MicroPython+ESP32 C3开发上云

news2024/11/24 7:21:54
传感器PinI/O状态
D412输出1开0关
D513输出1开0关

概述

MicroPython是python3编程语言的精简实现，能够在资源非常有限的硬件上运行，如MCU微控制器
Micropython的网络功能和计算功能很强大，有非常多的库可以使用，它为嵌入式开发带来了一种新的编程方式和思维模式。嵌入式工程师不需要每次从最底层开始构建系统，可以直接从经过验证的硬件系统和软件架构开始设计，把重点放在应用层的开发上，降低了开发门槛，提高了开发效率。

合宙ESP32 C3外观及引脚分布

image.png

固件烧录

可使用在线网站进行固件烧录：https://dev.16302.com/tools/#/
image.png

GPIO相关知识

导入GPIO模块
from machine import Pin

创建一个GPIO对象
# 三种构造函数
# 2：引脚
# Pin.OUT：输出方向为：输出
#value=1: 高电平
#value=0: 低电平
led=Pin(2)
led=Pin(2,Pin.OUT)
led=Pin(2,Pin.OUT,value=1)

输入输出电频的两种方法
# 示例：2引脚输出高电频
from machine import Pin
led=Pin(2,Pin.OUT)
# 方法一：
led.value(1)
# 方法二：
led.on()

# 示例：2引脚输出低电频
from machine import Pin
led=Pin(2,Pin.OUT)
# 方法一：
led.value(0)
# 方法二：
led.off()

延时相关知识点

导入延时模块
import time

延时三种级别
# 秒
time.sleep(1)
# 毫秒
time.sleep_ms(1)
# 微妙
time.sleep_us(1
             )

LED灯闪烁

from machine import Pin
import time
led = Pin(9,Pin.OUT,value=0)
while True:
    led.on()
    time.sleep(1)
    print("开")
    led.off()
    time.sleep(1)
    print("关")
# D4和D5交替闪烁
from machine import Pin
import time
led12 = Pin(12,Pin.OUT,value=0)
led13 =Pin(13,Pin.OUT,value=0)
while True:
    led12.off()
    led13.on()
    time.sleep(1)
    led12.on()
    led13.off()
    time.sleep(1)

PWM相关知识点

导入PWM模块
from machine import Pin,PWM

创建PWM对象

# 参数一：引脚
# 参数二：频率
# 参数三：占空比

pwm1=PWM(Pin(2,Pin.OUT),freq=500,drty=512)

其他方法

image.png

PWM呼吸灯
from machine import Pin,PWM
import time 
# 判断状态：
# 0:1023到0
# 1:0到1023
open_off=0
pwmval=1023
pwm9=PWM(Pin(9,Pin.OUT),freq=500,duty=pwmval)
while True:
    
    if open_off==0:
        pwmval=pwmval-1
        if pwmval==0:
            open_off=1
    else:
        pwmval=pwmval+1
        if pwmval==1023:
            open_off=0
        

    pwm9.duty(pwmval)
    time.sleep_ms(1)

定时器相关知识点

导入Timer模块
from machine import Timer

创建一个定时器对象
ti= Timer(-1) # -1表示使用软件定时器
# 初始化定时器（单次循环和循环定时）
# 参数一：间隔 （单位毫秒）
# 参数二：工作模式，单次和循环
# 参数三：回调函数
ti.init(period=200,mode=Timer.ONE_SHOT,callback=funciton1)
ti.init(period=200,mode=Timer.PERIODIC,callback=funciton1)

其他函数

image.png

# 待验证

from machine import Timer
tim=Timer(-1)
result =0
def Service_T(tim):
    global reuslt
    result =result+1
    print('当前秒数：',reuslt)
    tim.deinit()
    
tim.init(period=1000,mode=Timer.PERIODIC,callback=Service_T)

DS18B20

导入模块
from machine import Pin
import onewire,ds18x20,time

创建单总线对象，将其作为参数创建DS18B20对象

ow=onewire.OneWire(Pin(5))
ds=ds18x20.DS18X20(ow)

温度采集基本流程
rows=ds.scan()
ds.convert_temp()
time.sleep_ms(750)
for row in rows:
    ds.read_temp(row)

网络连接相关功能

网络模块network主要针对wifi,提供网络驱动和程序配置功能，可以很方便的进行参数设置和网络连接。

导入模块
import network
# WLAN类，提供了WIFI网络驱动
# 创建WLAN网络接口对象，支持两种网络接口
# 第一种：AP热点模式，作为服务器让其他WIFI客户端连接
ap=network.WLAN(network.AP_IF)
# 第二种（常用）：普通客户端模式，连接到WIIF热点
sta=network_WLAN(network.STA_IF)

其他方法
action() # 激活或禁用网络接口
scan() # 扫描无线网络

image.png

扫描可用WIFI名称

import network
wifi = network.WLAN(network.STA_IF)
wifi.active(True)
scan= wifi.scan()
for row in scan:
    print(row[0])
# # 结果：
# >>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
# b'aaa'
# b'\xe4\xba\x91\xe8\xae\xa1\xe7\xae\x97\xe5\xb7\xa5\xe4\xbd\x9c\xe5\xae\xa4'
# b'JSJ'
# b'WZXY'
# b''
# b''
# b'JSJ'
# b'WZXY'
# b'WZXY'
# b'Tineco_0269'
# b'WZXY'
# b''
# b'\xe5\xa4\xa7\xe6\x95\xb0\xe6\x8d\xae\xe5\xb7\xa5\xe4\xbd\x9c\xe5\xae\xa4'
# b''
# b'JSJ'
# b''
# b'HUAWEI-JCQ262'
# b'FJXX-2.4G'
# b'TP-LINK_5CE4'
# b'TP-LINK_DD'
# b''
# b'WZXY'
# b''
# b'706'
# b'WZXY'
# b'TP-LINK_DD'
# b'CMCC-eqh6'
# >>>

AP模式和config()方法
# 设置连接WIFI热点的名称、密码、信道
ap.config(essid='名称',password="密码",channel=1)
# 读取热点名称

# 例
import network
ap=network.WLAN(network.AP_IF)
ap.active(True)
ap.config(essid='aaa', password="12345678" )
# 查询名称
print(ap.config("essid"))

image.png

STA模式和ifconfig（）方法
  1. 实践说明
    1. image.png
#ifconfig方法的参数：一个元组
# 元组中有四个参数分别是：ip/子网掩码、网关、dns

import  network
sta= network.WLAN(network.STA_IF)
sta.active(True)

sta.ifconfig(("192.168.1.1","255.255.255.0","192.168.1.254","8.8.8.8"))
# 不传参数使用该方法，则返回配置信息
print(sta.ifconfig())

image.png

接入WIFI网络

image.png

# connect(ssid,password) 方法连接网络
# disconnect() 断开网络
# isconnected() 查询网络状态
  1. 案例

image.png

import time,network

sta = network.WLAN(network.STA_IP)
sta.active(True)
if not sta.isconnected():
    print("正在等待网络连接")
    sta.connect("aaa","12345678")
    while not sta.isconnected():
        pass
print(sta.ifconfig())
time.sleep(10)
sta.disconnect
print("网络已断开")

image.png

Socket相关知识

  1. 导入模块
import socket
  1. 构造函数
# 三个参数
# 参数一：
    socket_INET/socket_INET6
# 参数二：
TCP：socket.SOCK_STREAM
UDP: socket.SOCK_DGRAM
# 参数三：可选
socket()

image.png

  1. 其他方法
    1. image.png

WIFI模块登录新大陆云平台

登录新大陆云平台
  1. 建立物联网项目并添加设备
    1. 登录云平台：http://www.nlecloud.com
    2. 开发者中心》新建项目》（填写项目名称和选择联网方案）下一步》（填写网关名称、设备标识和选择通信方式）点击确定添加设备》完成。
  2. 根据设备标识和传输密钥封装登录数据包，发送到云平台后进行登录。
  3. 传输数据格式

    2. image.png
      | JSON键 | JSON值 | 说明 | 消息示例 |
      | — | — | — | — |
      | t | 1 | 固体数字1，代表连接请求 |
      |
      | device | 设备标识 | 在平台上添加设备时的设备标识：
      1） 新大陆网关：进入网关设置-》【参数设置】-》【系统参数】中的序列号
      2） 新大陆农业网关：浏览器登录农业网关设置页面-》【设备状态】中的设备编号
      3） 新大陆家居网关：进入平板的家居网关主界面，界面左上角的一行序列号
      4） 其它的MCU/SOC/网关/手机等设备：可自行输入一个唯一的标识用于与平台连接 | PF12345678 |
      | Key | 传输密钥 | 参考以下鉴权方式 |
      |
      | ver | 客户端代码版本号 | 可以是自己拟定的一组客户端代码版本号值 | V1.1 |
# device :为设备标识
# key: 为传输密钥

{"t":1,"device":"f3234242f","key":"cac7287d416b48abbca2ad6428ec26be","ver":"v0.0.0.0"}

  2. image.png

import socket,time,network 
from machine import Pin
# 连接WIFI
print('设备上电成功',end='\n')
sta = network.WLAN(network.STA_IF)
ssid="aaa"
password="12345678"
sta.active(True)
if not sta.isconnected():
    print("正在进行网络连接中")
    sta.connect(ssid,password)
    while not sta.isconnected():
        pass

print("WIFI:",ssid,"连接成功！")
print("======================")
# socket 连接并发送心跳包
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.connect(("121.37.241.174","8600"))
time.sleep(1)
s.send(b'{"t":1,"device":"f3234242f","key":"cac7287d416b48abbca2ad6428ec26be","ver":"v0.0.0.0"}')
msg = s.recv(256)
print(msg)

# =socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)


# 返回结果：
b'{"status":0,"t":2}\r'
  1. 效果图：

image.png
image.png

心跳包请求
  1. 心跳包是为了保持esp32_c3保持与云平台上的连接，在90秒内单片机与云平台无通信或没有心跳包时 ，云平台会自动与设备断开连接。
  2. 心跳请求是客户端周期性的向平台端发送心跳包，通知对方自己状态的一种机制。
  3. TCP协议的默认超时时间为1分钟，设备连接后，在超时期内无数据传输时，需要定期向平台端发送PING_REQ消息以保持连接，如果双方在固定1分钟时间内没有任何报文交互（包括此心跳报文），则服务端将主动关闭该连接。
import socket,time,network 
from machine import Pin
# 连接WIFI
print('设备上电成功',end='\n')
sta = network.WLAN(network.STA_IF)
ssid="aaa"
password="12345678"
sta.active(True)
if not sta.isconnected():
    print("正在进行网络连接中")
    sta.connect(ssid,password)
    while not sta.isconnected():
        pass

print("WIFI:",ssid,"连接成功！")
print("======================")
# socket 连接并发送心跳包
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.connect(("121.37.241.174","8600"))
time.sleep(1)
s.send(b'{"t":1,"device":"f3234242f","key":"cac7287d416b48abbca2ad6428ec26be","ver":"v0.0.0.0"}')
msg = s.recv(256)
print(msg)
print("=========成功登录云平台==========")
# 发送心跳包
num=0
while True:
    num +=1
    s.send(b'$ok##')
    print("第",num,'次心跳包')
    # 解码打印
    print(s.recv(256).decode('utf-8'))
    time.sleep(10)
  1. 效果图

image.png
image.png

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