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记一次IOT开发经历

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Java JavaScript

作为一个EE专业的学生，不务正业的搞了FE。但是借这次大三课程设计的契机，也受到了某PM的启发，进行了一次非常简单的IOT(Internet Of Things)开发，回到了最初的起点。

要实现的功能？

通过移动端网页控制步进电机的正转，反转，停止，变速。

需要点亮的技能树？

MicroPython - 编程语言，python在物联网领域的子集
nodemcu - 主角，价值20元左右的WIFI物联网开发板，基于esp8266。
step motor - 步进电机
mqtt - 基于TCP/IP的pub/sub模型的实时协议，广泛用于物联网领域
server — 集成mqtt，为前端提供接口，连接machine和前端，编程语言取决于你，我选择node
前端 - 用户终端，Andriod/IOS/Web，我选择Web

开发环境

Mac os 10.12.5

开始动手

安装驱动

根据自己的平台安装驱动，然后将开发板使用usb连接电脑
https://www.silabs.com/products/mcu/Pages/USBtoUARTBridgeVCPDrivers.aspx

在mac环境下，查看是否连接端口成功

$ ls /dev/cu.*# 显示$ /dev/cu.SLAB_USBtoUART

找到自己的开发板连接的串口，后续用于刷固件和连接开发板

刷micropython固件

nodemcu自带的编程环境是lua，我选择了更熟悉的micropython，所以先刷micropython的固件。

根据这个链接刷好固件

开始硬件编程

下载ESploer
ESPlorer是开发ESP8266的一个编辑器，使用Java编写，所以需要安装Java环境，使用Java打开

$ java -jar ESPlorer.jar

步进电机的具体控制代码在这里就不展开了，本文重点在于如何实现在用户终端控制机器。

上传固件

在这里有一点非常重要。

在micropython的文件系统中，有两个文件比较特殊

boot.py 在每一次reset或者通电后会自动执行，一般不需要修改，也无法修改
main.py 在每一次reset或者通电后boot.py执行后会自动执行main.py。所以这就是我们需要的入口文件

使用ESPlorer的save to esp是不能将电脑上的main.py成功上传到板子中的。踩坑。。。

必须使用ampy。

安装好ampy之后

$ ampy help #可以查看ampy的具体用法，put命令就是我们需要的$ ampy -b 115200 -p /dev/cu.SLAB_USBtoUART put  main.py /main.py

这样main.py就成功上传了

更多详情

wifi

在能够让步进电机转动之后，我们要将这看似没什么用处的电机接入互联网，这就带来了无限的想象力。

在接入互联网之前要先连上WIFI。

def doConnect():
    import network
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)    if not wlan.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wlan.connect('SSID', 'PASSWORD')        while not wlan.isconnected():            pass
    print('network config:', wlan.ifconfig())

mqtt

连上互联网之后就要连接服务器了

micropython內建库中没有mqtt模块，但是强大的社区提供了实现

将simple.py下载下来放到工程目录，当然也要上传到板子上。

def mqtt():
    SERVER = "192.168.1.19"
    CLIENT_ID = "umqtt_client"
    PORT = 8173
    TOPIC = 'micropython' # 订阅的主题

    client = MQTTClient(CLIENT_ID, SERVER, PORT,"0","0")    # Subscribed messages will be delivered to this callback
    client.set_callback(sub_cb)
    client.connect()
    client.subscribe(TOPIC)
    print("Connected to %s, subscribed to %s topic" % (SERVER, TOPIC))    try:            while 1:
                    client.wait_msg()    finally:
            client.disconnect()

client.set_callback(sub_cb)

其中的sub_cb回调就是业务逻辑的具体实现了。

def parse(m):
    arr = m.split('&')
    dic = {}    for item in arr:
        temp = item.split('=')
        dic[temp[0]] = temp[1]    return dicdef sub_cb(topic, msg):
    global state  # 1是正转，2是反转
    message = msg.decode('utf-8') # 从二进制转为utf-8
    dic = parse(message) # 使用querystring解析成字典
    type = dic['type'] # 动作
    speed = dic['payload'] # 速度

    speed = int(speed) # string转为int
    if type == "stop":
        stop()    elif type == "positive":
        state = 1
        start(positive,speed)  #正转
    elif type == "negetive":
        state = 2
        start(negetive,speed) #反转
    elif type == "speed":   # 变速
        if state == 1:
            start(positive,speed)        elif state == 2:
            start(negetive,speed)

一个没解决的问题是micropython中的ujson模块没有使用成功，所以使用了querystring来传递信息。

服务端实现

硬件部分就差不多大功告成了。

硬件部分使用mqtt向服务器订阅了micropython这个主题，接下来就是服务端发布订阅消息。

服务端使用express集成mosca来实现的。
mosca是mqtt协议的node实现。

根据文档设置好端口，开启一个mqtt服务器，将服务器暴露在global下，但是感觉不是一个很好的方法，node还有待学习。

api接口的简单实现类似于这样

const getMessage = (m) => {
  m = querystring.stringify(m)  let message = {    topic: 'micropython', // 订阅主题
    payload: m,    qos: 1,    retain: false
  }  return message;
}// 正转接口router.post('/positive', function(req, res, next) {

  mqtt.publish(getMessage({    type: 'positive',    payload: req.body.speed
  }), function() {
    res.json(template(true,'success'))
  })

});