物联网教程 Part1

生子当如哈士奇 · 发表于 2018-5-7 20:14:52

教程是下载到本地看的，包含源码：教程网盘分享
如果是第一次阅读本系列教程，可先看一下前言。

Part1
- demo1项目介绍
- 服务器&客户端
  - 安装nodejs
  - 启动服务器程序
  - 验证TCP服务器
- 通信
  - esp8266 验证AT指令
- 服务器与通信之间的联调
  - 联调
- 硬件
  - STM32串口调试
- 硬件与通信之间的联调
- 整个demo1联调
- Part1 调试总结
  * 牢记1：物联网项目出现异常时，确保能让调试人员在3分钟内正确定位到问题所在环节。
  * 牢记2：每一环节必须拥有快速自证的能力。
- **
- 下一个demo项目

Part1

这一部分主要是让项目运行起来~
最后修改时间：2018/4/30

demo1项目介绍

整个包括四个部分，从左往右包含了硬件部分、通信部分、服务器部分、客户端部分。

硬件：STM32。
通信：ESP8266 通过WIFI连接到TCP服务器。
服务器：包含HTTP服务器与TCP服务器。
客户端：用浏览器打开Web页面，本质就是连接到HTTP服务器。
硬件与通信之间：就是通过UART串口通信，STM32用AT指令控制ESP8266。
通信与服务器之间：STM32能过AT指令控制ESP8266，连接WIFI并与服务器建立TCP连接。
服务器与客户端之间：浏览器打开网页（即建立HTTP连接）。

各部分其实并不是固定死的，如硬件部分STM32可以换成STC89、aduino等。通信部分可以换成以太网、NB-IOT（这个必须要对接运营商的平台）。服务器部分本质就是系统要用window还是linux，语言要用php还是nodejs还是其它的。客户端就是PC、手机等。当然我不可能所有都讲，我就选择一些来讲，大家学习之后明白了思路，就可以根据实际要求自己定义实现方案。为了大家能更好地“傻瓜式”运行起来，大家都使用nodejsV8.x，编辑器vscode，浏览器Chrome。

服务器&客户端

服务器&客户端调试，基本证明软件部分能正常运行。服务器左侧数据全部由网络调试助手模拟。

安装nodejs

搜索nodejs官网
下载nodejs，为了保持一致，大家下载稳定版本V8.x。（LTS: Long Term Support ）
在cmd里运行node -v与npm -v验证nodejs安装成功

这个验证很常见，有两个用途：1.程序安装成功。2.环境变量（PATH）设置正确。

启动服务器程序

获取内网IPv4地址，在cmd里输入ipconfig，找到内网IPv4址。
修改配置文件Part1/demo/config/config.js，将你的内网IPv4地址填入HOST。

如果是家里的WIFI一般是192.168开头的，比如我现在的是192.168.1.121，校园网我就不知道了~
点击Part1/demo/运行.bat

脚本运行起来会自动打开浏览器对应的页面http://${HOST}:{HTTP_PORT}/tcp-page（我的环境就是http://192.168.1.121:8888/tcp-page，${variable}这种样式代表的是变量，大家需要根据自己的情况修改这个变量的值），顺手就把HTTP服务器验证完毕。
手机连接同一个WIFI，使用浏览器访问相同的网址。

注意符号要用英文符号，中文符号是不行的。（两者区别就是，中文符号占两个空格位置，可自行搜索全角与半角的区别）

配置错误会导致报错强制退出，请重新核对内网IP地址：

验证TCP服务器

要验证TCP服务器，你需要网络调试助手。网盘分享（点击右键在新标签页中打开链接）

运行网络调试助手，风络设置：协议类型TCP Client、本地主机地址：内网IP、远程主机地址内网IP:端口。点击连接。

连接成功会返回OK，并且网页上会有显示建立连接。
联调效果，网页上点击按钮，能发送字符串到网络调试助手，而网络调试助手发送的字符串，能在网页上显示出来，如果发送的是LED1:1，还能改变网页LED状态。

通信

接下来要做的就是，将网络调试助手替换成ESP8266。或许有人会问，为什么不直接用ESP8266直接联调，中间还搞个网络调试助手来模拟ESP8266浪费大家的青春年华？那是因为物联网项目的战线实在太长，光是软件部分就要搞这么久，引入硬件（近乎玄学）就需要更久了，直接整个demo1联调，只要出一个问题都不想继续搞下去了。所以必须保证每一环节能自己证明自己是正常运行的，才能安心地与其它环节对接联调，对接联调出现问题时能够回到自证调试，从而快速确定问题位置。

在项目中，ESP8266作为通信部分，左边与STM32相连通过串口通信进行数据交互，右边通过WIFI连接TCP服务器进行数据交互。所以自证的时候，左侧在电脑上用串口调试助手模拟STM32，右侧用网络调试助手模拟TCP服务器。

ESP8266 验证AT指令

ESP8266接线
ESP8266都不知道火了多久了，文档还是一样的散乱，对新手还是那么的不友好，至少是不知道入口在哪里，怎么进行最简单的验证~
首先我们在代理商安信可的文档中心里找到用户手册。里面可以找到esp8266-01的接线图，使用USB转TTL模块连接到电脑里。

因为有多个地方要接3.3V，大家可以用开发板与usb转串口配合着接线，反正我是用面包板加电源模块接的。
串口调试助手验证AT指令网盘分享
第一个文档有AT指令的介绍，根据第二个文档做一下AT指令的最简单的验证，比如连接WIFI、连接TCP等都有讲，我就不多加搬运了~
一样是使用网络调试助手，不同的是这次使用网络调试助手充当TCP服务器端。通过AT指令成功连接WIFI，连接TCP服务器，就验证成功了。后面就是将TCP服务器换成我们之前运行的服务器。

若验证AT指令失败，请尝试重新烧录AT固件 [url=]ESP8266 烧录固件[/url]

服务器与通信之间的联调

完成以上步骤，服务器与ESP8266分别都自证成功，现在将两者联调起来。相对于服务器自证来说，就是将TCP客户端从网络调试助手替换为ESP8266，相对于通信自证来说，就是将TCP服务器从网络调试助手替换为我们编写的服务器。联调的效果就变成了：

联调

点击运行.bat，运行服务器。
通过串口调试助手向ESP8266发送AT指令。
因为我知道我们都很懒，我把指令都复制过来了。

AT+CWJAP="${WIFI_SSID}","${PASSWORD}" 输入WIFI账号密码
AT+CIPSTART="TCP","${HOST}",${PORT} 输入你的内网IP地址与端口，像我就是AT+CIPSTART="TCP","192.168.1.121",2424 ，大家肯定跟我不一样的，要自己换。
AT+CIPSEND=6 向TCP发送六个字节，然后就可以发LED1:0，这样的数据。
AT+CIPCLOSE 关闭TCP连接

我手上测试的AT固件是1.6版本的，AT+GMR查看版本。

硬件

现在就是要自证硬件环节没问题，使用串口调试助手模拟ESP8266，手动模拟出TCP服务器的数据交互。特别注意，对于STM32我们将会使用两个串口，串口0用于调试。串口1用于与ESP8266连接（用串口调试助手代替模拟）。

对于STM32来说，它要做的就是三件事：

串口0打印debug信息(用于连接电脑调试)，串口1与ESP8266连接（用串口调试助手代替模拟）。
使用AT指令操作ESP8266，保证与服务器建立起TCP连接，并且在掉失连接时重新连接。
采集传感器数据（可以用悬空的ADC来生成随机数据，同时连接到地或电源，就能得到0与3.3数据）并发送到串口1里，从串口1中接收数据，根据数据开关LED0、LED1。

我比较懒，这部分代码暂时没实现，只提供了思路，我都有一年多没写stm32，况且手上没什么好板子~如果哪位网友愿意写一份原子开发板与野火开发板的stm32代码，请分享给我，我分享给大家用。

STM32串口调试

~ 待更新，你们可以自己动手~

硬件与通信之间的联调

相对于硬件自证来说，无非就是将串口1把串口调试助手更换为ESP8266。

整个效果回到了demo1项目图：

整个过程包含以下过程：

STM32STM32ESP8266ESP8266TCP与HTTP服务器TCP与HTTP服务器手机或电脑手机或电脑LED1LED1AT指令连接TCP服务器通过WIFI将数据转发到服务器连接成功，返回'OK'转发'OK'发送实时数据转发实时数据打开网页网页显示实时数据点击开LED1按钮发送'LED1:1'转发'LED1:1'打开LED1

整个demo1联调

~ 我都还没写STM32代码，这部分当然是还没有啦~

Part1 总结

由于物联网项目战线很长，一旦出了问题排查很费时间的，所以在设计与开发时都要最大程度上方便排查。

牢记1：物联网项目出现异常时，确保能让调试人员在3分钟内正确定位到问题所在环节。牢记2：每一环节必须拥有快速自证的能力。**

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下一个demo项目

demo1只是用来引大家入门的，真正能拿得出手的是下一个demo项目。但在做下一个demo项目之前，我们先学习完demo1里涉及到的知识，开始[url=]Part2阅读[/url]
下一个demo项目大约在Part4出现，会引入数据库，添加数据可视化，优化数据传输实时性（web方面引入websocket，硬件通信引入MQTT协议，所以ESP8266会使用自己编写的固件取代AT固件），并且做出PC端软件（就是.exe文件，点击就可运行的那种，不需要浏览器，不需要客户自己安装nodejs，还能定制出自己的图标，使用.exe方显是大企业产品）。