使用ESP8266（基于官方SDK）接入阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

引言

作為物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)者，ESP8266應(yīng)該一點(diǎn)都不陌生了。只需十幾塊錢(qián)淘寶一個(gè)小開(kāi)發(fā)板，就可以連上Wi-Fi接入互聯(lián)網(wǎng)，盡情享受從手機(jī)端或Web端控制設(shè)備的樂(lè)趣。ESP8266接入Wi-Fi是沒(méi)問(wèn)題，但是用戶(hù)端不能直接設(shè)計(jì)成與ESP8266通信，還是需要一個(gè)中心服務(wù)器作為用戶(hù)端和設(shè)備端的代理。一種方案是自己搭建設(shè)計(jì)這么一個(gè)中心服務(wù)器，只是費(fèi)時(shí)費(fèi)力；另一種方案，就是直接使用大廠(chǎng)提供的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)服務(wù)，使設(shè)計(jì)方案PaaS化。

上網(wǎng)搜尋物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)方案，百度、阿里、騰訊早就推出了自己的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)了，同時(shí)也收集了一點(diǎn)其他公司的平臺(tái)。之后我就對(duì)這三大平臺(tái)以及一些常見(jiàn)的平臺(tái)簡(jiǎn)單評(píng)估了一下。最后還是選擇了阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)阿里云IoT hub）深入了解。

那么，關(guān)于ESP8266和阿里云IoT hub，首先要告訴大家，樂(lè)鑫官方github上已經(jīng)有了「ESP8266 對(duì)接阿里云」的repository了，github：https://github.com/espressif/esp8266-aliyun-demo

但是！當(dāng)我下載下來(lái)并經(jīng)過(guò)一陣焦頭爛額的編譯測(cè)試后，依舊沒(méi)法成功編譯！最最最關(guān)鍵的是，不支持安信可ESP8266 IDE，似乎是因?yàn)樾薷牧隧攲覯akfile文件。

一氣之下！我根據(jù)阿里云IoT hub提供的文檔，首先使用Python腳本模擬設(shè)備對(duì)接阿里云IoT Hub，然后使用ESP8266嘗試連接MQTT Broker，最后使用ESP8266基于官方SDK，自己弄了一個(gè)esp8266 app，接入了阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。github：https://github.com/AngelLiang/esp8266_aliyun_mqtt_app

適合讀者

本文適合有ESP8266開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的讀者閱讀，如果熟悉安信可ESP8266 IDE更佳。熟悉阿里云IoT hub和開(kāi)發(fā)環(huán)境的讀者可以直接跳到「四、下載aliyun_mqtt_app并導(dǎo)入」小節(jié)。

一、獲取阿里云IoT設(shè)備認(rèn)證三元組

本小節(jié)主要講如何獲取阿里云IoT hub設(shè)備認(rèn)證三元組，熟悉的讀者可以跳過(guò)了。

第一步：開(kāi)通平臺(tái)

首先，需要進(jìn)入阿里云IoT hub控制臺(tái)進(jìn)行操作，如果沒(méi)有開(kāi)通直接開(kāi)通即可，免費(fèi)?？刂婆_(tái)連接：https://www.aliyun.com/product/iot

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

第二步：創(chuàng)建產(chǎn)品

開(kāi)通后我們首先需要?jiǎng)?chuàng)建產(chǎn)品，產(chǎn)品名稱(chēng)隨便輸入即可，其他默認(rèn)。

創(chuàng)建產(chǎn)品

第三步：創(chuàng)建設(shè)備

然后是創(chuàng)建設(shè)備，隨便輸入一個(gè)DeviceName即可。

創(chuàng)建設(shè)備

第四步：獲取認(rèn)證三元組

最后就得到了設(shè)備認(rèn)證三元組：ProductKey、DeviceName和DeviceSecret。

獲取認(rèn)證三元組

二、安信可ESP8266 IDE

下面是如何搭建安信可ESP8266 IDE環(huán)境的文檔，熟悉的讀者可以直接跳過(guò)了：

三、ESP8266官方SDK

最后是如何下載ESP8266官方SDK，可以到樂(lè)鑫官網(wǎng)或github或者下載。熟悉的讀者也可以直接跳過(guò)。本人開(kāi)發(fā)所使用的SDK是目前最新的版本：ESP8266_NONOS_SDK-2.2.1，aliyun_mqtt_app理論上支持SDK 2.0+。

下載官方SDK后，把driver_lib、examples和third_party三個(gè)文件夾壓縮備份再刪除，以免編譯的時(shí)候出現(xiàn)干擾信息。

導(dǎo)入工程

四、下載aliyun_mqtt_app并導(dǎo)入

下載aliyun_mqtt_app（github：https://github.com/AngelLiang/esp8266_aliyun_mqtt_app）并拷貝aliyun_mqtt_app文件夾過(guò)去。

編輯app/include/user_config.h文件，修改下面信息，然后編譯下載并重啟ESP8266，最后應(yīng)該就能在控制臺(tái)看到設(shè)備上線(xiàn)了。

#define PRODUCT_KEY     "PRODUCT_KEY"
#define DEVICE_NAME     "DEVICE_NAME"
#define DEVICE_SECRET   "DEVICE_SECRET"

#define WIFI_SSID       "WIFI_SSID"
#define WIFI_PASS       "WIFI_PASS"

五、接入成功

編譯、下載、重啟，觀(guān)察串口打印的信息，感覺(jué)沒(méi)有異常后在看看控制臺(tái)，可以看到設(shè)備已經(jīng)接入成功了！

接入成功

然后到設(shè)備的topic列表，可以看到 update topic 消息數(shù)加1了，那是因?yàn)槲以诖a里面寫(xiě)了只要連接成功就發(fā)布一條「hello」消息。

接收到設(shè)備消息

然后嘗試一下對(duì)get topic發(fā)布消息！

發(fā)布消息到設(shè)備

可以看到串口打印如下：

TCP: data received 45 bytes
Receive topic: /PRODUCT_KEY/esp8266_test/get, data: hello wolrd!

此時(shí)說(shuō)明「設(shè)備主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)到平臺(tái)」和「平臺(tái)下發(fā)指令到設(shè)備」這兩個(gè)功能均測(cè)試成功！

六、關(guān)于阿里云IoT hub

接入方式

根據(jù)文檔，阿里云IoT hub至少支持三種設(shè)備接入方式：

  1. MQTT方式，包括基于TCP的MQTT和基于WebSocket的MQTT
  2. CoAP
  3. HTTP

其中對(duì)于ESP8266來(lái)說(shuō)，最方便的還是基于MQTT-TCP方式。當(dāng)然，阿里云IoT hub除了支持單一設(shè)備接入方式，也支持網(wǎng)關(guān)設(shè)備的接入。

計(jì)費(fèi)方面

目前開(kāi)通平臺(tái)是免費(fèi)。收費(fèi)方法是按消息數(shù)量收費(fèi)，不過(guò)每月前100萬(wàn)條消息免費(fèi)，對(duì)于我這種物聯(lián)網(wǎng)愛(ài)好者隨便玩玩足夠了。

基礎(chǔ)版和高級(jí)版

實(shí)際上，阿里云IoT hub分為兩個(gè)版本：基礎(chǔ)版和高級(jí)版。高級(jí)版在基礎(chǔ)版所有功能的基礎(chǔ)上，還多了一些實(shí)用功能，當(dāng)然，高級(jí)版也是免費(fèi)開(kāi)通的，收費(fèi)方面高級(jí)版則多了一個(gè)設(shè)備日活費(fèi)用，0.01元/每日活設(shè)備/天，目前每個(gè)帳號(hào)有10個(gè)設(shè)備的免費(fèi)額度。

高級(jí)版令我關(guān)注的有一點(diǎn)：設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢(xún)功能。設(shè)備端只要根據(jù)阿里云IoT hub高級(jí)版的物模型和Alink協(xié)議上傳數(shù)據(jù)，阿里云IoT hub就會(huì)存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以通過(guò)云端API獲取歷史數(shù)據(jù)。

相關(guān)術(shù)語(yǔ)：

  • 物模型：阿里云IoT hub對(duì)設(shè)備在云端的功能描述，包括設(shè)備的屬性、服務(wù)和事件。
  • Alink協(xié)議：阿里云定義的設(shè)備與云端之間的通信協(xié)議。
高級(jí)版示例

那么有關(guān)阿里云IoT hub的介紹就到這里，下面是簡(jiǎn)單說(shuō)下我寫(xiě)的aliyun_mqtt_app。

七、關(guān)于aliyun_mqtt_app

自然，我在引言已經(jīng)提到弄出這么一個(gè)app工程的原因了。下面是對(duì)這個(gè)app簡(jiǎn)單介紹一下。

由于ESP8266官方SDK中已經(jīng)有了MQTT示例工程，所以我是在此工程的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了一點(diǎn)自己的代碼。其中最麻煩的是阿里云IoT hub設(shè)備認(rèn)證問(wèn)題，直接使用MQTT示例工程填寫(xiě)有關(guān)MQTT的配置信息也可以，只是mqtt password要先在電腦生成好才行，直接拼接設(shè)備認(rèn)證三元組還做不到。那就干脆一點(diǎn)，我直接讓ESP8266能生成阿里云的mqtt password就可以了，也就是一個(gè)hmacmd5簽名。

mqtt password生成的核心代碼在 user/aliyun_mqtt.c/gen_mqtt_password() 函數(shù)里。

之后，就是加了點(diǎn)輔助功能，比如可以使用smartconfig配置Wi-Fi，這樣就可以不用把Wi-Fi信息寫(xiě)死到代碼了。同時(shí)，阿里云IoT hub大多是使用JSON格式傳輸數(shù)據(jù)，給app上cJSON解析的工作以后有空就考慮考慮（ESP8266使用cJSON解析器已經(jīng)有了，在我的ESP8266工程示例集合倉(cāng)庫(kù)里）。

八、結(jié)語(yǔ)

自此，洋洋灑灑長(zhǎng)篇大論有話(huà)沒(méi)話(huà)寫(xiě)了那么多，本文簡(jiǎn)而言之就介紹了如何使用ESP8266接入阿里云IoT hub，至于能玩出什么花樣就要靠開(kāi)發(fā)者的想象力了。話(huà)說(shuō)，某平臺(tái)是不是應(yīng)該給我點(diǎn)軟文費(fèi)呢~？

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