項(xiàng)目3任務(wù)7-物聯(lián)網(wǎng)APP遠(yuǎn)程控制LED

2相關(guān)知識(shí)34任務(wù)小結(jié)與練習(xí)1任務(wù)實(shí)施任務(wù)引入與目標(biāo)物聯(lián)網(wǎng)APP遠(yuǎn)程控制LED一、任務(wù)引入與目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)任務(wù)7將實(shí)現(xiàn):APP發(fā)送MQTT消息:topic="/手機(jī)號(hào)/my_APP/set",payload="{"LedStatus":1}"或"{"LedStatus":0}"。ESP32網(wǎng)關(guān)收到MQTT消息后,根據(jù)解析的命令值控制所接LED的亮與滅。APP程序不需要修改,網(wǎng)關(guān)程序設(shè)計(jì)中需要實(shí)現(xiàn)MQTT消息的接收、解析及控制。任務(wù)引入任務(wù)6實(shí)現(xiàn)了溫濕度的展示,數(shù)據(jù)流向?yàn)橛布紸PP。這個(gè)數(shù)據(jù)能不能實(shí)現(xiàn)反方向傳輸呢?比如能否通過(guò)APP遠(yuǎn)程控制硬件設(shè)備呢?二、相關(guān)知識(shí)Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境中的JavaScript對(duì)象（JSONObject）JSONObject可以包含多個(gè)成員,每個(gè)成員以name:value對(duì)(鍵值對(duì),鍵又稱(chēng)為字段)呈現(xiàn),如{"id":1,"temp":22}。格式要求:JSONObject用花括號(hào)表示;成員之間用逗號(hào)分隔;鍵(字段)和值之間用冒號(hào)分隔;鍵用雙引號(hào)括起來(lái),即鍵是一個(gè)字符串。獲取JSON對(duì)象成員的值用戶(hù)可以通過(guò)兩種方式獲取JSON對(duì)象成員的值:(1)JSON對(duì)象名.id;(2)JSON對(duì)象名["id"];其中,id是JSON對(duì)象的一個(gè)鍵。二、相關(guān)知識(shí)課堂討論JSONObject可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)字符串,或者通過(guò)字符串轉(zhuǎn)換得到。其中的鍵也是一個(gè)字符串,需要用雙引號(hào)括起來(lái)。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí),鍵的雙引號(hào)該如何處理,才不會(huì)造成誤解呢?三、任務(wù)實(shí)施實(shí)施設(shè)備ESP32網(wǎng)關(guān)和DHT11溫濕度傳感器各一個(gè),杜邦線(xiàn)若干,安裝了Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境和AndroidStudio開(kāi)發(fā)環(huán)境的計(jì)算機(jī),部署了MQTT服務(wù)器的云服務(wù)器。1.網(wǎng)關(guān)和LED硬件連接在任務(wù)6的基礎(chǔ)上,連接LED燈:DHT11_DAT———ESP32_IO25DHT11_GND———ESP32_GNDDHT11_VCC———ESP32_VCC三色燈_R———ESP32_IO25三色燈_GND———ESP32_GND三色燈的數(shù)據(jù)引腳接ESP32的IO25。實(shí)施過(guò)程三、任務(wù)實(shí)施2.網(wǎng)關(guān)程序設(shè)計(jì)(1)頭文件、宏、變量、對(duì)象定義。#defineDHT11_PIN26#defineLED_PIN25/*需要上報(bào)和訂閱的TOPIC*/constchar*subTopic="my_APP/set";//****訂閱constchar*pubTopic="my_ESP32/post";//******發(fā)布除了第25引腳的宏定義之外,程序中還定義了訂閱消息的主題subTopic。需要注意的是,網(wǎng)關(guān)MQTT客戶(hù)端接收的消息主題是APP中MQTT客戶(hù)端發(fā)布的消息主題,兩者必須保持一致,否則網(wǎng)關(guān)是收不到MQTT消息的。在setup函數(shù)中,對(duì)LED進(jìn)行初始化:pinMode(LED_PIN,OUTPUT);三、任務(wù)實(shí)施(2)訂閱MQTT消息。如圖3-36所示,在重連接函數(shù)中,當(dāng)MQTT客戶(hù)端調(diào)用connect方法連接MQTT服務(wù)器成功后,調(diào)用subscribe方法訂閱要接收的消息主題。圖3-36訂閱MQTT消息三、任務(wù)實(shí)施(3)解析MQTT消息及控制。voidcallback(char*topic,byte*payload,unsignedintlen){Stringmsg="";StringLedStatus="";Serial.print("Recevice[");Serial.print(topic);Serial.print("]");for(inti=0;i<len;i++){msg+=(char)payload[i];//msg即收到的消息內(nèi)容}Serial.println(msg);if(msg.indexOf("LedStatus")){//判斷消息中是否有字符串"LedStatus",即APP是否要設(shè)置LED燈//通過(guò)字符串截取函數(shù)取出LedStatus的值,是字符串類(lèi)型LedStatus=msg.substring(msg.indexOf("LedStatus\":")+11,msg.indexOf("}"));digitalWrite(LED_PIN,LedStatus.toInt());}}解析時(shí),判斷收到的消息里有沒(méi)有字符串“LedStatus”,即APP是否要設(shè)置LED燈。如果有,則用字符串截取函數(shù)取出LedStatus的值,再控制燈的亮滅。這里其實(shí)并沒(méi)有用到JSON庫(kù)的解析函數(shù),而是直接用字符串去提取。使用ArduinoJson庫(kù)進(jìn)行解析前面學(xué)習(xí)過(guò),本任務(wù)稍后來(lái)實(shí)現(xiàn)。三、任務(wù)實(shí)施3.結(jié)果展示如圖3-37所示,點(diǎn)擊APP的image21,APP發(fā)送開(kāi)燈命令,LED亮。圖3-37APP控制LED點(diǎn)亮如圖3-38所示,點(diǎn)擊APP的image22,APP發(fā)送關(guān)燈命令,LED滅。圖3-38APP控制LED熄滅稍等一會(huì)兒,溫濕度值會(huì)上報(bào)并顯示。三、任務(wù)實(shí)施LED狀態(tài)改變后,能否上傳LED狀態(tài)值到APP并顯示在text23中呢?課堂討論三、任務(wù)實(shí)施voidcallback(char*topic,byte*payload,unsignedintlen){Stringmsg="";Serial.print("Recevice["+String(topic)+"]");for(inti=0;i<len;i++){msg+=(char)payload[i];//msg即收到的消息內(nèi)容}Serial.println(msg);StaticJsonBuffer<200>jsonBuffer;JsonObject&root=jsonBuffer.parseObject(msg);if(!root.success()){Serial.println("parseObject()failed");return;}constchar*val=root[Identifier];4.用ArduinoJson庫(kù)解析JSON數(shù)據(jù)(1)解析及控制程序。三、任務(wù)實(shí)施if(val!=NULL){constuint16_tLedStatus=root[Identifier];if(LedStatus==1){digitalWrite(LED_PIN,HIGH);//開(kāi)燈}else{digitalWrite(LED_PIN,LOW);//關(guān)燈}Serial.print("LedStatus:");Serial.println(LedStatus);}}程序中:①在回調(diào)函數(shù)中,當(dāng)收到MQTT消息后,該函數(shù)將消息轉(zhuǎn)為JSON對(duì)象。②如果發(fā)來(lái)的消息不滿(mǎn)足JSON格式,則失敗,打印"parseObject()failed"。③如果消息滿(mǎn)足JSON格式,則解析字段“LedStatus”的值是否為空:若為空(說(shuō)明是其他命令),則不處理;若非空(說(shuō)明是控制LED的命令),則取出控制命令后控制LED即可。這里比較關(guān)鍵的是要二次解析,千萬(wàn)不能根據(jù)“LedStatus”的值直接控制LED,可能會(huì)出錯(cuò)。比如收到的是控制風(fēng)扇命令,root["LedStatus"]是NULL,賦值給LedStatus變量的值是0,執(zhí)行的就是關(guān)燈操作,顯然是不合適的。三、任務(wù)實(shí)施(2)結(jié)果展示。如圖3-39所示,點(diǎn)擊image21,發(fā)送開(kāi)燈命令,IO25所接的LED亮,串口也打印了接收的MQTT消息,topic為[my_APP/set],payload為{"LedStatus":1}。圖3-39APP發(fā)送開(kāi)燈命令如圖3-40所示,點(diǎn)擊image22,發(fā)送關(guān)燈命令,IO25所接的LED滅,串口也打印了接收的MQTT消息,topic為[my_APP/set],payload為{"LedStatus":0}。圖3-40APP發(fā)送關(guān)燈命令四、任務(wù)小結(jié)與練習(xí)任務(wù)小結(jié)任務(wù)7實(shí)現(xiàn)了采用兩種網(wǎng)關(guān)解析MQTT消息的方法,都可以實(shí)現(xiàn)APP遠(yuǎn)程手動(dòng)控制LED,將LED替換為蜂鳴器、繼電器等簡(jiǎn)單執(zhí)行器,即