前言

最近在做一個物聯(lián)網(wǎng)項目，涉及到智能開關(guān)的開發(fā)。目前已經(jīng)實現(xiàn)簡單的TCP通信遠(yuǎn)程控制，但是考慮到后期的設(shè)備管理以及設(shè)備通信所需要的技術(shù)和服務(wù)器的維護(hù)成本，我決定將設(shè)備接入云平臺。本文將詳細(xì)闡述如何利用華為云的物聯(lián)網(wǎng)平臺（IoTDA）實現(xiàn)設(shè)備的云上管理與通信。

前提條件

• 搭建Arduino+ESP8266的開發(fā)環(huán)境。可以參考： 軟件開發(fā)人員從0到1實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)項目：初步實現(xiàn)智能開關(guān)
• 開通華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺服務(wù)，并注冊一個設(shè)備。可以參考官網(wǎng)文檔。

準(zhǔn)備工作

設(shè)備側(cè)選擇用MQTT協(xié)議，因為對（IoTDA）SDK的編譯環(huán)境不太了解，這里通過API的方式接入華為云的物聯(lián)網(wǎng)平臺。

獲取IoTDA接入信息

首先需要拿到兩個信息：

1. 華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺的接入信息，也就是URL和PORT。接入信息通過下圖可以看到。

   

2. 華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺的設(shè)備連接鑒權(quán)信息。可以參考設(shè)備連接鑒權(quán) 。簡單來講，就是通過注冊設(shè)備時的設(shè)備ID和密鑰生成設(shè)備連接鑒權(quán)所需的參數(shù)（ClientId、Username、Password）。生成參數(shù)的鏈接

   

安裝代碼庫

其次，設(shè)備側(cè)作為MQTT的客戶端，需要編寫相關(guān)代碼?；贏rduino IDE開發(fā)，可以使用現(xiàn)成的庫減少工作量。

1. 安裝PubSubClient庫，用于連接和交互MQTT代理服務(wù)器（IoTDA）。
2. 安裝ArduinoJson庫，用于解析和生成 JSON 數(shù)據(jù)。

功能實現(xiàn)

基于IoTDA平臺實現(xiàn)智能開關(guān)，代碼要實現(xiàn)以下功能：

1. 設(shè)備進(jìn)行WiFi連接與網(wǎng)絡(luò)通信。
2. 設(shè)備通過MQTT協(xié)議接入IoTDA平臺。
3. 設(shè)備接收IoTDA平臺下發(fā)的消息。
4. 設(shè)備根據(jù)消息執(zhí)行相應(yīng)的控制操作。

WiFi連接

#include <ESP8266WiFi.h>  const char* ssid = "xxx";   //wifi名稱
const char* password = "xxx";  //wifi密碼void setup_wifi() {  delay(10);  // We start by connecting to WiFi  Serial.println();  Serial.print("Connecting to ");  Serial.println(ssid);  WiFi.begin(ssid, password);  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {  delay(500);  Serial.print(".");  }  Serial.println("");  Serial.println("WiFi connected");  Serial.print("IP address: ");  Serial.println(WiFi.localIP());  
}

對以上的代碼進(jìn)行解釋：

ESP8266WiFi.h 庫提供了與 WiFi 網(wǎng)絡(luò)連接相關(guān)的功能，WiFi.begin(ssid, password); 這行代碼就可以自動連接WiFi。

接入IoTDA

設(shè)備要接入IoTDA，就需要上面準(zhǔn)備的接入信息。在代碼中定義如下：

const char* mqttServer = "xxx.myhuaweicloud.com";  
const int mqttPort = 1883;  
const char* mqttClientId = "xxx";      
const char* mqttUser ="xxx";
const char* mqttPassword = "xxx";#define deviceId "xxx"#define mqttTopic "$oc/devices/" deviceId "/sys/messages/down"

mqttTopic是在接入成功后，設(shè)備側(cè)訂閱的Topic，用來接收平臺下發(fā)的消息。更多的topic定義參考IoTDA平臺預(yù)置的topic。

接下來就需要通過PubSubClient庫進(jìn)行接入IoTDA平臺了

WiFiClient espClient;  
PubSubClient client(espClient);  void reconnect() {    client.setServer(mqttServer, mqttPort);  client.setCallback(callback);  while (!client.connected()) {  Serial.println("Attempting MQTT connection...");  if (client.connect(mqttClientId, mqttUser, mqttPassword)) {  Serial.println("connected");  client.subscribe(mqttTopic);  } else {  Serial.print(client.state());delay(5000);  }  }  
}  

接收IoTDA消息&控制開關(guān)

client.connect 成功后會訂閱Topic，當(dāng)在IoTDA平臺下發(fā)消息時，就會在 callback 函數(shù)進(jìn)行 digitalWrite(RELAY_PIN, state); 控制開關(guān)了。

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {  StaticJsonDocument<128> doc;  DeserializationError error = deserializeJson(doc, payload);  if (error) {  Serial.print(F("deserializeJson() failed: "));  Serial.println(error.c_str());  return;  }  const char* stateKey = "state";  if (doc.containsKey(stateKey)) {  bool state = doc[stateKey];  digitalWrite(RELAY_PIN, state);  Serial.print("Switch state: ");  Serial.println(state ? "ON" : "OFF");  }  
}  

完整代碼

#include <ESP8266WiFi.h>  
#include <PubSubClient.h>  
#include <ArduinoJson.h>  const char* ssid = "xxx";  
const char* password = "xxx.";  
const char* mqttServer = "xxx.myhuaweicloud.com";  
const int mqttPort = 1883;  
const char* mqttClientId = "xxx";      
const char* mqttUser ="xxx";
const char* mqttPassword = "xxx";#define RELAY_PIN 0#define deviceId "xxx"#define mqttTopic "$oc/devices/" deviceId "/sys/messages/down"WiFiClient espClient;  
PubSubClient client(espClient);  void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {  StaticJsonDocument<128> doc;  DeserializationError error = deserializeJson(doc, payload);  if (error) {  Serial.print(F("deserializeJson() failed: "));  Serial.println(error.c_str());  return;  }  const char* stateKey = "state";  if (doc.containsKey(stateKey)) {  bool state = doc[stateKey];  digitalWrite(RELAY_PIN, state);  Serial.print("Switch state: ");  Serial.println(state ? "ON" : "OFF");  }  
}  void reconnect() {  while (!client.connected()) {  Serial.println("Attempting MQTT connection...");  if (client.connect(mqttClientId, mqttUser, mqttPassword)) {  Serial.println("connected");  client.subscribe(mqttTopic);  } else {  Serial.print(client.state());delay(5000);  }  }  
}  void setup_wifi() {  delay(10);  Serial.println();  Serial.print("Connecting to ");  Serial.println(ssid);  WiFi.begin(ssid, password);  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {  delay(500);  Serial.print(".");  }  Serial.println("");  Serial.println("WiFi connected");  Serial.print("IP address: ");  Serial.println(WiFi.localIP());  
}  void setup() {  Serial.begin(115200);  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT); digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); setup_wifi();  client.setServer(mqttServer, mqttPort);  client.setCallback(callback);  
}  void loop() {  if (!client.connected()) {  reconnect();  }  client.loop();  
}

IoTDA平臺下發(fā)消息

將編寫完成的代碼燒錄到ESP-01S模塊后，就可以通過IoTDA平臺進(jìn)行消息下發(fā)了。消息下發(fā)位置見下圖

消息下發(fā)格式：

{"state":true
}

當(dāng)state為true時，表示電平狀態(tài)為HIGH，電路呈開啟狀態(tài)，此時電路不通電。
而當(dāng)state為false時，電平狀態(tài)則為LOW，電路閉合，此時電路處于通電狀態(tài)。

通過state數(shù)值的變化，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制開關(guān)。

問題記錄

在串口調(diào)試時，如果mqtt連接返回-1狀態(tài)碼，意味著連接失敗。

那么需要將 PubSubClient.h 庫中的兩個宏定義MQTT_KEEPALIVE、MQTT_MAX_PACKET_SIZE 的數(shù)值調(diào)大。本文中的代碼已分別調(diào)整為60和2048。

總結(jié)

借助華為云的物聯(lián)網(wǎng)平臺IoTDA，可以幫助物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的用戶快速完成設(shè)備聯(lián)網(wǎng)及行業(yè)應(yīng)用集成，大大提高了開發(fā)人員的工作效率。而且按需計費每月前一百萬條消息是免費的，很大程度上降低了設(shè)備上云的成本。