零基础物联网开发，踩坑无数，得到这份宝典 | 原力计划_浏览器插件

作者 | Haor.L

责编 | 王晓曼

出品 | CSDN博客

笔者最近参加了校内的一场物联网开发竞赛，从零开始，踩坑无数，感觉很多时候事情都不像预料的一样发展，离开了美好的IDE，太多事情要在板子上一步步摸索。运行失败还好，运行成功但BUG了，简直不知道从何查起。

但认识了M5Stack简单的线上系统，学习了MQTT，的板子，感受最深的一点就是，物联网的准入门槛并没有那么高，成本也没有那么高，但这还是一片混沌未开的区域，进场者真的可以大有所为，起码方便自己的日常生活是绰绰有余的。

总的来说，这次物联网入坑，值得！

阅读本文后你将收获：

了解M5STACK这款新兴的片上系统了解这款板子的开发环境如何配置

掌握ONENET数据传输

掌握方法

会搭建笔者前几天做的项目雏形：健康码追踪系统

开发准备

本博客作为学习物联网开发的笔记，也简单的将自己的片上系统作为例程写出来。

ESP-IDF工具链配置：乐鑫文档UIflow在线IDEM5STACK的官方开发文档(很全，如果你也打算使用M5STACK系列的开发板，强烈建议从此入门)本博客项目的代码仓库（欢迎赏星）：

M5STACK简介

M5STACK是一款对初学者非常友好的ESP32开发板，可以用Micropython和C编程，也可以用很简单的拖拽式编程，拥有庞大的官方文档，只是国内只在最近开始流行，油管和B站上都有官方的教学视频，也在常常更新，很有创造力的一个产品。

结构上主要分为Core和Unit，Core作为核心控件，Unit作为传感器采集数据。

下图图就是笔者自己做的产品雏形，中间的小屏幕是Core，作为主控,周围有GPS和RFID,摄像头等单元用来采集数据。

设计雏形：

由于所有的M5产品都预设了乐高块，所有你可以把他们拼在乐高模组上，油管上还有不少人用它做乐高机器人，确实是很有创意的一款产品，颜值也不错，所以笔者选择它用来开发。

环境配置

UIFlow环境

在线编程地址：UIFlow

前几天GIthub发布了远程编译器Codespace,可以看出远程编译确实是大势所趋。

这里不得不说UIFlow把物联网的门槛大大降低了，笔者配置ESP-IDF用了将近一天，而使用UIFlow可以免去一切环境配置的痛苦。

支持拖拽编程，可视化UI设计，自带例程，确实是良心产品。

ESP-IDF环境

方法一

笔者配置ESP-IDF工具链时，一开始是使用Windows系统的工具安装器。

ESP-IDF 工具安装器可在“开始”菜单中，创建一个打开ESP-IDF 命令提示符窗口的快捷方式。本快捷方式可以打开 Windows 命令提示符（即 cmd.exe），并运行 export.bat 脚本以设置各环境变量（比如 PATH，IDF_PATH 等）。

（不得不说，这个安装器的健壮性非常差！！）

安装心得：上网技巧+把系统的PATH重新检查一遍，有些卸载残余的PATH会导致玄学问题！

方法二（更推荐）

宇宙第一VS code中有插件 ESPRESSIF

可以更清楚每时每刻在干什么，也更清楚出了BUG去哪里修补。

感知模块

M5开发了很多环境传感器，包括温湿度，人体感应，RFID，摄像头等等，在官方开发文档上也都给出了相关例程和GIthub的源码链接。

笔者自己的项目使用的是RFID、GPS和Camera模块，其中除了Camera只能用ESP-IDF编程，其他单元都支持在UIFlow上在线编程，再加上，Micropython确实比C++舒服太多。

网络连接

Wi-Fi链接

M5Stack已经自己预置了Wi-Fi链接，开机就是，不过在Mircopython里写起来也很简单，下面是一个范例：

import networkSSID="YOUR-WIFI-NAME"PASSWORD="YOUR-WIFI-PASSWORD"wlan=Nones=Nonedef connectWifi(ssid,passwd):'''连接指定wifi'''global wlanwlan=network.WLAN(network.STA_IF)wlan.active(True)wlan.disconnectwlan.connect(ssid,passwd)while(wlan.ifconfig[0]=='0.0.0.0'):time.sleep(1)return True使用Mircoython的Wi-Fi模块，connect(ssid，password)，就可以进入可爱的Wi-Fi连接界面了，M5GO的封装还是不错的。

NB-IOT

IOT模组需要额外配一张NB卡，某宝20就可以拿下一年500M流量，不过笔者没有继续尝试，已经有可爱的M5GO和稳定的Wi-Fi，就没探索用3G进行通讯。

HTTP通讯

接下来介绍物联网的精髓，“联网”，采集到了数据，那数据上报和传输是重中之重。

笔者觉得HTTP是最好理解，好入门的通讯协议，这里也先介绍这种方法。

建议参考视频：B站：接入中国移动ONENET平台

笔者尝试过诸如阿里云和一些外国的平台，最后发现都不如中国移动专门为物联网开发的ONENET，一来稳定，不用担心服务商跑路，而来阿里云显得太过臃肿，对入门者很不友好，最终选择了ONENET，他的HTTP封装好了很好看的数据流模板，如：

位置信息可视化：

自动折线图

POST上传数据创建流模板

首先需要创建一个数据流模板，用于接收传过来的数据：

发送请求

请求方式：POST

URL:

其中，device_id：需要替换为设备ID

注意：ONENET默认post的数据叫Datastreams，参数配置见表：

请求实例：

{"datastreams": [{"id": "temperature","datapoints": [{"at": "2013-04-22T00:35:43","value": "bacd"},{"at": "2013-04-22T00:55:43","value": 84}]},{"id": "key","datapoints": [{"at": "2013-04-22T00:35:43","value": {"x": 123,"y": 123.994}},{"at": "2013-04-22T00:35:43","value": 23.001}]}]}使用ONENET的模拟API调用可以快速熟悉数据的模式：

其中，URL的device_id,和下面的API_key换成自己设备的，可以在设备列表找到，就可以往自己设备的数据流模板传一个值为3的value。

Micropython用模块，但是很玄学，很难用！

这里笔者用Micropython自己写了一份HTTP的传输：

def 封装比较奇怪？

使用模组交互的数据传输

既然M5STACK可以同时使用多个模组，那么自然也就可以使用模组来控制数据传输：

如：使用RFID卡，控制POST：

rfid0 = unit.get(unit.RFID, unit.PORTA)while(True):if rfid0.isCardOn:rsp = 的射频信息

使用站信息

有POST就要有GET，这里介绍一个B站大佬“正负加减”的例程，获取自己的粉丝数，里面讲解也很细致,大佬也是老Geek了,关注不亏！UIFlow的GET结构：核心思想是知道哪个key是follow，可以在F5审查源代码找到：

此处的URL是

等的函数。

我的片上系统设计全过程

设计初衷在疫情管控最严格的的时候，经常能看到触目惊心的“寻找x月x日乘坐xxxx的乘客”，如果能追寻乘坐公共交通者的足迹，会给疫情管控带来很大便利。设计方法

笔者希望结合GPS，RFID和摄像头功能，做个车载的识别信息-上报信息的小系统。

具体涉及到二维码识别，RFID识别，GPS获取和HTTP上报。

然而，这个设计一开始就遇到了难题。网上购买的测温枪，他的蓝牙数据我无法解包，好像是和腾讯连连有自己的相关配置。

腾讯连连界面：

既然腾讯连连已经写到那么好了，那就不抢他的饭碗了。

既然没办法解析内容，那下面笔者将用ENV单元采集的环境温度代替乘客温度进行收发。

分模块实现RFID控制块首先声明RFID模块的串口：

rfid0 = unit.get(unit.RFID, unit.PORTA)该段指从A口串入RFID模组

【注：M5STACK使用颜色标明了A,B,C三个Grove口，见下图】

上图中RFID的串口是红色，就对应到M5GO左侧的红色接口：

GRIVE HUB由于笔者同时还需要使用红色串口的ENV单元，因此额外购买了GROVE HUB：

这样就有两个A口了。

访问设置时不需要加以区分,都从PORTA引入：

rfid0 = unit.get(unit.RFID, unit.PORTA)env0 = unit.get(unit.ENV, unit.PORTA)使用Emoji模块做可视化：

笔者使用循环判断是否有卡片接近，无则显示待机Emoji，有则显示✅

#循环判断是否有卡片接近while(True):#熄灭RGB灯rgb.setBrightness(0)#清空Emoji显示emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0]], 0x000000)#判断是否有卡片接近if rfid0.isCardOn:#有卡片接近显示对号emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,1],[0,0,0,0,0,1,1],[1,0,0,0,1,1,0],[0,1,1,1,1,0,0],[0,0,1,1,0,0,0]], 0x33ff33)#发送RFID读取到的卡片IDrsp_RFID = 里查看的。

HTTP传输块

的传输：

GPS的命令也是要加“value:”的，形如value:{“lon”:lon,“lat”:lat}，这个地方一开始把笔者坑的不轻！

def 连接块

UIflow里封装了很好的Wi-Fi-connect：

wifiCfg.doConnect(SSID, PASSWORD)如果你的Micropython里没有一键Wi-Fi连接，笔者自己也实现了一个：

def connectWifi(ssid,passwd):'''如果您的Micropython不携带WifiCfg.doconnect，请参考本函数函数作用：连接至名称为SSID，密码为passwd的wifi'''global wlanwlan=network.WLAN(network.STA_IF)wlan.active(True)wlan.disconnectwlan.connect(ssid,passwd)while(wlan.ifconfig[0]=='0.0.0.0'):time.sleep(1)return True二维码识别块

本部分使用ESP-IDF编程使用的摄像头是M5CAMERA

属性是OV2640参考官方例程：

//拍摄camera_fb_t* esp_camera_fb_get{if (s_state == ) {return ;}if(!I2S0.conf.rx_start) {if(s_state->config.fb_count > 1) {ESP_LOGD(TAG, "i2s_run");}if (i2s_run != 0) {return ;}}if(s_state->config.fb_count == 1) {xSemaphoreTake(s_state->frame_ready, portMAX_DELAY);}if(s_state->config.fb_count == 1) {return (camera_fb_t*)s_state->fb;}camera_fb_int_t * fb = ;if(s_state->fb_out) {xQueueReceive(s_state->fb_out, &fb, portMAX_DELAY);}return (camera_fb_t*)fb;}//二维码识别void qr_recoginze(void *pdata) {camera_fb_t *camera_config = pdata;if(pdata==){ESP_LOGI(TAG,"Camera Size err");return;}struct quirc *q;struct quirc_data qd;uint8_t *image;q = quirc_new;if (!q) {printf("can't create quirc object\r\n");vTaskDelete ;}//printf("begin to quirc_resize\r\n");if (quirc_resize(q, camera_config->width, camera_config->height)< 0){printf("quirc_resize err\r\n");quirc_destroy(q);vTaskDelete ;}image = quirc_begin(q, , );memcpy(image, camera_config->buf, camera_config->len);quirc_end(q);int id_count = quirc_count(q);if (id_count == 0) {quirc_destroy(q);return;}struct quirc_code code;quirc_extract(q, 0, &code);quirc_decode(&code, &qd);dump_info(q);quirc_destroy(q);}这里依赖了太多官方库…建议去代码仓库翻一翻。

K210的二维码识别上文是ESP32类型的开发板识别代码，可以看到非常繁琐，改起来简直要了老命…使用Micropython的话，代码就变的可爱多了~

【此部分使用Maxipy编程】

import sensorimport imageimport lcdimport timeclock = time.clocklcd.initsensor.resetsensor.set_pixformat(sensor.RGB565)sensor.set_framesize(sensor.QVGA)sensor.set_vflip(1)sensor.run(1)sensor.skip_frames(30)while True:clock.tickimg = sensor.snapshotres = img.find_qrcodesfps =clock.fpsif len(res) > 0:img.draw_string(2,2, res[0].payload, color=(0,128,0), scale=2)print(res[0].payload)lcd.display(img)这里Maxipy的官方文档还给出了修正图像的方法：如果使用了镜头，画面会有扭曲，需要矫正画面使用 lens_corr 函数来矫正，比如 2.8mm， img.lens_corr(1.8)

（没事翻一翻这个Maxipy的文档还是很有启发的，大概两小时就能通读一遍）

GPS传输块

室内经常没有信号（实测室外也很少有…）因此在传递GPS的时候笔者额外设计了防止无信号的代码。

GPS的卡片控制进行结合：

if rfid0.isCardOn:#有卡片接近显示对号emoji0.show_map([[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,1],[0,0,0,0,0,1,1],[1,0,0,0,1,1,0],[0,1,1,1,1,0,0],[0,0,1,1,0,0,0]], 0x33ff33)#发送RFID读取到的卡片IDrsp_RFID = )