玩转OneNET物联网平台之MQTT服务④ —— 远程控制LED（设备自注册）+ Android App控制

授人以鱼不如授人以渔，目的不是为了教会你具体项目开发，而是学会学习的能力。希望大家分享给你周边需要的朋友或者同学，说不定大神成长之路有博哥的奠基石。。。

QQ技术互动交流群：ESP8266&32 物联网开发 群号622368884，不喜勿喷

一、你如果想学基于Arduino的ESP8266开发技术

一、基础篇

1. ESP8266开发之旅 基础篇① 走进ESP8266的世界
2. ESP8266开发之旅 基础篇② 如何安装ESP8266的Arduino开发环境
3. ESP8266开发之旅 基础篇③ ESP8266与Arduino的开发说明
4. ESP8266开发之旅 基础篇④ ESP8266与EEPROM
5. ESP8266开发之旅 基础篇⑤ ESP8266 SPI通信和I2C通信
6. ESP8266开发之旅 基础篇⑥ Ticker——ESP8266定时库

二、网络篇

1. ESP8266开发之旅 网络篇① 认识一下Arduino Core For ESP8266
2. ESP8266开发之旅 网络篇② ESP8266 工作模式与ESP8266WiFi库
3. ESP8266开发之旅 网络篇③ Soft-AP——ESP8266WiFiAP库的使用
4. ESP8266开发之旅 网络篇④ Station——ESP8266WiFiSTA库的使用
5. ESP8266开发之旅 网络篇⑤ Scan WiFi——ESP8266WiFiScan库的使用
6. ESP8266开发之旅 网络篇⑥ ESP8266WiFiGeneric——基础库
7. ESP8266开发之旅 网络篇⑦ TCP Server & TCP Client
8. ESP8266开发之旅 网络篇⑧ SmartConfig——一键配网
9. ESP8266开发之旅 网络篇⑨ HttpClient——ESP8266HTTPClient库的使用
10. ESP8266开发之旅 网络篇⑩ UDP服务
11. ESP8266开发之旅 网络篇⑪ WebServer——ESP8266WebServer库的使用
12. ESP8266开发之旅 网络篇⑫ 域名服务——ESP8266mDNS库
13. ESP8266开发之旅 网络篇⑬ SPIFFS——ESP8266 Flash文件系统
14. ESP8266开发之旅 网络篇⑭ web配网
15. ESP8266开发之旅 网络篇⑮ 真正的域名服务——DNSServer
16. ESP8266开发之旅 网络篇⑯ 无线更新——OTA固件更新

三、应用篇

1. ESP8266开发之旅 应用篇① 局域网应用 ——炫酷RGB彩灯
2. ESP8266开发之旅 应用篇② OLED显示天气屏
3. ESP8266开发之旅 应用篇③ 简易版WiFi小车

四、高级篇

1. ESP8266开发之旅 进阶篇① 代码优化 —— ESP8266内存管理
2. ESP8266开发之旅 进阶篇② 闲聊Arduino IDE For ESP8266配置
3. ESP8266开发之旅 进阶篇③ 闲聊 ESP8266 Flash
4. ESP8266开发之旅 进阶篇④ 常见问题 —— 解决困扰
5. ESP8266开发之旅 进阶篇⑤ 代码规范 —— 像写文章一样优美
6. ESP8266开发之旅 进阶篇⑥ ESP-specific APIs说明

1.理论基础

    参考博主线上博文：

• 玩转PubSubClient MQTT库
• 玩转OneNET物联网平台之简介
• 玩转OneNET物联网平台之MQTT服务①
• 玩转OneNET物联网平台之MQTT服务②
• 玩转OneNET物联网平台之MQTT服务③

    在前面的博文中，博主主要通过手动方式去创建设备。这种方式的缺点明显：

• 人为手动控制，对于开发者来说极度不友好；
• 如果设备数量很多，岂不是要手动操作非常多次；

    那么，如何实现设备自注册呢？所谓自注册就是设备连入网络后自动往OneNet云平台注册设备信息并获取设备Id。

• 为了区分唯一性，我们采用ESP-Mac地址的组合形式
• 同时为了操作方便，博主花了个周末的时间做了一个对应的app，理论上不限制ESP8266接入点的数量

    本篇博文的目的就在于教会大家如何和app通信，完成MQTT协议下的App远程控制LED灯，并且LED灯的数量可以随意接入，用户可以在app端修改设备名字以便方便操作。

• 博主极度建议大家从第一篇看起，有个大概了解，因为本系列教程都是有相联系的

    先上个概念图：

2.远程控制LED，实现设备自注册

2.1 实验材料

• ESP8266 NodeMcu
• Android手机
• OneNet平台

2.2 实验步骤

2.2.1 创建 ESP8266智能灯系统 产品（MQTT协议）

注意点：

• 务必选择MQTT协议

    创建完毕后，我们点击查看具体的产品信息：

注意点：

• 需要记录产品ID，其用来区分产品唯一标识符，这个ID待会需要填入App
• Master-APIkey，网络请求鉴权信息，接口调用需要带入，这个ID待会需要填入App

2.2.2 NodeMcu烧录代码 —— MQTT设备端

    为了明确区分代码功能，博哥命名工程名为P_OneNet_Exam05:

• P_OneNet_Exam05.ino文件：

/**
 *  功能：ESP8266 Mqtt客户端自注冊功能，通过配套App控制Led消息，理论上可以接入无数个esp8266
 *  作者：单片机菜鸟
 *  时间：2019-10-27
 *  描述：
 *      1.初始化工作：初始化网络配置，Mqtt客户端自注冊，连接鉴权，订阅主题
 *      2.订阅消息：获取发送过来的消息（json格式），解析消息，实现控制亮灭灯
*/

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <ESP8266HTTPClient.h>
#include <ArduinoJson.h>
#include <EEPROM.h>
#include <Ticker.h>
#include "H_project.h"

#define MAGIC_NUMBER 0xAA

int state;
WiFiClient espClient;

//声明方法
void initSystem();
void initOneNetMqtt();
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length);
void saveConfig();
void loadConfig();
bool parseRegisterResponse();
void parseOneNetMqttResponse(char* payload);

/**
 * 初始化
 */
void setup() {
  initSystem();
  initOneNetMqtt();
}

void loop() {
  ESP.wdtFeed();
  state = connectToOneNetMqtt();
  if(state == ONENET_RECONNECT){
     //重连成功 需要重新注册
     mqttClient.subscribe(TOPIC,1);
     mqttClient.loop();
  }else if(state == ONENET_CONNECTED){
     mqttClient.loop();
  }
  delay(2000);
}

void initSystem(){
    int cnt = 0;
    Serial.begin (115200);
    Serial.println("\r\n\r\nStart ESP8266 MQTT");
    Serial.print("Firmware Version:");
    Serial.println(VER);
    Serial.print("SDK Version:");
    Serial.println(ESP.getSdkVersion());
    wifi_station_set_auto_connect(0);//关闭自动连接
    ESP.wdtEnable(5000);
    WiFi.disconnect();
    delay(100);
    WiFi.begin(ssid, password);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
          delay(500);
          cnt++;
          Serial.print(".");
          if(cnt>=40){
            cnt = 0;
            //重启系统
            delayRestart(1);
          }
    }
    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

    loadConfig();
    //还没有注册
    if(strcmp(config.deviceid,DEFAULT_ID) == 0){
        int tryAgain = 0;
        while(!registerDeviceToOneNet()){
          Serial.print(".");
          delay(500);
          tryAgain++;
          if(tryAgain == 5){
            //尝试5次
            tryAgain = 0;
            //重启系统
            delayRestart(1);
          }
        }
        if(!parseRegisterResponse()){
            //重启系统
            delayRestart(1);
            while(1);
        }
    }
}

void initOneNetMqtt(){
    mqttClient.setServer(mqttServer,mqttPort);
    mqttClient.setClient(espClient);
    mqttClient.setCallback(callback);

    initOneNet(PRODUCT_ID,API_KEY,config.deviceid);
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Message arrived [");
  Serial.print(topic);
  Serial.print("] ");
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    Serial.print((char)payload[i]);
  }
  Serial.println();
  parseOneNetMqttResponse((char *)payload);
}

/*
 * 保存参数到EEPROM
*/
void saveConfig()
{
  Serial.println("Save OneNet config!");
  Serial.print("deviceId:");
  Serial.println(config.deviceid);

  EEPROM.begin(150);
  uint8_t *p = (uint8_t*)(&config);
  for (int i = 0; i < sizeof(config); i++)
  {
    EEPROM.write(i, *(p + i));
  }
  EEPROM.commit();
}

/*
 * 从EEPROM加载参数
*/
void loadConfig()
{
  EEPROM.begin(150);
  uint8_t *p = (uint8_t*)(&config);
  for (int i = 0; i < sizeof(config); i++)
  {
    *(p + i) = EEPROM.read(i);
  }
  EEPROM.commit();
  if (config.magic != MAGIC_NUMBER)
  {
    strcpy(config.deviceid, DEFAULT_ID);
    config.magic = MAGIC_NUMBER;
    saveConfig();
    Serial.println("Restore config!");
  }
  Serial.println("-----Read config-----");
  Serial.print("deviceId:");
  Serial.println(config.deviceid);
  Serial.println("-------------------");
}

/**
 * 解析mqtt数据
 */
void parseOneNetMqttResponse(char* payload){
   Serial.println("start parseOneNetMqttResponse");
   StaticJsonBuffer<100> jsonBuffer;
     // StaticJsonBuffer 在栈区分配内存   它也可以被 DynamicJsonBuffer（内存在堆区分配） 代替
     // DynamicJsonBuffer  jsonBuffer;
   JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject(payload);

     // Test if parsing succeeds.
   if (!root.success()) {
       Serial.println("parseObject() failed");
       return ;
   }

   String deviceId = root["Did"];
   int status = root["sta"];

   if(strcmp(config.deviceid,deviceId.c_str()) == 0){
        if (status == 1) {
            digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
        } else {
            digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
        }
    }
}

/**
 * 解析注册返回结果
 */
bool parseRegisterResponse(){
   Serial.println("start parseRegisterResponse");
   StaticJsonBuffer<200> jsonBuffer;
     // StaticJsonBuffer 在栈区分配内存   它也可以被 DynamicJsonBuffer（内存在堆区分配） 代替
     // DynamicJsonBuffer  jsonBuffer;
   JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject(response);

     // Test if parsing succeeds.
   if (!root.success()) {
       Serial.println("parseObject() failed");
       return false;
   }

   int errno = root["errno"];
   if(errno !=0){
       Serial.println("register failed!");
       return false;
   }else{
       Serial.println("register sucess!");
       strcpy(config.deviceid, root["data"]["device_id"]);
       saveConfig();
       return true;
   }
}

• H_project.h 代码:

#ifndef _MAIN_H__
#define _MAIN_H__

extern "C" {
#include "user_interface.h"
#include "smartconfig.h"
}

struct onenet_config
{
  char deviceid[15];
  uint8_t magic;
};

/************** ESP8266相关操作 **************************/
void delayRestart(float t);
void delayNs(uint8_t m);
/*********************************************************/

/*************** OneNet MQTT相关操作 ****************************/
void initOneNet(uint8_t *productId,uint8_t *apiKey,uint8_t *deviceId);
int connectToOneNetMqtt();
/*********************************************************/

/**************** OneNet Http相关操作 ***************************/
HTTPClient http;
String response;
const char* host = "api.heclouds.com";
bool registerDeviceToOneNet();
/****************************************************************/

#define ONENET_DISCONNECTED 1 //已经断开
#define ONENET_CONNECTED 2    //已经连接上
#define ONENET_RECONNECT 3    //重连成功

//常量
#define VER             "MQTT_LED_V1.0"
const char* ssid = "xxxxxxxx";//wifi账号
const char* password = "xxxxxxx";//wifi秘密

//OneNet相关
PubSubClient mqttClient;
const char* mqttServer = "183.230.40.39";//mqtt服务器
const uint16_t mqttPort = 6002;
#define PRODUCT_ID    "253190" //此为博哥自己的产品id 请新建自己的
#define API_KEY    "xxxxxx"
#define DEFAULT_ID "123456"
#define TOPIC     "esp8266led"

unsigned long lastWiFiCheckTick = 0;
bool ledState = 0;

onenet_config config;

#endif

    全部工程代码，博哥放在个人QQ群里或者 代码下载地址。

注意点：

• 这里用到了JSON，请参考博哥上线博文 玩转ArduinoJson库 V5版本；
• 我们这里使用到了ESP8266 HttpClient来封装Http请求；

    将工程分别烧进多个NodeMcu（博哥这里烧录了两个），然后可以看到串口打印内容，如下：

    同时，也可以在OneNet平台看到设备情况，如下：

    接下来就可以通过App进行远程控制led了。

3.配套android App

3.1 下载App

• 博主把App放在了个人交流群上以及Github
• App源码暂不开源，博主也上传到了个人交流群

3.2 配置App

• 手机App作为一个特殊的设备，需要自行注册一个新的设备，然后填入deviceId，至于如何注册设备，请参考 之前的博文。

3.3 操作App

• 主页面可以看到当前所有的设备列表（也就是你自注册的所有智能灯），并且标明了设备状态，然后我们就可以远程控制开关灯。

3.4 实验效果

4.总结

需要注意几点：

• 创建自己的OneNet产品，不要用博哥创建的，不然很容易发生MQTT重连的现象
• 理论上设备接入数是无限制的，基本上能满足普通需求。