【雕爷学编程】MicroPython动手做（29）——物联网之SIoT

news2024/11/16 15:34:47

知识点：什么是掌控板？
掌控板是一块普及STEAM创客教育、人工智能教育、机器人编程教育的开源智能硬件。它集成ESP-32高性能双核芯片，支持WiFi和蓝牙双模通信，可作为物联网节点，实现物联网应用。同时掌控板上集成了OLED显示屏、RGB灯、加速度计、麦克风、光线传感器、蜂鸣器、按键开关、触摸开关、金手指外部拓展接口，支持图形化及MicroPython代码编程，可实现智能机器人、创客智造作品等智能控制类应用。

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1、物联网（Internet of Things，缩写：IoT）

是基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。其应用领域主要包括运输和物流、工业制造、健康医疗、智能环境（家庭、办公、工厂）等，具有十分广阔的市场前景。

物联网的概念最早是在1999年由Kevin Ashton在一次演讲中提出来的，当时他是一个RFID研究机构的执行主任，这家研究机构是在宝洁公司和吉列公司的赞助下成立的。而他本人也因此被称为物联网之父。随后麻省理工学院的Neil Gershenfeld教授出版了一本名为《When things Start to Think》的书。以这些为标志，正式揭开了物联网的序幕。

物联网的英文是Internet of Things，缩写为IoT。这里的“物”指的是我身边一切能与网络联通的物品。例如你带的手表、你骑的共享单车、马路上的汽车、家里的冰箱、路边的路灯、甚至是一棵树。只要一件物品能够与网络相连，它就都是物联网中的“物”。而所谓物联网，就是“物”与人，以及“物”与“物”之间，通过网络来传递和处理信息。

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SIoT
一个为教育定制的跨平台的MQTT服务器程序，S指科学（Science）、简单（simple）的意思。SIoT支持Win10、Win7、Mac、Linux等操作系统，一键启动，无需注册即可使用。SIoT针对学校场景的开源免费的MQTT服务器软件，可一键创建本地物联网服务器，摆脱联网困扰。SIoT重点关注物联网数据的收集和导出，是采集科学数据的最好选择之一。

那什么是物联网？什么又是MQTT呢？

物联网（Internet of Things，缩写IoT）是互联网的一个延伸，互联网的终端是计算机（PC、服务器），而物联网的终端是硬件设备，无论是家电、工业设备、汽车、监测仪器，所有这些终端都可以互联，可以总结为万物互联。

MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。

SIoT为“虚谷物联”项目的核心软件，是为了帮助中小学生理解物联网原理，并且能够基于物联网技术开发各种创意应用。

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SIoT下载链接

系统集合 http://download3.dfrobot.com.cn/SIoT/SIoT1.2_full.zip

版本V1.2：
windows 32&64位系统
Mac系统
linux系统
虚谷号系统

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1、SIoT采用GO语言编写

具有如下特点：

（1）跨平台。支持Win10、Win7、Mac、Linux等操作系统。只要启动这一程序，普通计算机（包括拿铁熊猫、虚谷号和树莓派等微型计算机）就可以成为标准的MQTT服务器。

（2）一键运行。纯绿色软件，不需要安装，下载后解压就可以使用，对中小学的物联网技术教学尤其适合。

（3）使用简单。软件运行后，不需要任何设置就可以使用。利用特定的“Topic”的名称（“项目名称/设备名称”），就能自动在数据库中添加项目和设备的名称，并将消息数据存入数据库。

（4）支持数据导出。所有的物联网消息数据都可以在线导出，系统采用SQLite数据库，同时支持Mysql数据库。

（5）支持标准的MQTT协议。QoS级别为0。

（6）支持WebAPI。系统系统了完善的WebAPI，方便各种软件以HTTP的方式调用，支持App inventor、Scratch、VB等默认不支持MQTT的中小学生常用编程软件调用。

（7）支持插件开发。

（8）SIoT的资源 GitHub：https://github.com/vvlink/SIoT/ 提供文档、案例、课程。

SIoT软件开发团队

核心人员：苏宇、谢作如、夏青

技术支持：张路、叶琛、李冬冬

系统测试：李亮、林淼焱、张喻

注：SIoT软件的开发得到温州市科技局2019年科技创新项目的资助，为《物联网与科学探究创意实验课程开发》项目的成果之一，软件采用MIT协议开源。

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2、SIoT使用手册
简介
介绍物联网、MQTT和SIoT软件。
下载和安装
介绍SIoT软件的下载、安装、运行以及软件操作界面。
客户端连接范例
介绍各种客户端和SIoT软件的连接。SIoT为标准的MQTT服务器，支持绝大多数的客户端程序连接。
典型应用案例
介绍各种利用物联网技术实现的典型应用案例，重点关注如何利用物联网技术进行科学探究。
高级操作技巧
介绍SIoT的一些高级操作，如安全设置、WebAPI和数据导出等。

《SIoT使用手册》在线版
https://siot.readthedocs.io/zh_CN/latest/index.html

SIoT文档开发团队
负责人：谢作如
参与人员：
谢作如（温州中学）
林淼焱（温州大学）
郑祥（温州四中）
郝晴（天津师大）
张喻（温州大学）
邱奕盛（温州中学）
许靖宇（天津师大）
宋达（天津师大）
毛雁（天津师大）
夏青（上海蘑菇云）
陆雅楠（上海师范大学）
……

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3、在电脑上运行SIoT系统

（1）双击运行SIoT_win.exe，可以看到一个黑色的CMD窗口。

  • 使用SIoT过程中一定不要关该窗口。

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（2）将电脑连接到WIFI。
提供WIFI的路由器或手机热点可以不连接互联网，因为使用SIoT实现物联网应用时，只需要使用路由器或手机热点建立一个局域网即可。

（3）电脑每次连接WIFI，都会生成一个IP地址，每个IP地址对应的电脑都是唯一的。运行SIOT程序后会在电脑上建立一个SIOT服务器，其他设备要访问这个服务器，需要知道这个SIOT服务器所在电脑的IP地址。

获取电脑IP的方法有很多，可在网页上搜索到，下面我们来介绍其中一种简易操作方法，通过以下3步获取电脑IP。

a、同时按下键盘上“WIN”+“R”，弹出运行窗口。
b、输入“cmd”，点击确定，弹出小黑框。
c、在小黑框中输入“ipconfig”，点击键盘“enter”，在小黑框中可以看到IP地址。

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4、 打开SIoT网页端

a、打开电脑浏览器，在网址栏输入在“STEP3”中获得的IP地址加上“:8080”，如：192.168.31.24:8080

  • “:” 需在在英文输入法下。

b、点击键盘enter键，打开即为SIoT网页端，如下图：

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打不开的话——

 ￭ 检查siot的小黑窗是否打开
 ￭ 检查ip地址是否错误，如果有多个ip地址就一个一个尝试
 ￭ 关闭网络防火墙

5、登陆SIoT网页端

账号：siot
密码：dfrobot
输入账号、密码后，点击“登陆”，
登陆后页面如下：

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6、尝试在SIoT平台输入消息，控制点亮或熄灭板载LED灯

#MicroPython动手做（29）——物联网之SIoT
#尝试在SIoT平台输入消息，控制点亮或熄灭板载LED灯

#MicroPython动手做（29）——物联网之SIoT
#尝试在SIoT平台输入消息，控制点亮或熄灭板载LED灯

from umqtt.simple import MQTTClient
from machine import Timer
from mpython import *
import ubinascii
import network
import music


_mqtt_topic_list = []

def timer14_tick(_):
  global mqtt
  mqtt.ping()

def mqtt_callback(topic, msg):
  try:
    topic = topic.decode('utf-8', 'ignore')
    _msg = msg.decode('utf-8', 'ignore')
    eval('mqtt_topic_' + bytes.decode(ubinascii.hexlify(topic)) + '("' + _msg + '")')
  except:
    print((topic, msg))

brightness=9

# 事件回调函数
def mqtt_topic_6561676c6572382f7a6b6231(_msg):
  global g_my_variable
  if (_msg == on):
    music.pitch(196, 50)
    rgb.fill((255*brightness//9, 255*brightness//9, 153*brightness//9))
    rgb.write()
  if (_msg == off):
    music.pitch(784, 50)
    rgb.fill( (0, 0, 0) )
    rgb.write()


my_wifi = wifi()
tim14 = Timer(14)
my_wifi.connectWiFi("zh","zy1567")
mqtt = MQTTClient("", "192.168.31.248", 1883, "siot", "dfrobot")
try:
  mqtt.connect()
  print('Connected')
except:
  print('Disconnected')
mqtt.set_callback(mqtt_callback)
tim14.init(period=20000, mode=Timer.PERIODIC, callback=timer14_tick)
mqtt.subscribe("eagler8/zkb1")
rgb[1] = (0*brightness//9, 102*brightness//9, 0*brightness//9)
rgb.write()
music.pitch(392, 50)
mqtt.publish("eagler8/zkb1","on")

Mind+ 实验图形编程

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运行后出错，信息如下：

reader: read tcp 192.168.31.248:1883->192.168.31.221:53734: wsarecv: A connection attempt failed because the connected party did not properly respond after a period of time, or established connection failed because connected host has failed to respond.

读取器：读取tcp 192.168.31.24:1883->192.168.31.221:53734：wsarecv：连接尝试失败，因为一段时间后被连接方未正确响应，或者由于连接的主机未能响应而建立连接失败。

在网页端，能查询到SIoT平台发出的消息，但无法控制板载LED灯

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7、发布“hello”至主题“eagler8/zkb1”

#MicroPython动手做（29）——物联网之SIoT
#发布“hello”至主题“eagler8/zkb1”

#MicroPython动手做（29）——物联网之SIoT
#发布“hello”至主题“eagler8/zkb1”

# MindPlus
# mpython
from umqtt.simple import MQTTClient
from mpython import *
import network
import music


brightness=9


my_wifi = wifi()
my_wifi.connectWiFi("zh","zy1567")
while not (my_wifi.sta.isconnected()):
  pass
oled.invert(0)
oled.DispChar("          Wifi连接成功", 0, (2-1)*16, 1)
mqtt = MQTTClient("", "192.168.31.248", 1883, "siot", "dfrobot")
try:
  mqtt.connect()
  print('Connected')
except:
  print('Disconnected')
rgb[1] = (0*brightness//9, 102*brightness//9, 0*brightness//9)
rgb.write()
music.pitch(392, 50)
mqtt.publish("eagler8/zkb1","hello")
oled.invert(0)
oled.DispChar("         SIoT连接成功", 0, (2-1)*16, 1)
oled.show()

Mind+ 实验图形编程

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SIoT网页端收到的消息

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SIoT 初始化参数

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