作者 | Haor.L

責(zé)編 | 王曉曼

出品 | CSDN博客

筆者最近參加了校內(nèi)的一場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)競(jìng)賽，從零開始，踩坑無數(shù)，感覺很多時(shí)候事情都不像預(yù)料的一樣發(fā)展，離開了美好的IDE，太多事情要在板子上一步步摸索。運(yùn)行失敗還好，運(yùn)行成功但BUG了，簡(jiǎn)直不知道從何查起。

但認(rèn)識(shí)了M5Stack簡(jiǎn)單的線上系統(tǒng)，學(xué)習(xí)了MQTT，HTTP等數(shù)據(jù)傳輸方式，入門Arduino和MIrcopython等開發(fā)語言，接觸ESP32的板子，感受最深的一點(diǎn)就是，物聯(lián)網(wǎng)的準(zhǔn)入門檻并沒有那么高，成本也沒有那么高，但這還是一片混沌未開的區(qū)域，進(jìn)場(chǎng)者真的可以大有所為，起碼方便自己的日常生活是綽綽有余的。

總的來說，這次物聯(lián)網(wǎng)入坑，值得！

閱讀本文后你將收獲：

• 了解M5STACK這款新興的片上系統(tǒng)
  

• 了解這款板子的開發(fā)環(huán)境如何配置

• 掌握ONENET數(shù)據(jù)傳輸

• 掌握HTTP的GET方法

• 會(huì)搭建筆者前幾天做的項(xiàng)目雛形：健康碼追蹤系統(tǒng)
  

開發(fā)準(zhǔn)備

本博客作為學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的筆記，也簡(jiǎn)單的將自己的片上系統(tǒng)作為例程寫出來。

• ESP-IDF工具鏈配置：樂鑫文檔
  
• UIflow在線IDE
• M5STACK的官方開發(fā)文檔(很全，如果你也打算使用M5STACK系列的開發(fā)板，強(qiáng)烈建議從此入門)
• 本博客項(xiàng)目的代碼倉庫（歡迎賞星）：https://github.com/haoruilee/M5Stack_Healthy_code_tracer
  

M5STACK簡(jiǎn)介

M5STACK是一款對(duì)初學(xué)者非常友好的ESP32開發(fā)板，可以用Micropython和C編程，也可以用很簡(jiǎn)單的拖拽式編程，擁有龐大的官方文檔，只是國(guó)內(nèi)只在最近開始流行，油管和B站上都有官方的教學(xué)視頻，也在常常更新，很有創(chuàng)造力的一個(gè)產(chǎn)品。

結(jié)構(gòu)上主要分為Core和Unit，Core作為核心控件，Unit作為傳感器采集數(shù)據(jù)。

下圖圖就是筆者自己做的產(chǎn)品雛形，中間的小屏幕是Core，作為主控,周圍有GPS和RFID,攝像頭等單元用來采集數(shù)據(jù)。

設(shè)計(jì)雛形：

由于所有的M5產(chǎn)品都預(yù)設(shè)了樂高塊，所有你可以把他們拼在樂高模組上，油管上還有不少人用它做樂高機(jī)器人，確實(shí)是很有創(chuàng)意的一款產(chǎn)品，顏值也不錯(cuò)，所以筆者選擇它用來開發(fā)。

環(huán)境配置

UIFlow環(huán)境

在線編程地址：UIFlow

前幾天GIthub發(fā)布了遠(yuǎn)程編譯器Codespace,可以看出遠(yuǎn)程編譯確實(shí)是大勢(shì)所趨。

這里不得不說UIFlow把物聯(lián)網(wǎng)的門檻大大降低了，筆者配置ESP-IDF用了將近一天，而使用UIFlow可以免去一切環(huán)境配置的痛苦。

支持拖拽編程，可視化UI設(shè)計(jì)，自帶例程，確實(shí)是良心產(chǎn)品。

ESP-IDF環(huán)境

方法一

筆者配置ESP-IDF工具鏈時(shí)，一開始是使用Windows系統(tǒng)的工具安裝器。

ESP-IDF 工具安裝器可在“開始”菜單中，創(chuàng)建一個(gè)打開ESP-IDF 命令提示符窗口的快捷方式。本快捷方式可以打開 Windows 命令提示符（即 cmd.exe），并運(yùn)行 export.bat 腳本以設(shè)置各環(huán)境變量（比如 PATH，IDF_PATH 等）。

（不得不說，這個(gè)安裝器的健壯性非常差！?。?/p>

安裝心得：上網(wǎng)技巧+把系統(tǒng)的PATH重新檢查一遍，有些卸載殘余的PATH會(huì)導(dǎo)致玄學(xué)問題！

方法二（更推薦）

宇宙第一VS code中有插件 ESPRESSIF

可以更清楚每時(shí)每刻在干什么，也更清楚出了BUG去哪里修補(bǔ)。

感知模塊

M5開發(fā)了很多環(huán)境傳感器，包括溫濕度，人體感應(yīng)，RFID，攝像頭等等，在官方開發(fā)文檔上也都給出了相關(guān)例程和GIthub的源碼鏈接。

筆者自己的項(xiàng)目使用的是RFID、GPS和Camera模塊，其中除了Camera只能用ESP-IDF編程，其他單元都支持在UIFlow上在線編程，再加上，Micropython確實(shí)比C++舒服太多。

網(wǎng)絡(luò)連接

Wi-Fi鏈接

M5Stack已經(jīng)自己預(yù)置了Wi-Fi鏈接，開機(jī)就是，不過在Mircopython里寫起來也很簡(jiǎn)單，下面是一個(gè)范例：

import network
SSID="YOUR-WIFI-NAME"
PASSWORD="YOUR-WIFI-PASSWORD"
wlan=None
s=None

def connectWifi(ssid,passwd):
'''
連接指定wifi
'''
global wlan
wlan=network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.disconnect
wlan.connect(ssid,passwd)
while(wlan.ifconfig[0]=='0.0.0.0'):
time.sleep(1)
return True

使用Mircoython的Wi-Fi模塊，connect(ssid，password)，就可以進(jìn)入可愛的Wi-Fi連接界面了，M5GO的封裝還是不錯(cuò)的。

NB-IOT

IOT模組需要額外配一張NB卡，某寶20就可以拿下一年500M流量，不過筆者沒有繼續(xù)嘗試，已經(jīng)有可愛的M5GO和穩(wěn)定的Wi-Fi，就沒探索用3G進(jìn)行通訊。

HTTP通訊

接下來介紹物聯(lián)網(wǎng)的精髓，“聯(lián)網(wǎng)”，采集到了數(shù)據(jù)，那數(shù)據(jù)上報(bào)和傳輸是重中之重。

筆者覺得HTTP是最好理解，好入門的通訊協(xié)議，這里也先介紹這種方法。

建議參考視頻：B站：接入中國(guó)移動(dòng)ONENET平臺(tái)

筆者嘗試過諸如阿里云和一些外國(guó)的平臺(tái)，最后發(fā)現(xiàn)都不如中國(guó)移動(dòng)專門為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的ONENET，一來穩(wěn)定，不用擔(dān)心服務(wù)商跑路，而來阿里云顯得太過臃腫，對(duì)入門者很不友好，最終選擇了ONENET，他的HTTP封裝好了很好看的數(shù)據(jù)流模板，如：

• 位置信息可視化：

• 自動(dòng)折線圖

POST上傳數(shù)據(jù)創(chuàng)建流模板

首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)流模板，用于接收傳過來的數(shù)據(jù)：

發(fā)送請(qǐng)求

請(qǐng)求方式：POST

URL:http://api.heclouds.com/devices/device_id/datapoints

其中，device_id：需要替換為設(shè)備ID

注意：ONENET默認(rèn)post的數(shù)據(jù)叫Datastreams，參數(shù)配置見表：

請(qǐng)求實(shí)例：

{
"datastreams": [{
"id": "temperature",
"datapoints": [{
"at": "2013-04-22T00:35:43",
"value": "bacd"
},
{
"at": "2013-04-22T00:55:43",
"value": 84
}
]
},
{
"id": "key",
"datapoints": [{
"at": "2013-04-22T00:35:43",
"value": {
"x": 123,
"y": 123.994
}
},
{
"at": "2013-04-22T00:35:43",
"value": 23.001
}
]
}
]
}

使用ONENET的模擬API調(diào)用可以快速熟悉數(shù)據(jù)的模式：

其中，URL的device_id,和下面的API_key換成自己設(shè)備的，可以在設(shè)備列表找到，就可以往自己設(shè)備的數(shù)據(jù)流模板傳一個(gè)值為3的value。

Micropython用HTTPUIFlow里自帶了HTTP模塊，但是很玄學(xué)，很難用！

這里筆者用Micropython自己寫了一份HTTP的傳輸：

def http_put_data(data):
#post data into onenet
url='http://api.heclouds.com/devices/'+DEVICE_ID+'/datapoints'
values={'datastreams':[{"id":"temperature","datapoints":[{"value":data}]}]}
jdata = json.dumps(values)
r=urequests.post(url,data=jdata,headers={"api-key":API_KEY})
return r

親測(cè)還是很好用的，可能是UIFlow自己的json封裝比較奇怪？

使用模組交互的數(shù)據(jù)傳輸

既然M5STACK可以同時(shí)使用多個(gè)模組，那么自然也就可以使用模組來控制數(shù)據(jù)傳輸：

如：使用RFID卡，控制POST：

rfid0 = unit.get(unit.RFID, unit.PORTA)

while(True):
if rfid0.isCardOn:
rsp = http_put_data(12)
emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,1,1,1,1,1,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0]], 0xff0000)
else:
#wlan.disconnect
#wlan.active(False)
emoji0.show_map([[0,0,0,1,0,0,0],[0,0,0,1,0,0,0],[0,0,0,1,0,0,0],[0,0,0,1,0,0,0],[0,0,0,1,0,0,0],[0,0,0,1,0,0,0],[0,0,0,1,0,0,0]], 0xff0000)
wait(1)

第一行的rfid0 = unit.get(unit.RFID, unit.PORTA)是指定從PORTA讀取RFID的射頻信息

使用HTTP的GET獲取b站信息

有POST就要有GET，這里介紹一個(gè)B站大佬“正負(fù)加減”的例程，獲取自己的粉絲數(shù)，里面講解也很細(xì)致,大佬也是老Geek了,關(guān)注不虧！UIFlow的GET結(jié)構(gòu)：核心思想是知道哪個(gè)key是follow，可以在F5審查源代碼找到：

此處的URL是

http://api.bilibili.com/x/relation/stat?vmid=99566555

UP和DOWN是控制RGB等的函數(shù)。

我的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)全過程

設(shè)計(jì)初衷在疫情管控最嚴(yán)格的的時(shí)候，經(jīng)常能看到觸目驚心的“尋找x月x日乘坐xxxx的乘客”，如果能追尋乘坐公共交通者的足跡，會(huì)給疫情管控帶來很大便利。設(shè)計(jì)方法

筆者希望結(jié)合GPS，RFID和攝像頭功能，做個(gè)車載的識(shí)別信息-上報(bào)信息的小系統(tǒng)。

具體涉及到二維碼識(shí)別，RFID識(shí)別，GPS獲取和HTTP上報(bào)。

然而，這個(gè)設(shè)計(jì)一開始就遇到了難題。網(wǎng)上購買的測(cè)溫槍，他的藍(lán)牙數(shù)據(jù)我無法解包，好像是和騰訊連連有自己的相關(guān)配置。

騰訊連連界面：

既然騰訊連連已經(jīng)寫到那么好了，那就不搶他的飯碗了。

既然沒辦法解析內(nèi)容，那下面筆者將用ENV單元采集的環(huán)境溫度代替乘客溫度進(jìn)行收發(fā)。

分模塊實(shí)現(xiàn)RFID控制塊首先聲明RFID模塊的串口：

rfid0 = unit.get(unit.RFID, unit.PORTA)

該段指從A口串入RFID模組

【注：M5STACK使用顏色標(biāo)明了A,B,C三個(gè)Grove口，見下圖】

上圖中RFID的串口是紅色，就對(duì)應(yīng)到M5GO左側(cè)的紅色接口：

GRIVE HUB由于筆者同時(shí)還需要使用紅色串口的ENV單元，因此額外購買了GROVE HUB：

這樣就有兩個(gè)A口了。

訪問設(shè)置時(shí)不需要加以區(qū)分,都從PORTA引入：

rfid0 = unit.get(unit.RFID, unit.PORTA)
env0 = unit.get(unit.ENV, unit.PORTA)

使用Emoji模塊做可視化：

筆者使用循環(huán)判斷是否有卡片接近，無則顯示待機(jī)Emoji，有則顯示?

 #循環(huán)判斷是否有卡片接近
while(True):
#熄滅RGB燈
rgb.setBrightness(0)
#清空Emoji顯示
emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0]], 0x000000)
#判斷是否有卡片接近
if rfid0.isCardOn:
#有卡片接近顯示對(duì)號(hào)
emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,1],[0,0,0,0,0,1,1],[1,0,0,0,1,1,0],[0,1,1,1,1,0,0],[0,0,1,1,0,0,0]], 0x33ff33)
#發(fā)送RFID讀取到的卡片ID
rsp_RFID = http_put_RFID((str(rfid0.readUid)))
#完成后指示燈變綠
rgb.setColorAll(0x33ff33)
rgb.setBrightness(10)
else:
#可選是否斷開wifi
#wlan.disconnect
#wlan.active(False)
#等待卡片接近時(shí)，Emoji展示"。。。"
emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,1,0,1,0,1,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0]], 0x000000)
wait(1)

這里的Emoji模塊是先在UIFlow里敲好，再進(jìn)Micropython里查看的。

HTTP傳輸塊

HTTP傳輸在上文已經(jīng)講了不少，這里優(yōu)先介紹GPS的傳輸：

GPS的命令也是要加“value:”的，形如value:{“l(fā)on”:lon,“l(fā)at”:lat}，這個(gè)地方一開始把筆者坑的不輕！

def http_put_location(lon,lat):
'''
傳輸?shù)乩砦恢脭?shù)據(jù)點(diǎn)至ONENET平臺(tái)的location數(shù)據(jù)流
lon:longitude,經(jīng)度
lat: latitude,緯度
url：http的post地址
values:請(qǐng)參考https://open.iot.10086.cn/doc/multiprotocol/ 文檔中的"HTTP協(xié)議上傳數(shù)據(jù)點(diǎn)模塊，配置json格式信息"
API_KEY:設(shè)備發(fā)送HTTP請(qǐng)求的證書，請(qǐng)參考https://open.iot.10086.cn/doc/multiprotocol/book/develop/http/api/api-usage.html 文檔中的"鑒權(quán)說明"
'''
url='http://api.heclouds.com/devices/YOUR-DEVICE-ID/datapoints'
values={'datastreams':[{"id":"location","datapoints":[{"value":{"lon":lon,"lat":lat}}]}]}
jdata = json.dumps(values)
r=urequests.post(url,data=jdata,headers={"api-key":API_KEY})
return r

這里請(qǐng)把YOUR-DEVICE-ID替換為自己的數(shù)據(jù)流中設(shè)備編號(hào)，參考ONENET手冊(cè)。Wi-Fi連接塊

UIflow里封裝了很好的Wi-Fi-connect：

wifiCfg.doConnect(SSID, PASSWORD)

如果你的Micropython里沒有一鍵Wi-Fi連接，筆者自己也實(shí)現(xiàn)了一個(gè)：

def connectWifi(ssid,passwd):
'''
如果您的Micropython不攜帶WifiCfg.doconnect，請(qǐng)參考本函數(shù)
函數(shù)作用：連接至名稱為SSID，密碼為passwd的wifi
'''
global wlan
wlan=network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.disconnect
wlan.connect(ssid,passwd)
while(wlan.ifconfig[0]=='0.0.0.0'):
time.sleep(1)
return True

二維碼識(shí)別塊

• 本部分使用ESP-IDF編程
  

• 使用的攝像頭是M5CAMERA

• 屬性是OV2640
  

參考官方例程：

//拍攝
camera_fb_t* esp_camera_fb_get
{
if (s_state == ) {
return ;
}
if(!I2S0.conf.rx_start) {
if(s_state->config.fb_count > 1) {
ESP_LOGD(TAG, "i2s_run");
}
if (i2s_run != 0) {
return ;
}
}
if(s_state->config.fb_count == 1) {
xSemaphoreTake(s_state->frame_ready, portMAX_DELAY);
}
if(s_state->config.fb_count == 1) {
return (camera_fb_t*)s_state->fb;
}
camera_fb_int_t * fb = ;
if(s_state->fb_out) {
xQueueReceive(s_state->fb_out, &fb, portMAX_DELAY);
}
return (camera_fb_t*)fb;
}

//二維碼識(shí)別
void qr_recoginze(void *pdata) {

camera_fb_t *camera_config = pdata;

if(pdata==)
{
ESP_LOGI(TAG,"Camera Size err");
return;
}

struct quirc *q;
struct quirc_data qd;
uint8_t *image;
q = quirc_new;

if (!q) {
printf("can't create quirc object\r\n");
vTaskDelete ;
}
//printf("begin to quirc_resize\r\n");

if (quirc_resize(q, camera_config->width, camera_config->height)< 0)
{
printf("quirc_resize err\r\n");
quirc_destroy(q);
vTaskDelete ;
}

image = quirc_begin(q, , );
memcpy(image, camera_config->buf, camera_config->len);
quirc_end(q);

int id_count = quirc_count(q);
if (id_count == 0) {
quirc_destroy(q);
return;
}

struct quirc_code code;
quirc_extract(q, 0, &code);
quirc_decode(&code, &qd);
dump_info(q);
quirc_destroy(q);
}

這里依賴了太多官方庫…建議去代碼倉庫翻一翻。

K210的二維碼識(shí)別上文是ESP32類型的開發(fā)板識(shí)別代碼，可以看到非常繁瑣，改起來簡(jiǎn)直要了老命…使用Micropython的話，代碼就變的可愛多了~

【此部分使用Maxipy編程】

 import sensor
import image
import lcd
import time

clock = time.clock
lcd.init
sensor.reset
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.set_vflip(1)
sensor.run(1)
sensor.skip_frames(30)
while True:
clock.tick
img = sensor.snapshot
res = img.find_qrcodes
fps =clock.fps
if len(res) > 0:
img.draw_string(2,2, res[0].payload, color=(0,128,0), scale=2)
print(res[0].payload)
lcd.display(img)

這里Maxipy的官方文檔還給出了修正圖像的方法：如果使用了鏡頭，畫面會(huì)有扭曲，需要矯正畫面使用 lens_corr 函數(shù)來矯正，比如 2.8mm， img.lens_corr(1.8)

（沒事翻一翻這個(gè)Maxipy的文檔還是很有啟發(fā)的，大概兩小時(shí)就能通讀一遍）

GPS傳輸塊

室內(nèi)經(jīng)常沒有信號(hào)（實(shí)測(cè)室外也很少有…）因此在傳遞GPS的時(shí)候筆者額外設(shè)計(jì)了防止無信號(hào)的代碼。

GPS的http傳輸函數(shù)已經(jīng)在上文講了，此處和RFID卡片控制進(jìn)行結(jié)合：

if rfid0.isCardOn:
#有卡片接近顯示對(duì)號(hào)
emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,1],[0,0,0,0,0,1,1],[1,0,0,0,1,1,0],[0,1,1,1,1,0,0],[0,0,1,1,0,0,0]], 0x33ff33)
#發(fā)送RFID讀取到的卡片ID
rsp_RFID = http_put_RFID((str(rfid0.readUid)))
#防止測(cè)試時(shí)無信號(hào)
if str(gps0.pos_quality) != "1" and str(gps0.pos_quality) != "6":
lon=116.39137751349433
lat=39.8969585128568
else:
#默認(rèn)北京
lon=gps0.longitude
lat=gps0.latitude
try:
rsp_LOCATION=http_put_location(float(lon),float(lat))
except:
emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,1],[0,0,0,0,0,1,1],[1,0,0,0,1,1,0],[0,1,1,1,1,0,0],[0,0,1,1,0,0,0]], 0xff0000)
#傳輸溫度
rsp = http_put_data(env0.temperature)
#完成后指示燈變綠
rgb.setColorAll(0x33ff33)
rgb.setBrightness(10)
else:
#可選是否斷開wifi
#wlan.disconnect
#wlan.active(False)
#等待卡片接近時(shí)，Emoji展示"。。。"
emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,1,0,1,0,1,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0]], 0x000000)
wait(1)

后記

參賽時(shí)間倉促，沒能完全搞明白每個(gè)引腳的用途，沒有好好觸摸一遍C和開發(fā)板，沒有用NB-IOT通訊。沒有做藍(lán)牙通訊解包…還是有很多遺憾的，還好設(shè)備還在，可以繼續(xù)探索物聯(lián)網(wǎng)的神奇。

成果效果：

版權(quán)聲明：本文為CSDN博主「Haor.L」的原創(chuàng)文章，遵循CC 4.0 BY-SA版權(quán)協(xié)議，轉(zhuǎn)載請(qǐng)附上原文出處鏈接及本聲明。

原文鏈接：
https://blog.csdn.net/weixin_46233323/article/details/106054434」

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