数据到 OneNet 服务器。

我们创建两个线程去工作，onenet_mqtt_init_thread 线程用于初始化 MQTT 客户端，onenet_upload_data_thread 线程去上传数据给云。那么问题来了，onenet_upload_data_thread 线程怎么知道 MQTT 初始化成功了呢？这里使用信号量去通知。

要用信号量之前，第一步当然是创建一个信号量：

1. mqttinit_sem = rt_sem_create("mqtt_sem", RT_NULL, RT_IPC_FLAG_FIFO);

复制代码

在 onenet_mqtt_init_thread 线程的线程入口函数中使用 OneNet 软件包提供的接口 onenet_mqtt_init 去初始化 MQTT，初始化成功后，释放信号量：

1. static void onenet_mqtt_init_entry(void *parameter)
   
2. {
   
3.     uint8_t onenet_mqtt_init_failed_times;
   
4.    
   
5.     /* mqtt初始化 */
   
6.     while (1)
   
7.     {
   
8.         if (!onenet_mqtt_init())
   
9.         {
   
10.             /* mqtt初始化成功之后，释放信号量告知onenet_upload_data_thread线程可以上传数据了 */
    
11.             rt_sem_release(mqttinit_sem);
    
12.             return;
    
13.         }
    
14.         rt_thread_mdelay(100);
    
15.         LOG_E("onenet mqtt init failed %d times", onenet_mqtt_init_failed_times++);
    
16.     }
    
17. }

复制代码

onenet_upload_data_thread 线程要一直等待信号量的到来，才能上传数据，看看它的线程入口函数的伪代码：

1. static void onenet_upload_data_entry(void *parameter)
   
2. {
   
3.     /* 永久等待方式接收信号量，若收不到，该线程会一直挂起 */
   
4.     rt_sem_take(mqttinit_sem, RT_WAITING_FOREVER);
   
5.     /* 后面用不到这个信号量了，把它删除了，回收资源 */
   
6.     rt_sem_delete(mqttinit_sem);
   
7.    
   
8.     while (1)
   
9.     {
   
10.         /* 这里是上传数据到OneNet的代码*/
    
11.         /* 这里要怎么写，后面会有教程说明 */
    
12.     }
    
13. }
    

复制代码

在上面的代码中，其实不用信号量也能完成上述工作。这里创建两个线程，并且使用信号量去做通知工作，旨在能让大家多学习些 IPC 的使用。

4.3 上传数据至云端

在 ESP8266 已经正常连上 WIFI 的前提下，MQTT 初始化成功后，就可以放心大胆的上传数据给 OneNet 了。OneNet 软件包给用户提供了几个上传数据的接口，详情请查看 OneNet 软件包的 API 说明文档：点此处跳转。这个 DIY 项目中需要上传的数据是温度数据，属于数字数据，可以使用下面这个 API：

1. rt_err_t onenet_mqtt_upload_digit(const char *ds_name, const double digit);

复制代码

利用 mqtt 向 OneNET 平台发送字符串数据。

参数	描述
ds_name	数据流名称
str	要上传的字符串
返回	--
0	上传成功
-5	内存不足

根据前两周的教程，我们知道 nrf24l01_thread 线程是用来通过 nrf24l01 射频模块接收发送节点采集到的温度数据的。那么如何将 nrf24l01_thread 线程收到的温度数据给 onenet_upload_data_thread 线程上传云呢？这里使用邮箱和内存池来实现。邮箱和内存池的使用，可以回顾一下第二周的教程：点此处跳转。

使用邮箱和内存池是为了解决一下问题：

• nrf24l01_thread 线程接收数据过快，onenet_upload_data_thread 线程来不及上传。
• onenet_upload_data_thread 线程上传过快，nrf24l01_thread 线程来不及接收数据。
  
  

其实就是典型的流控问题，或者说是供求关系问题。

在 onenet_upload_data_thread 线程入口函数中利用 onenet_mqtt_upload_digit 上传数据给 OneNet：

1. static void onenet_upload_data_entry(void *parameter)
   
2. {
   
3.     struct recvdata *buf_mp;
   
4.    
   
5.     /* 永久等待方式接收信号量，若收不到，该线程会一直挂起 */
   
6.     rt_sem_take(mqttinit_sem, RT_WAITING_FOREVER);
   
7.     /* 后面用不到这个信号量了，把它删除了，回收资源 */
   
8.     rt_sem_delete(mqttinit_sem);
   
9.    
   
10.     while (1)
    
11.     {
    
12.         if (rt_mb_recv(tmp_msg_mb, (rt_ubase_t*)&buf_mp, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
    
13.         {
    
14.             /* 500ms上传一次数据 */
    
15.             rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));
    
16.             /* 上传发送节点1的数据到OneNet服务器，数据流名字是temperature_p0 */
    
17.             if (onenet_mqtt_upload_digit("temperature_p0", buf_mp->temperature_p0) != RT_EOK)
    
18.                 rt_kprintf("upload temperature_p0 has an error, try again\n");
    
19.             else
    
20.                 printf("onenet upload OK >>> temp_p0:%f\n", buf_mp->temperature_p0);
    
21.             
    
22.             rt_mp_free(buf_mp); /* 释放内存块 */
    
23.             buf_mp = RT_NULL;   /* 请务必要做 */
    
24.         }
    
25.     }
    
26. }
    

复制代码

就是这么简单。

如果说，我们底下有多个发送节点采集温度，接收节点会收到多个发送节点的温度数据，而只有 一个 ESP8266，怎么在上传数据给 OneNet 的时候区分这些不同节点的数据？这里其实只需要建立不同的数据流就好了，每一个节点的数据为一个数据流，rt_err_t onenet_mqtt_upload_digit(const char *ds_name, const double digit) 函数的第一个参数就是数据流的名称，起不同名字就是不用的数据流了，如：

1. /* 上传发送节点1的数据到OneNet服务器，数据流名字是temperature_p0 */
   
2. onenet_mqtt_upload_digit("temperature_p0", buf_mp->temperature_p0);
   
3. /* 上传发送节点2的数据到OneNet服务器，数据流名字是temperature_p1 */
   
4. onenet_mqtt_upload_digit("temperature_p1", buf_mp->temperature_p1);

复制代码

5. OneNet 应用开发

我们关把数据上传给 OneNet 后，如何才能看到这些数据呢？OneNet 给开发者提供了一些简单应用开发的工具，我们利用这些工具在 OneNet 上创建一些简单的小应用，即可实现对数据的远程监控了。

由于文章篇幅有限，这里就不详细展示如何制作应用了，更多内容，请查看 OneNet 的产品创建与设备接入视频教程：点此处跳转。

6. 开源代码

为了更进一步便于大家学习，第四周任务的代码已经开源啦~ 请点击这里查看。请给这个项目点个小星星(Star)^_^

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7. 结果展示

• 在网页上查看 OneNet 云端数据，能正常收到来自每个发送节点数据流了：
  
  

• OneNet PC端应用，可在电脑实现远程监控。（如：人坐在办公室，查看家里房间客厅的温度，看看家里着火没有）：
  
  

• OneNet 移动端应用，可在手机平板等设备实现远程监控。（如：外出旅游，打开手机 APP，查看办公室的温度，看看办公室着火没）
  
  

• 本地 FinSH 信息输出，提示 mqtt 初始化成功、ESP8266 连接 WIFI 成功、数据上传 OneNet 服务器成功：
  
  

8. 注意事项

• 第四周的 demo 工程只接收两个发送节点的数据，需要更多发送节点的可以自行添加。
• 第四周的 demo 工程中的 RECEIVE(stm32l475-atk-pandora)(SD_Card)(ESP8266) 是利用 ESP8266 对接 OneNet 的，使用 SD Card 挂载文件系统。
• 第四周的 demo 工程中的 RECEIVE(stm32l475-atk-pandora)(SPI Flash)(RW007) 是利用 RW007 对接 OneNet 的，使用 SPI Flash 挂载文件系统，RW007 的配置与 ESP8266 一样，请参考上面教程。
• 发送节点的程序下载第二周中的 demo 就好了，GitHub 中的 Fourth week mission 文件夹不再包含发送节点工程。
• 移动端要远程监控温度需要在 OneNet 官网下载一个叫设备云的 APP，如下图，点击此链接跳转至官网下载页面：
  
  

WillianChan

顶顶顶

慕兰

厉害了