Arduino学习

news2024/11/28 6:42:39

物联网学习资料

《arduino程序设计基础》陈吕洲 北京航空航天大学出版社

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半颗心脏 | 徐宏

蓝牙技术

蓝牙网关【【智能家居】入门攻略二！啥是网关？蓝牙、zigbee协议详解，原来区别这么大！-哔哩哔哩】

esp

8266有两种工作模式，分别是station模式以及ap模式，简单来说，station模式是连你家无线路由器的，ap模式是8266作为热点由手机去连接它（或者无线路由器）。如无意外，在家里使用都会用station模式

ESP8266串口wifi简介，通过http网页实现控制引脚

esp初学必看，简单示例

ESP8266型号对比

ESP8266 型号原理图汇总

ESP8266型号、下载、接线、烧录等怕忘总结

ESP8266和nodemcu是一种什么关系，ESP8266是什么

nodemcu上面用了一个ESP8266而已，其实质就是在ESP8266上面跑了一个LUA的解释器，ESP8266本身就支持二次开发的
esp8266是一个模块，modemcu是一个包含8266的控制模块

esp8266是芯片
esp8266芯片加上4MB spi flash变成esp-12模块
esp-12模块加上底板，加上USB转串口变成NodMCU

esp8266是一类wifi模块，包括esp-01,esp-01s,esp-12f等等

esp 的 mdns

在网络世界中，很难记住每个网站和计算机的IP地址，解决这个问题域名系统（DNS）用于制作人类可理解的名称。在ESP8266中使用ESP作为Web服务器时，很难记住ESP8266的IP地址，并且在DHCP模式下很难识别ESP的IP地址。即WiFi路由器为ESP8266分配IP地址。大多数ESP8266应用程序没有显示界面，并且不容易访问以了解其IP地址。为了克服这个问题，使用mDNS。

mDNS 是一种组播 UDP 服务，用来提供本地网络服务和主机发现。
mdns 即多播dns（Multicast DNS），mDNS主要实现了在没有传统DNS服务器的
情况下使局域网内的主机实现相互发现和通信，使用的端口为5353，遵从dns协议，
使用现有的DNS信息结构、名语法和资源记录类型。

工作原理举例：
比如，A 主机进入局域网，开启了 mDNS 服务，并向A主机的 mDNS 服务注册以下信息：我提供 FTP 服务，我的 IP 是192.168.1.101，端口是 21。当 B 主机进入局域网，并向 B 主机的 mDNS 服务请求，我要找局域网内 FTP 服务器，B主机的 mDNS 就会去局域网内向其他主机的 mDNS 询问（即多播），并且最终告诉你，有一个IP地址为 192.168.1.101，端口号是 21 的主机，也就是 A 主机提供 FTP 服务，所以 B 主机就知道了 A 主机的 IP 地址和端口号了。

一种用于在本地网络 (LAN) 内解析域名的协议。
它可以用来代替传统的 DNS 服务器，以解析设备在局域网内的主机名与 IP 地址的对应关系。
mDNS 可以使用设备与设备之间的通讯更加方便和便捷，尤其在智能家居、物联网等应用中。

ESP32入门基础之mDNS服务

目的

通过 域名 而不是 ip 地址访问 esp
访问到 esp 之后，esp 就相当于一个终端，可以发送接口，查询baidu等网络功能
可以通过 webserver 重置网络配置

if (MDNS.begin("esp8266")) {
	Serial.println("");
    Serial.println("mDNS启动");
}
MDNS.addService("http", "tcp", 80);

Serial.print("IP 地址: " + WiFi.localIP());  //假设WiFi.localIP()为192.168.52.60
Serial.println("http://esp8266");
Serial.println("测试互联网通信！");
String buf = gethttp_API("网易云热评接口", 80);
if (buf != "") {
    Serial.println("网易云接口返回：" + buf);
}

可以通过  http://esp8266 访问esp
或者  192.168.52.60 访问esp

没有配置wifi之前，mdns无效，配置好wifi，esp 被分配了 ip 地址
mdns 才有效，才能代替 ip 地址访问
同一个局域网内的其他设备，可以通过 ip 或者 mdns 设置的 hostname 访问 esp

mqtt

零基础入门学用物联网 – MQTT基础篇

在这里插入图片描述

2-1 QoS 服务质量等级

接收端连接服务端时cleanSession设置为false
接收端订阅主题时QoS=1
发布端发布消息时QoS=1

esp设置订阅 qos=1 时，mqtt 发送消息
mqtt 端 qos=2，qos=1，qos=0，esp都可以收到

	qos    esp断电了，重新上电 esp   esp是否可以收到断电前发送的的消息
    qos=0						   否
    qos=1						   是
    qos=2						   是


如果esp断电了，重新上电 esp，esp可以收到断电前发送的 qos=1/0 的消息

应用

接收到用户信息，小车没电了，重新上电，之前的操作应该失效

2-3 保留消息

向一个topic发送一个保留消息，只要有设备订阅这个topic，就可以马上收到这个保留消息

设备断电后重新上电，相当于重新订阅了topic，会收到保留消息

应用

设备启动，友好的提示

最新的消息以保留消息的形式发送，设备启动/设备订阅，立即收到最新的消息

保留消息只会收到一条，多余显示的是 MQTT.fx 的缓存

在这里插入图片描述

2-6 MQTT遗嘱

首先在客户端设置遗嘱相关设置，连接服务端

订阅了遗嘱主题的客户端会在客户端意外断线时，收到服务端发布的遗嘱消息。

应用

意外断电，提示消息
设备在线状态发布

2-8 MQTT连接服务器用户密码认证

自己搭建的服务器，不希望任何人都能连接，设置用户名密码
esp在连接时间设置用户名密码才能连接到服务端

应用

自己搭建的服务器，不希望任何人都能连接，设置用户名密码
给不同的用户分配不同的用户名密码，识别不同的客户端和人

用户名为 test-user，则注意 发布消息 和 订阅消息 的主题都要有前缀 test-user/topic-name

在这里插入图片描述

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Arduino

附加开发板管理器网址： http://wechat.doit.am/package_esp8266com_index.json 或者 http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json http://arduino.esp8266.com/versions/2.4.1/package_esp8266com_index.json (ok)

想做什么模块就下载什么库，想做超声波模块就搜Arduino超声波类库，下载sr40类库，github Arduino社区

vsocde

vscode 配置 Arduino 环境

vscode 插件 PlatFormIO IDE
PlatformIO入门

vscode 配置 Arduino 环境

platformio 上传文件到文件系统

ESP8266 NodeMCU with VS Code and PlatformIO：上传文件到文件系统（LittleFS）

在项目文件夹中创建一个名为data的文件夹。这可以在 VS Code 上完成。
用鼠标选择您正在处理的项目文件夹。单击“新建文件夹”图标以创建一个新文件夹。

注意

建议先上传HTML再上传代码文件。
因为在ESP上运行的代码需要调用HTML文件中的资源，
如果HTML文件还没有上传，代码会找不到资源，导致无法正常运行。
因此，为了避免这种情况，应该先将HTML上传，再上传代码文件

在这里插入图片描述

 然后，选择新创建的数据文件夹并通过单击“新建文件”图标创建要上传的文件

在这里插入图片描述

上传文件系统映像

注意

必须要在 platformio.ini 中加入 
board_build.filesystem = littlefs
否则上传失败

在这里插入图片描述

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 重要提示：要成功上传文件系统映像，您必须关闭
与主板的所有串行连接（串行监视器）。

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LittleFS 对比 SPIFFS

ESP32搭建WEB服务器八(使用更有效率的LittleFS文件系统)

vscode 快捷键

主题切换   ctrl+k+t

emqx

基于EMQX从零开始在阿里云ECS搭建MQTT服务器

Linux安装EMQX服务的过程

emqx官网方式

用的emqx是比较新的版本，openssl版本依赖包必须是大于1.1.1版本及以上的

注意cenos 7 安装时选下面的选项。

在这里插入图片描述

设置环境变量
[root@xxxx emqx]# vim /etc/profile

#EMQX Enviroment
EMQ_HOME=/root/program/emqx
PATH=$EMQ_HOME/bin:$PATH
CLASSPATH=$EMQ_HOME/lib:$CLASSPATH
export EMQ_HOME PATH CLASSPATH

[root@xxx emqx]# source /etc/profile

官网emqx常见错误

emqx5.x无法启动

emqx4.x卸载后安装emqx5.x无法启动

软件

烧录工具：flash_download_tools_v3.6.8.exe

MQTT客户端软件–MQTTfx

公用mqtt服务器

串口调试助手：AiThinker Serial Tool V1.2.3

Arduino 一键配置 8266 环境：8266_package_3.1.0_arduinome.exe

问题

需要开发工具，库文件，模块，先在群里找

软件问题

一直 Connecting 不过

如果引用了第三方库，即使第三方库中引用了 #include <Arduino.h>
如果 main.cpp 中只引用了第三方库，没有引用 #include <Arduino.h> 可能会导致一直 connect

尝试在 main.cpp 中添加 #include <Arduino.h>

platformIO串口监视器一直改不过来

如果在 platformInfo.ini 中设置了下面代码，重新上电，重新打开串口监视器，监听的波特率还不对，可以尝试重新创建 platformIO 项目，把之前的代码复制过来，重新烧录程序

monitor_speed = 115200

注意区分编码

在这里插入图片描述

platformio 添加自定义库

PlatformIO添加库文件方法

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

添加外部库

①准备好所需要的库文件（不能为压缩包）

② 将文库文件夹放到下面的目录中

C:\Users\{username}\.platformio\packages\framework-arduinoespressif8266\libraries

platformio.ini添加配置后需要保存，否则不生效

platformio.ini添加配置后需要保存，否则不生效
例如下面添加了 PubSubClient.h，如果不保存，代码中的 include 还是会爆红

在这里插入图片描述

代码问题

用arduino编译esp8266代码报错No such file or directory

ch340 + esp8266 + arduino 编译和下载程序

在这里插入图片描述
选择 nodemcu 12e 而不是 generic 8266

在这里插入图片描述

在 platformio 中可以选择 esp01s，或其他基础板

在这里插入图片描述

用VScode+PlatformIO玩8266的函数定义顺序

记得函数要放在loop前面，不然编译报错，因为C++的函数必须先声明，后调用

设置vscode代码格式化c++时大括号不换行

1. 文件–首选项–设置，或者左下角齿轮–设置
2. 搜索框搜索format ，点击在扩展c/c++

在这里插入图片描述

BUILTIN_LED = LED_BUILTIN = 2

在 esp 8266 中BUILTIN_LED = LED_BUILTIN = 2

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

设置波特率

monitor_speed = 115200

在这里插入图片描述

上面只对当前工程生效，如需修改系统默认波特率，看下面

修改PlatformIO串口监视器的默认波特率

Serial.println()

是先输出括号中内容，再输出空行

Serial.println("ClientId:");

输出
ClientId:
空行

if 和 #if

if 和 #if

头文件定义覆盖

c++引用的头文件中定义了 #define DEFPORT 80，如何覆盖头文件中DEFPORT 的值

在 C++ 中，可以通过下面几种方法覆盖头文件中的宏定义：

定义在头文件之后的宏定义：如果在头文件之后定义一个新的宏定义，则该宏定义将覆盖之前定义的宏定义。

#include <header.h>
#undef DEFPORT
#define DEFPORT 9000

定义在头文件之前的宏定义：如果在头文件之前定义宏定义，则该宏定义将在整个文件中有效。

#define DEFPORT 9000
#include <header.h>

使用 #undef 宏：您可以使用 #undef 宏在包含头文件之前撤消头文件中的宏定义。

#undef DEFPORT
#define DEFPORT 9000
#include <header.h>

请注意，选择正确的方法取决于您的需求和代码结构。这些方法仅提供了一种覆盖头文件中的宏定义的可能性。

根据 #define 开启配置

场景

EspWiFiPW.h 引用了 SELFDEF.h

SELFDEF.h中有
#define DEFPORT 30606

EspWiFiPW.h中有
#ifdef DEFAULT
#undef DEFPORT
#define DEFPORT 80
#endif

想要通过 #define DEAULT 更改DEFPORT

注意先要使用 #define，然后再引入EspWiFiPW.h，否则不生效

#define eeshow
#include <EspWiFiPW.h>

WiFi.mode(WIFI_STA) 模式下连接 wifi

注意 while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) 内部的 delay(time) 时间不能设置太小，否则WiFi.status 尝试时间太短会导致连不上 wifi

void EspWiFiPW::ConnectBySTA(String ssid, String pwd) {
    WiFi.disconnect();
    WiFi.mode(WIFI_STA);
    WiFi.begin(ssid.c_str(), pwd.c_str());
    Serial.println("begin connect WiFi: " + SSID);
    int i = 0;
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(2500);        //这里设置太小 WiFi.status 尝试时间太短会导致连不上
        Serial(".");
        i++;
        if (i > Timeout - 1) {
            Serial.println();
            Serial.println("wifi connect time out, please retry...");
            break;
        }
    }
    if (WiFi.isConnected()) {
        Serial.println();
        Serial.println("connect suceess, WiFi: " + SSID);
        Serial.println("local device IP: " + WiFi.localIP().toString();
    }
    Serial.println();
}

其它问题

烧录时提示等待上电同步

ESP8266使用MQTT固件，AT指令配网

ch340 + esp 烧录固件和程序

连接
ch340            esp8266

vcc(电源)         3v3
tx(串口发送)       rx
rx(串口接收)       tx
gnd               gnd

烧录固件，arduino下载程序时都需要短接
esp的 gnd 和 Io0  

使用 esp8266模块 + 340husb转换器时，esp8266 download tools 烧录固件时需要短接esp的 GND 和 IO0
烧录/下载程序完成后，就可以把短接线去除了

运行程序时不需要短接

短接 ->   复位/重新上电/重插电脑   ->  烧录/下载程序

不关闭串口监视器下载程序可能会下载报错

ESP8266 基础篇：启动时 rst cause 和 boot mode

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ESP8266/ESP32启动运行问题汇总（持续更新中…）

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