作為一個EE專業的學生，不務正業的搞了FE。但是借這次大三課程設計的契機，也受到了某PM的啟發，進行了一次非常簡單的IOT(Internet Of Things)開發，回到了最初的起點。
要實現的功能？
通過移動端網頁控制步進電機的正轉，反轉，停止，變速。
需要點亮的技能樹？
- MicroPython - 編程語言，python在物聯網領域的子集
- nodemcu - 主角，價值20元左右的WIFI物聯網開發板，基于esp8266。
- step motor - 步進電機
- mqtt - 基于TCP/IP的pub/sub模型的實時協議，廣泛用于物聯網領域
- server — 集成mqtt，為前端提供接口，連接machine和前端，編程語言取決于你，我選擇node
- 前端 - 用戶終端，Andriod/IOS/Web，我選擇Web
開發環境
Mac os 10.12.5
開始動手
- 安裝驅動
根據自己的平臺安裝驅動，然后將開發板使用usb連接電腦
https://www.silabs.com/products/mcu/Pages/USBtoUARTBridgeVCPDrivers.aspx
在mac環境下，查看是否連接端口成功
$ ls /dev/cu.*
# 顯示
$ /dev/cu.SLAB_USBtoUART
找到自己的開發板連接的串口，后續用于刷固件和連接開發板
- 刷micropython固件
nodemcu自帶的編程環境是lua，我選擇了更熟悉的micropython，所以先刷micropython的固件。
根據這個鏈接刷好固件
- 開始硬件編程
下載ESploer
ESPlorer是開發ESP8266的一個編輯器，使用Java編寫，所以需要安裝Java環境，使用Java打開
$ java -jar ESPlorer.jar
步進電機的具體控制代碼在這里就不展開了，本文重點在于如何實現在用戶終端控制機器。
- 上傳固件
在這里有一點非常重要。
在micropython的文件系統中，有兩個文件比較特殊
- boot.py 在每一次reset或者通電后會自動執行，一般不需要修改，也無法修改
- main.py 在每一次reset或者通電后boot.py執行后會自動執行main.py。所以這就是我們需要的入口文件
使用ESPlorer的save to esp是不能將電腦上的main.py成功上傳到板子中的。踩坑。。。
必須使用ampy。
安裝好ampy之后
$ ampy help #可以查看ampy的具體用法，put命令就是我們需要的
$ ampy -b 115200 -p /dev/cu.SLAB_USBtoUART put main.py /main.py
這樣main.py就成功上傳了
- wifi
在能夠讓步進電機轉動之后，我們要將這看似沒什么用處的電機接入互聯網，這就帶來了無限的想象力。
在接入互聯網之前要先連上WIFI。
def doConnect():
import network
wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
if not wlan.isconnected():
print('connecting to network...')
wlan.connect('SSID', 'PASSWORD')
while not wlan.isconnected():
pass
print('network config:', wlan.ifconfig())
- mqtt
連上互聯網之后就要連接服務器了
micropython內建庫中沒有mqtt模塊，但是強大的社區提供了 實現
將simple.py下載下來放到工程目錄，當然也要上傳到板子上。
def mqtt():
SERVER = "192.168.1.19"
CLIENT_ID = "umqtt_client"
PORT = 8173
TOPIC = 'micropython' # 訂閱的主題
client = MQTTClient(CLIENT_ID, SERVER, PORT,"0","0")
# Subscribed messages will be delivered to this callback
client.set_callback(sub_cb)
client.connect()
client.subscribe(TOPIC)
print("Connected to %s, subscribed to %s topic" % (SERVER, TOPIC))
try:
while 1:
client.wait_msg()
finally:
client.disconnect()
client.set_callback(sub_cb)
其中的sub_cb回調就是業務邏輯的具體實現了。
def parse(m):
arr = m.split('&')
dic = {}
for item in arr:
temp = item.split('=')
dic[temp[0]] = temp[1]
return dic
def sub_cb(topic, msg):
global state # 1是正轉，2是反轉
message = msg.decode('utf-8') # 從二進制轉為utf-8
dic = parse(message) # 使用querystring解析成字典
type = dic['type'] # 動作
speed = dic['payload'] # 速度
speed = int(speed) # string轉為int
if type == "stop":
stop()
elif type == "positive":
state = 1
start(positive,speed) #正轉
elif type == "negetive":
state = 2
start(negetive,speed) #反轉
elif type == "speed": # 變速
if state == 1:
start(positive,speed)
elif state == 2:
start(negetive,speed)
一個沒解決的問題是micropython中的ujson模塊沒有使用成功，所以使用了querystring來傳遞信息。
- 服務端實現
硬件部分就差不多大功告成了。
硬件部分使用mqtt向服務器訂閱了micropython這個主題，接下來就是服務端發布訂閱消息。
服務端使用express集成mosca來實現的。
mosca是mqtt協議的node實現。
根據文檔設置好端口，開啟一個mqtt服務器，將服務器暴露在global下，但是感覺不是一個很好的方法，node還有待學習。
api接口的簡單實現類似于這樣
const getMessage = (m) => {
m = querystring.stringify(m)
let message = {
topic: 'micropython', // 訂閱主題
payload: m,
qos: 1,
retain: false
}
return message;
}
// 正轉接口
router.post('/positive', function(req, res, next) {
mqtt.publish(getMessage({
type: 'positive',
payload: req.body.speed
}), function() {
res.json(template(true,'success'))
})
});
- 前端實現
前端可以選擇Andriod/IOS/Web，任選一個來向服務器發送http請求。
中心思想
我打開手機上的網頁，點擊一個按鈕，電機就轉動起來了。手中的小小機器貌似有了魔法，可以操縱沒有任何實際物理關聯的機器。
雖然是一個簡單的不能再簡單的功能，對于現在已經很先進的智能家居，物聯網不值一提的功能，但是卻讓我切身感受到了互聯網真正的力量和無限的想象力。
既然物聯網這么好玩，那我還是好好搞前端吧！
