ESP32 IDF 获取天气信息

一、注册天气获取账号

我使用的知心天气，没有获取天气账号的小伙伴可以去注册一下，知心天气官网：https://www.seniverse.com/

取得天气获取的API后，可以直接在浏览器中访问测试一下，如下图所示：



这里我就不赘述了，稍微花点信息就可以明白天气是怎么获取的了。

二、天气信息

获取到的天气格式是JSON的数据，直接在浏览器中不好观察，所以我将它整理了一下，如下所示：

{
	"results":[
		{
			"location":{
				"id":"WKEZD7MXE04F",
				"name":"贵阳",
				"country":"CN",
				"path":"贵阳,贵阳,贵州,中国",
				"timezone":"Asia/Shanghai",
				"timezone_offset":"+08:00"
			},
			"daily":[
				{
					"date":"2022-10-24",
					"text_day":"多云",
					"code_day":"4",
					"text_night":"多云",
					"code_night":"4",
					"high":"24",
					"low":"12",
					"rainfall":"0.00",
					"precip":"0.00",
					"wind_direction":"东南",
					"wind_direction_degree":"135",
					"wind_speed":"8.4",
					"wind_scale":"2",
					"humidity":"57"
				},
				{
					"date":"2022-10-25",
					"text_day":"多云",
					"code_day":"4",
					"text_night":"多云",
					"code_night":"4",
					"high":"24",
					"low":"14",
					"rainfall":"0.00",
					"precip":"0.00",
					"wind_direction":"南",
					"wind_direction_degree":"180",
					"wind_speed":"8.4",
					"wind_scale":"2",
					"humidity":"62"
				},
				{
					"date":"2022-10-26",
					"text_day":"阴",
					"code_day":"9",
					"text_night":"阵雨",
					"code_night":"10",
					"high":"24",
					"low":"13",
					"rainfall":"4.63",
					"precip":"0.94",
					"wind_direction":"南",
					"wind_direction_degree":"180",
					"wind_speed":"3.0",
					"wind_scale":"1",
					"humidity":"87"
				}
			],
			"last_update":"2022-10-24T08:00:00+08:00"
		}
	]
} 

其中有些格式可能看不知道什么意思，不要怕，看官方的注释，如下所示：

{
  "results": [
    {
      "location": {
        "id": "C23NB62W20TF",
        "name": "西雅图",
        "country": "US",
        "path": "西雅图,华盛顿州,美国",
        "timezone": "America/Los_Angeles",
        "timezone_offset": "-07:00"
      },
      "now": {
        "text": "多云", //天气现象文字
        "code": "4", //天气现象代码
        "temperature": "14", //温度，单位为c摄氏度或f华氏度
        "feels_like": "14", //体感温度，单位为c摄氏度或f华氏度
        "pressure": "1018", //气压，单位为mb百帕或in英寸
        "humidity": "76", //相对湿度，0~100，单位为百分比
        "visibility": "16.09", //能见度，单位为km公里或mi英里
        "wind_direction": "西北", //风向文字
        "wind_direction_degree": "340", //风向角度，范围0~360，0为正北，90为正东，180为正南，270为正西
        "wind_speed": "8.05", //风速，单位为km/h公里每小时或mph英里每小时
        "wind_scale": "2", //风力等级，请参考：http://baike.baidu.com/view/465076.htm
        "clouds": "90", //云量，单位%，范围0~100，天空被云覆盖的百分比 #目前不支持中国城市#
        "dew_point": "-12" //露点温度，请参考：http://baike.baidu.com/view/118348.htm #目前不支持中国城市#
      },
      "last_update": "2015-09-25T22:45:00-07:00" //数据更新时间（该城市的本地时间）
    }
  ]
} 

三、ESP32获取天气信息

这里我使用的是ESP-IDF环境，并且是通过 socket 的方式进行获取

1. socket 通信思路如下图所示：
   
   

2. 创建socket连接

   函数	int socket(int domain, int type, int protocol)
   含义	函数socket()为通信创建一个端点，并为该套接字返回一个文件描述符。
   返回值	int，若发生错误则返回-1
   domain	表示需要创建的协议。 如：AF_INET表示IPv4， AF_INET6表示IPv6， AF_UNIX表示本地套接字
   type	创建时，选择需要的通行方式，如： SOCK_STREAM表示TCP， SOCK_DGRAM表示UDP， SOCK_SEQPACKET表示可靠的顺序包服务， SOCK_RAW表示网络层上的原始协议
   protocol	表示指定要使用的实际传输协议 最常见的有IPPROTO_TCP, IPPROTO_SCTP, IPPROTO_UDP, IPPROTO_DCCP等。 如果填0（IPPRORO_IP）则根据前两个参数自动选择协议

   /* 创建套接字 */
   socket_handle = socket(dns_info->ai_family, dns_info->ai_socktype, 0); // 0（IPPROTO_IP）可以用来表示选择一个默认的协议。
   if(socket_handle < 0) {
       ESP_LOGE(TAG, "... Failed to allocate socket");
       close(socket_handle);
       freeaddrinfo(dns_info);
       false;
   }
   
   

3. 连接 connect
   
   连接时需要用到服务器的信息，而获取天气信息是通过域名的方式获取的，在连接之前，我们需要使用getaddrinfo()函数进行DNS解析

   /* 域名解析 */
   int err = getaddrinfo(WEB_SERVER, WEB_PORT, &hints, &dns_info);
   if(err != 0 || dns_info == NULL) {
       ESP_LOGE(TAG, "DNS lookup failed err=%d dns_info=%p", err, dns_info);
       return false;
   }
   
   /* 连接服务器 */
   if(connect(socket_handle, dns_info->ai_addr, dns_info->ai_addrlen) != 0) {
       ESP_LOGE(TAG, "... socket connect failed errno=%d", errno);
       close(socket_handle);
       freeaddrinfo(dns_info);
       false;
   }
   
   

4. 通过写数据，发送get请求

   /* 想缓冲区中写入服务请求信息 */
   if (write(socket_handle, REQUEST, strlen(REQUEST)) < 0) {
       ESP_LOGE(TAG, "... socket send failed");
       close(socket_handle);
       false;
   }
   
   

5. 设置请求超时

   /* 设置请求超时 */
   struct timeval receiving_timeout;
   receiving_timeout.tv_sec = 5;
   receiving_timeout.tv_usec = 0;
   if (setsockopt(socket_handle, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &receiving_timeout, sizeof(receiving_timeout)) < 0)
   {
       ESP_LOGE(TAG, "... failed to set socket receiving timeout");
       close(socket_handle);
       false;
   }
   

6. 通过读取数据，获取get响应数据

   bzero(weather_buf, buf_size);                                  // 将内存 weather_buf 前的 sizeof(weather_buf) 全部设置为0
   int read_size = read(socket_handle, weather_buf, buf_size-1);  // 从缓冲区中读取指定长度的数据，当缓冲区中内容小于指定长度时，read() 返回实际读取的数据长度，
   ESP_LOGI(TAG, "get weather is：   %s", weather_buf);           // 打印获取的天气信息
   
   

四、天气获取案例

#include "lvgl_weather_view.h"
#include "cJSON.h"
#include "../../wifi/wifi.h"

#include <string.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_system.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "esp_log.h"
#include "nvs_flash.h"

#include "lwip/err.h"
#include "lwip/sockets.h"
#include "lwip/sys.h"
#include "lwip/netdb.h"
#include "lwip/dns.h"

/* 获取天气的地址 */
#define WEB_SERVER "api.seniverse.com"                              // 服务器域名
#define WEB_PORT "80"                                               // 服务器端口
#define WEB_PATH "https://api.seniverse.com/v3/weather/daily.json?key=xxxxxx=Guiyang&language=zh-Hans"          // 天气获取路径 

/* 存放json解析后的天气信息 */
static lvgl_user_weather_info_t user_weather_info = {0};

static const char *REQUEST = "GET " WEB_PATH " HTTP/1.0\r\n"
    "Host: "WEB_SERVER":"WEB_PORT"\r\n"
    "User-Agent: esp-idf/1.0 esp32\r\n"
    "\r\n";

/**
 * @brief 获取天气数据
 *
 * @param weather_buf 天气数据的存储空间
 * @param buf_size 存储空间的大小
 * @return true 获取成功
 * @return false 获取失败
 */
static bool get_weather_buf(char *weather_buf, size_t buf_size)
{
    const struct addrinfo hints = {
        .ai_family = AF_INET,                       // AF_INET表示IPv4，AF_INET6表示IPv6
        .ai_socktype = SOCK_STREAM,                 // SOCK_STREAM表示TCP、SOCK_DGRAM表示UDP、SOCK_RAW表示RAW
    };
    struct addrinfo *dns_info;                      // DNS 解析信息
    int socket_handle;                              // socket句柄

    /* 域名解析 */
    int err = getaddrinfo(WEB_SERVER, WEB_PORT, &hints, &dns_info);
    if(err != 0 || dns_info == NULL) {
        ESP_LOGE(TAG, "DNS lookup failed err=%d dns_info=%p", err, dns_info);
        return false;
    }

    /* 打印解析的服务器 IP */
    struct in_addr *service_IP = &((struct sockaddr_in *)dns_info->ai_addr)->sin_addr;
    ESP_LOGI(TAG, "DNS lookup succeeded. IP=%s", inet_ntoa(*service_IP));

    /* 创建套接字 */
    socket_handle = socket(dns_info->ai_family, dns_info->ai_socktype, 0);            // 0（IPPROTO_IP）可以用来表示选择一个默认的协议。
    if(socket_handle < 0) {
        ESP_LOGE(TAG, "... Failed to allocate socket");
        close(socket_handle);
        freeaddrinfo(dns_info);
        false;
    }
    // ESP_LOGI(TAG, "allocated socket... ");

    /* 连接服务器 */
    if(connect(socket_handle, dns_info->ai_addr, dns_info->ai_addrlen) != 0) {
        ESP_LOGE(TAG, "... socket connect failed errno=%d", errno);
        close(socket_handle);
        freeaddrinfo(dns_info);
        false;
    }
    // ESP_LOGI(TAG, "... connected");

    /* 释放 dns_info 指向的空间 */
    freeaddrinfo(dns_info);  

    /* 想缓冲区中写入服务请求信息 */
    if (write(socket_handle, REQUEST, strlen(REQUEST)) < 0) {
        ESP_LOGE(TAG, "... socket send failed");
        close(socket_handle);
        false;
    }
    // ESP_LOGI(TAG, "... socket send success");

    /* 设置请求超时 */
    struct timeval receiving_timeout;
    receiving_timeout.tv_sec = 5;
    receiving_timeout.tv_usec = 0;
    if (setsockopt(socket_handle, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &receiving_timeout, sizeof(receiving_timeout)) < 0)
    {
        ESP_LOGE(TAG, "... failed to set socket receiving timeout");
        close(socket_handle);
        false;
    }
    // ESP_LOGI(TAG, "... set socket receiving timeout success");

    /* 从缓冲区中读取天气信息 */
    bzero(weather_buf, buf_size);                                                   // 将内存 weather_buf 前的 sizeof(weather_buf) 全部设置为0
    int read_size = read(socket_handle, weather_buf, buf_size-1);                   // 从缓冲区中读取指定长度的数据，当缓冲区中内容小于指定长度时，read() 返回实际读取的数据长度，
    ESP_LOGI(TAG, "get weather is：   %s", weather_buf);                            // 打印获取的天气信息

    ESP_LOGI(TAG, "... done reading from socket. Last read return=%d errno=%d.", read_size, errno);     // 打印读取到的数据长度
    close(socket_handle);
    return true;
}

五、JSON数据解析

/**
 * @brief 解析天气数据（JSON）
 *
 * @param analysis_buf 数据的存储空间
 * @return true 解析成功
 * @return false 解析失败
 */
static bool parse_json_data(const char *analysis_buf)
{
    cJSON   *json_data = NULL;
    /* 截取有效json */
    char *index = strchr(analysis_buf, '{');
    // strcpy(weather_buf, index);

    json_data = cJSON_Parse(index);
    if( json_data == NULL ) // 判断字段是否json格式
    {
        return false;
    }  

    // ESP_LOGI(TAG, "Start parsing data");
    cJSON* cjson_item =cJSON_GetObjectItem(json_data,"results");
    cJSON* cjson_results =  cJSON_GetArrayItem(cjson_item,0);

    /* 获取天气的地址 */
    cJSON* cjson_location = cJSON_GetObjectItem(cjson_results,"location");
    cJSON* cjson_temperature_name = cJSON_GetObjectItem(cjson_location,"name");
    strcpy(user_weather_info.location_name,cjson_temperature_name->valuestring);

    /* 天气信息 */
    cJSON* cjson_daily = cJSON_GetObjectItem(cjson_results,"daily");

    /* 当天的天气信息 */
    cJSON* cjson_daily_1 =  cJSON_GetArrayItem(cjson_daily,0);

    ESP_LOGI(TAG, "day_one_code is: %s", cJSON_GetObjectItem(cjson_daily_1,"code_day")->valuestring);
    ESP_LOGI(TAG, "day_one_temp_high is: %s", cJSON_GetObjectItem(cjson_daily_1,"high")->valuestring);
    ESP_LOGI(TAG, "day_three_temp_low is: %s", cJSON_GetObjectItem(cjson_daily_1,"low")->valuestring);
    ESP_LOGI(TAG, "day_one_humi is: %s", cJSON_GetObjectItem(cjson_daily_1,"humidity")->valuestring);
    ESP_LOGI(TAG, "day_one_windspeed is: %s", cJSON_GetObjectItem(cjson_daily_1,"wind_speed")->valuestring);

注意：解析JSON数据时，使用的都是 valuestring 数据类型，否则会出现无法解析的现象

参考文献

ESP32学习笔记（12）——JSON接口使用：https://blog.csdn.net/qq_36347513/article/details/116481167

ESP32学习笔记（14）——HTTP服务器 - 简书：https://www.jianshu.com/p/aa865ff71b05

ESP32_IDF学习8【HTTP服务器】 - redlightASl - 博客园：https://www.cnblogs.com/redlightASl/p/15542579.html

ESP32 之 ESP-IDF 教学（十二）WiFi篇—— LwIP 之 TCP 通信：https://blog.csdn.net/m0_50064262/article/details/120265731>