【LWM2M协议传输ADC到ONENET移动云】

Arduino教程传送门🧭🏔🌋🛤🏞🏜

1. 简介

采用移远的BC20物联网模块，实现NB-IOT的LWM2M协议透传，接下让我们开启ONENET的NB-IOT物联网开发吧！😀😀😀

LwM2M协议是OMA组织制定的轻量化的M2M协议，主要面向基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）场景下物联网应用，聚焦于低功耗广覆盖（LPWA）物联网（IoT）市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。
LwM2M协议适用于轻量级的协议适用于各种物联网设备，LwM2M定义了三个逻辑实体:
LwM2M Server 服务器；
LwM2M Client 客户端，负责执行服务器的命令和上报执行结果；
LwM2M 引导服务器 Bootstrap Server，负责配置LwM2M客户端。
LwM2M协议架构及协议栈如下图所示：

2. 实验准备

实验准备包括硬件和软件两部分。

2.1 硬件

你要实现用ESP 8266+ONENET物联网你需要准备以下材料

1. 移远的BC20物联网模块（外加数据线）；
2. ST-LINGK下载器
3. 四根母母杜邦线

2.2 软件

1. Keil 5.31版本；
   2.10.LWM2M协议传输ADC到ONENET移动云程序；
2. 浏览器登录onenet平台。
   

3. 实验步骤

首先搭建onenet平台，记录对应创建的产品相关参数，以便后期程序端口接入开发。👩👩👩

3.1 搭建onenet监控平台

1. 登录onenet平台，选择控制台🎈
   

2. 来到控制台首页，选择全部产品服务，采用NB-IOT接入🎈🎈
   

3. 立即添加设备，完善相关信息，点击添加完成设备添加🎈🎈🎈🎈

IMSI：460043331905774
//自己串口查询卡号
IMEI：862177042740673
//自己串口查询卡密
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具体可参照：【BC20开发板的NB和GPS的硬件调试】

5. 这样就添加产品和设备都完成了，然后点击详情🎈🎈🎈🎈🎈
   

3.2 为ESP8266-NodeMCU烧入程序

1. 硬件连接，ESP8266-NodeMCU硬件连接非常简单，只需将DHT11数据线接入D6引脚就好，具体接线如下

ESP8266-NodeMCU -----> USBtoTLL
VCC -----> 3.3V 
GND -----> GND
out -----> D6
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2. 程序设计，程序有三部分esp8266_mqtt、OneNet和smartConfig，其中：

esp8266_mqtt代码如下，只需要修改对应的wifi和onenet的三个参数；

/**
   The blue LED on the ESP-01 module is connected to GPIO1
   1.实现ESP8266通过MQTT协议连接ONENET
   2.实现DHT11温湿度数据的获取，串口发送调试，并将数据上发ONENET平台，于平台控件中显示数据
   3.实现ONENET平台对ESP8266板载LED亮灭的控制
   4.实现可以通过WIFI_DEBUG选择是使用一键配网功能还是使用代码中写入的无线账号密码连接，该功能主要考虑程序的通用性
   @author 234vor参考https://blog.csdn.net/weixin_43278295/article/details/114900553
   @date 2021/10/30
*/
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define WIFI_DEBUG 1          //1：使用一键配网，其它值则使用默认无线账号密码
#define DHT11PIN 12           //设置DHT引脚为Pin 12（D6）
#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
#define VER  "ESP8266_MQTT_V1.0"  //版本号

#define AP_SSID "J09 502" //需要修改你的wifi名字
#define AP_PSW  "qwertyuiop111"//需要修改你的wifi密码


/*OneNet*/
PubSubClient mqttClient;
const char* mqttServer = "183.230.40.39";//mqtt服务器
const uint16_t mqttPort = 6002;       //端口号
#define onenet_productId   "466002" //需要修改产品ID
#define onenet_deviceId    "804892296" //需要修改设备ID
#define onenet_apiKey      "EQbaLsJlXRaIG8gD7w5Dsc6i3hc=" //需要修改API_KEY

int state;
Ticker delayTimer;
WiFiClient espClient;
dht11 DHT11;


/* 初始化ONENET通信 */
void initOneNetMqtt() {
  mqttClient.setServer(mqttServer, mqttPort);
  mqttClient.setClient(espClient);
  mqttClient.setCallback(callback);
}


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

/* 主函数 */
void loop() {
  ESP.wdtFeed();
  DHT11.read(DHT11PIN);
  state = connectToOneNetMqtt();
  Serial.println(WiFi.status());
  if (state == ONENET_RECONNECT) {
    mqttClient.loop();
  }
  else if (state == ONENET_CONNECTED) {
    printf("temp:%d \r\n", DHT11.temperature);
    printf("humi:%d \r\n", DHT11.humidity);
    Temp_pubMQTTmsg(DHT11.temperature);
    Humi_pubMQTTmsg(DHT11.humidity);
    mqttClient.loop();
  }
  delay(2000);
}
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OneNet代码如下

/**
 * The blue LED on the ESP-01 module is connected to GPIO1
   初始化系统、连接OneNet、云端下发、发布温湿度信息
*/

/* 初始化系统 */
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:");
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  Serial.println(ESP.getSdkVersion());

  ESP.wdtEnable(5000);

  if (WIFI_DEBUG == 1) //开启一键配网模式
  {
    if (!autoConfig())
    {
      Serial.println("Start smartConfig");
      smartConfig();
    }
  }
  else
  {
    WiFi.begin(AP_SSID, AP_PSW);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
      delay(500);
      cnt++;
      Serial.print(".");
      if (cnt >= 40) {
        cnt = 0;
        //重启系统
        delayRestart(1);
      }
    }
  }
  Serial.print("WIFI Connect \r\n");
}

/* 连接OneNet */
int connectToOneNetMqtt() {
  int cnt = 0;
  while (!mqttClient.connected()) {
    ESP.wdtFeed();
    cnt++;
    Serial.println("Connect to OneNet MQTT...");

    if (mqttClient.connect(onenet_deviceId, onenet_productId, onenet_apiKey)) {
      Serial.println("connect success!");
      return ONENET_RECONNECT;
    } else {
      Serial.print("connect fail!");
      Serial.println(" try again in 5 seconds");
      delayNs(5);
    }
    if (cnt >= 10) {
      //只做10次连接到OneNet，连接不上重启8266
      cnt = 0;
      delayRestart(1);
    }
  }
  return ONENET_CONNECTED;
}

/* 云端下发 */
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();

  if ((char)payload[0] == '1') {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  } else {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  }
}

/* 发布温度信息 */
void Temp_pubMQTTmsg(uint32_t data) {
  long lastMsg = 0;

  char msg[50];
  char tmp[28];
  char d[3];
  snprintf(tmp, sizeof(tmp), "{\"Temp\":%d}", data);
  uint16_t streamLen = strlen(tmp);

  d[0] = '\x03';
  d[1] = (streamLen >> 8);
  d[2] = (streamLen & 0xFF);
  snprintf(msg, sizeof(msg), "%c%c%c%s", d[0], d[1], d[2], tmp);
  mqttClient.publish("$dp", (uint8_t*)msg, streamLen + 3, false);
}
/* 发布湿度信息 */
void Humi_pubMQTTmsg(uint32_t data) {
  long lastMsg = 0;

  char msg[50];
  char tmp[28];
  char d[3];
  snprintf(tmp, sizeof(tmp), "{\"Humi\":%d}", data);
  uint16_t streamLen = strlen(tmp);

  d[0] = '\x03';
  d[1] = (streamLen >> 8);
  d[2] = (streamLen & 0xFF);
  snprintf(msg, sizeof(msg), "%c%c%c%s", d[0], d[1], d[2], tmp);
  mqttClient.publish("$dp", (uint8_t*)msg, streamLen + 3, false);
}
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smartConfig 代码如下

/**
 * The blue LED on the ESP-01 module is connected to GPIO1
   自动连接、一键配网、延时重启
*/

/* 自动连接 */
bool autoConfig()
{
  delay(2000);
  for (int i = 0; i < 20; i++)
  {
    Serial.println("Setup start");
    //启动STA模式，并连接到wifi网络
    WiFi.begin(AP_SSID, AP_PSW);
    Serial.print(String("Connecting to ") + AP_SSID);
    if (WiFi.status() == WL_CONNECTED)
    {
      Serial.println("AutoConfig Success");
      Serial.printf("SSID:%s\r\n", WiFi.SSID().c_str());
      Serial.printf("PSW:%s\r\n", WiFi.psk().c_str());
      WiFi.printDiag(Serial);
      return true;
    }
    else
    {
      Serial.print("AutoConfig Waiting......");
      Serial.println(WiFi.status());
      delay(5000);
    }
  }
  Serial.println("AutoConfig Faild!" );
  return false;
}

/* 一键配网 */
void smartConfig()
{
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  Serial.println("\r\nWait for Smartconfig");
  WiFi.beginSmartConfig();
  while (1)
  {
    Serial.print(".");
    digitalWrite(LED_BUILTIN, !digitalRead(LED_BUILTIN));
    if (WiFi.smartConfigDone())
    {
      Serial.println("SmartConfig Success");
      Serial.printf("SSID:%s\r\n", WiFi.SSID().c_str());
      Serial.printf("PSW:%s\r\n", WiFi.psk().c_str());
      WiFi.setAutoConnect(true);  // 设置自动连接
      break;
    }
    delay(2000); // 这个地方一定要加延时，否则极易崩溃重启
  }
}

/* 延时N秒 */
void delayNs(uint8_t m) {
  for (uint8_t index = 0; index < m; index ++) {
    delay(1000);
    ESP.wdtFeed();
  }
}


/* 延时重启 */
void delayRestart(float t) {
  Serial.print("Restart after ");
  Serial.print(t);
  Serial.println("s");
  delayTimer.attach(t, []() {
    Serial.println("\r\nRestart now!");
    ESP.restart();
  });
}
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3. 选择NodeMCU1.0，端口选对应的，其他默认，最后点击上传；
   

4. 上传成功，点击串口监视器
   

5. Arduino串口打印显示，onenet平台显示设备在线，点击详情，选择数据流展示可见温湿度数据
   
   
   
   记录这两个变量名称，Humi是湿度，Temp是温度，后面两者有交互

Humi
Temp
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3.3 onenet平台交互显示开发

1. 选择数据模板，添加humi数据流模板
   
   添加Temp数据流模板
   

2. 选择触发器管理，添加触发器
   

3. 选择应用管理，添加应用
   

4. 然后双击lab，进行应用控制设计
   
   
   进行以上操作后点击右上角保存和发布，然后选择应用管理刷新，就可以看见温湿度的动态变化🎉🎉🎉
   
   我自己在尝试其他的拓展，显示效果如下

4. 总结

• 本文是一个难度中等的物联网项目，实现ESP8266一键配网功能、MQTT协议连接ONENET、DHT11温湿度数据的获取、数据上发ONENET平台、ESP8266板载LED亮灭的控制、温度限幅触发器提示
• 在以后的博文中我们将学会用ESP8266做常用的物联网开发，从而实现对外部世界进行感知，充分认识这个有机与无机的环境，科学地合理地进行创作和发挥效益，然后为人类社会发展贡献一点微薄之力。

参考文献

1. 下载驱动：包含BC20USB驱动，CH341驱动，FT232驱动，ST-LINK官方驱动，万能驱动
2. 串口助手见：超级好用的SSCOM3.2串口助手
3. 视频参考：14.BC20开发板LWM2M协议传输ADC传感器数据到ONENET移动云