【ESP32-IDF】 05-2 WIFI-esp32获取温度和天气信息
esp32获取温度和天气信息
文章目录
- esp32获取温度和天气信息
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- 1. 概述
- 2. esp32连接互联网
- 3. 通过http协议获取天气数据
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- 3.1 心知天气
- 3.2 原理讲解
- 3.3 http client 库讲解
- 4. 解析json数据
- 5. 注意事项
- 6. 代码展示
1. 概述
我们使用esp32做物联网应用的时候，会有获取温度和天气信息的需求，这里就进行介绍。
获取天气和温度我们可以通过心知天气的API进行。
主要步骤为:
- 通过esp32的wifi库连接到互联网
- 通过esp32的http库，向心知天气的服务器发送请求获取天气和温度的数据，获取到的数据格式为json
- 对json格式的数据进行解析，然后就能获取需要的内容了
2. esp32连接互联网
esp32连接互联网的步骤大致可以分为：
- 配置wifi连接参数
- 注册wifi连接事件
- 完成wifi连接事件
具体代码在之前的文章中展示了
3. 通过http协议获取天气数据
我们使用esp32的http client库发送http协议
3.1 心知天气
心知天气是一家提供天气数据的公司，我们在使用它们的API，向其服务器发送http请求之前，需要先注册账号。
具有参数讲解，可以看官网
心知天气 API 使用手册（V3版）
/天气实况
3.2 原理讲解
关于http协议原理的讲解，这篇文章可以参考https://blog.csdn.net/ailunlee/article/details/90600174
http属于网络层的协议，具体的访问过程就是：
- 对目标主机的URL进行解析，通过DNS服务变成ip地址
- 基于ip地址和端口，目标主机与源主机建立TCP连接
- 通过TCP协议，利用套接字把http请求报文从源主机发送到目标主机
- 源主机根据http请求返回回应报文
- 连接关闭
对于esp32来说，就是esp32通过get方法，向URL为https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=your_api_key&location=beijing&language=zh-Hans&unit=c的心知天气的服务器发送http请求，然后就会得到相应的天气数据。
esp32也是可以通过这种比较底层的方法，用套接字的方法访问心知天气的服务器获取数据的，但是不如http client的库简单，因为http client库隐藏了协议层的实现内容。如果想利用底层方法实现的话，可以参考
- 第十九章 ESP32 HTTP获取城市温度
- esp32官方文档-LWIP
- LWIP中的protocols/http_request代码示例
3.3 http client 库讲解
对于http client有两种工作方式,可以参考ESP HTTP Client
一种是通过事件的方法:
- 通过 esp_http_client_config_t 结构体定义http的参数
- 通过esp_http_client_init()进行初始化
- 注册http的相关事件
- 通过esp_http_client_perform()函数发起http请求
- 根据http的请求情况，会触发相应的事件，如果把接收数据写进去
- esp_http_client_cleanup() 清除连接
基于这种方法做的可以参考
ESP32基础应用之httpt获取网络天气并使用cJSON解析数据,不过这种方法我没有实现成功
另外一种是通过流的方法
- 通过 esp_http_client_config_t 结构体定义http的参数
- 通过esp_http_client_init()进行初始化
- 通过 esp_http_client_set_method()设置发送get请求
- 通过esp_http_client_open()与目标主机建立连接，发送请求
- 通过esp_http_client_fetch_headers()获取目标主机的response报文的头信息，判断是否成功获取数据
- 通过esp_http_client_read_response()获取报文的返回数据内容
我是用第二种方法做的，参考的安信可ESP32-C3模块 ESP-C3-12F 实现 HTTP请求心知天气拿到天气预报，并显示在OLED
代码如下
//02-1 定义需要的变量
char output_buffer[MAX_HTTP_OUTPUT_BUFFER] = {0}; //用于接收通过http协议返回的数据
int content_length = 0; //http协议头的长度
//02-2 配置http结构体
//定义http配置结构体，并且进行清零
esp_http_client_config_t config ;
memset(&config,0,sizeof(config));
//向配置结构体内部写入url
static const char *URL = "https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=your_api_key&location=beijing&language=zh-Hans&unit=c";
config.url = URL;
//初始化结构体
esp_http_client_handle_t client = esp_http_client_init(&config); //初始化http连接
//设置发送请求
esp_http_client_set_method(client, HTTP_METHOD_GET);
//02-3 循环通讯
while(1)
{
// 与目标主机创建连接，并且声明写入内容长度为0
//因为如果是post请求，会在报文的头部后面跟着要向服务器发送的数据
//而对于get方法，发送的内容都在URL里面，都在报文头部，不需要定义后面的部分，因此写入长度就是0
esp_err_t err = esp_http_client_open(client, 0);
//如果连接失败
if (err != ESP_OK) {
ESP_LOGE(TAG, "Failed to open HTTP connection: %s", esp_err_to_name(err));
}
//如果连接成功
else {
//读取目标主机的返回内容的协议头
content_length = esp_http_client_fetch_headers(client);
//如果协议头长度小于0，说明没有成功读取到
if (content_length < 0) {
ESP_LOGE(TAG, "HTTP client fetch headers failed");
}
//如果成功读取到了协议头
else {
//读取目标主机通过http的响应内容
int data_read = esp_http_client_read_response(client, output_buffer, MAX_HTTP_OUTPUT_BUFFER);
if (data_read >= 0) {
//打印响应内容，包括响应状态，响应体长度及其内容
ESP_LOGI(TAG, "HTTP GET Status = %d, content_length = %d",
esp_http_client_get_status_code(client), //获取响应状态信息
esp_http_client_get_content_length(client)); //获取响应信息长度
printf("data:%s\n", output_buffer);
}
//如果不成功
else {
ESP_LOGE(TAG, "Failed to read response");
}
}
}
//关闭连接
esp_http_client_close(client);
//延时，因为心知天气免费版本每分钟只能获取20次数据
vTaskDelay(3000/portTICK_PERIOD_MS);
}
4. 解析json数据
json是一种特殊的数据结构，esp32中有一个内置的库，叫做cjson，用来处理json格式的数据，并且获取内容。对于cjson库的介绍可以看这篇文章cJSON使用详细教程 | 一个轻量级C语言JSON解析器
总体来说，步骤就是
- 对字符串数据进行协议，变成cjson
cJSON* root = NULL;
root = cJSON_Parse(output_buffer);
- 对json格式进行层层解析
心知天气返回的数据内容是
这里大概说一下，json数据格式包括数组和对象两种嵌套方式，数组就是中括号的嵌套，对象就是花括号的嵌套，解析的时候是两种不同的函数
解析的步骤为
- 从第一层对象解析出键为results的对象
- 对results对象进行继续解析，获取序号为0的数组
- 该序号为0的数据包含了键为location和now的两个对象
- 继续从两个对象中解析得到数据
cJSON* root = NULL;
root = cJSON_Parse(output_buffer);
cJSON* cjson_item =cJSON_GetObjectItem(root,"results");
cJSON* cjson_results = cJSON_GetArrayItem(cjson_item,0);
cJSON* cjson_now = cJSON_GetObjectItem(cjson_results,"now");
cJSON* cjson_temperature = cJSON_GetObjectItem(cjson_now,"temperature");
printf("%d\n",cjson_temperature->type);
printf("%s\n",cjson_temperature->valuestring);
5. 注意事项
写这组程序的时候遇到了一个问题，连接wifi的函数不能与http请求的函数写在一个进程中，具体原因不清楚
6. 代码展示
#include "bsp_wifi_station.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_http_client.h"
#include "cJSON.h"
/**
* @brief 该代码要实现连接wifi，并且从心知天气获取天气和温度的代码
*
**/
#define MAX_HTTP_OUTPUT_BUFFER 2048
static void http_test_task(void *pvParameters)
{
//02-1 定义需要的变量
char output_buffer[MAX_HTTP_OUTPUT_BUFFER] = {0}; //用于接收通过http协议返回的数据
int content_length = 0; //http协议头的长度
//02-2 配置http结构体
//定义http配置结构体，并且进行清零
esp_http_client_config_t config ;
memset(&config,0,sizeof(config));
//向配置结构体内部写入url
static const char *URL = "https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=your_api_key&location=beijing&language=zh-Hans&unit=c";
config.url = URL;
//初始化结构体
esp_http_client_handle_t client = esp_http_client_init(&config); //初始化http连接
//设置发送请求
esp_http_client_set_method(client, HTTP_METHOD_GET);
//02-3 循环通讯
while(1)
{
// 与目标主机创建连接，并且声明写入内容长度为0
esp_err_t err = esp_http_client_open(client, 0);
//如果连接失败
if (err != ESP_OK) {
ESP_LOGE(TAG, "Failed to open HTTP connection: %s", esp_err_to_name(err));
}
//如果连接成功
else {
//读取目标主机的返回内容的协议头
content_length = esp_http_client_fetch_headers(client);
//如果协议头长度小于0，说明没有成功读取到
if (content_length < 0) {
ESP_LOGE(TAG, "HTTP client fetch headers failed");
}
//如果成功读取到了协议头
else {
//读取目标主机通过http的响应内容
int data_read = esp_http_client_read_response(client, output_buffer, MAX_HTTP_OUTPUT_BUFFER);
if (data_read >= 0) {
//打印响应内容，包括响应状态，响应体长度及其内容
ESP_LOGI(TAG, "HTTP GET Status = %d, content_length = %d",
esp_http_client_get_status_code(client), //获取响应状态信息
esp_http_client_get_content_length(client)); //获取响应信息长度
printf("data:%s\n", output_buffer);
//对接收到的数据作相应的处理
cJSON* root = NULL;
root = cJSON_Parse(output_buffer);
cJSON* cjson_item =cJSON_GetObjectItem(root,"results");
cJSON* cjson_results = cJSON_GetArrayItem(cjson_item,0);
cJSON* cjson_now = cJSON_GetObjectItem(cjson_results,"now");
cJSON* cjson_temperature = cJSON_GetObjectItem(cjson_now,"temperature");
printf("%d\n",cjson_temperature->type);
printf("%s\n",cjson_temperature->valuestring);
}
//如果不成功
else {
ESP_LOGE(TAG, "Failed to read response");
}
}
}
//关闭连接
esp_http_client_close(client);
//延时，因为心知天气免费版本每分钟只能获取20次数据
vTaskDelay(3000/portTICK_PERIOD_MS);
}
}
extern "C" void app_main(void)
{
//01 联网
bsp_wifi_init_sta();
//02 创建进程，用于处理http通讯
xTaskCreate(&http_test_task, "http_test_task", 8192, NULL, 5, NULL);
}