智能家居 DIY 教程连载4——手把手教你连云
云乃万物互联之本
Hi，各位小伙伴，DIY 活动已经来到了尾声，第四周的任务是整个项目中最有趣也是最重要的部分——物联网。本周的任务完成之后，也就意味着整个项目就完全做完啦，是不是迫不及待先把整个 DIY 做出来打造一个属于自己的智能家居温度监控系统呢？那就赶紧来看看最后的任务是如何完成的吧~
回顾上期：
1、智能家居DIY连载教程（1）——如何正确使用 Sensor 框架
2、智能家居DIY连载教程（2）——在实际项目中运用消息队列与邮箱
3、文件系统灵活用——智能家居DIY连载教程3
1、第四周任务概览
我们来回顾一下第四周的任务：
1、接收节点根据上位机数据帧格式，通过串口发送温度数据给上位机，上位机能正确显示温度曲线。（这部分内容我们就不展开讲解了，因为上位机的使用也比较简单，大家可以私底下尝试。上位机的使用方法及其源码：https://github.com/willianchanlovegithub/Upper_computer_of_Multi-point_temperature_monitoring_system）
2、了解 RT-Thread 的 OneNet 云软件包、AT 组件，并使用它们实现将接收节点的数据通过 esp8266 wifi 模块上传至 OneNet 云端，云端要求能简单制作小应用实现实时温度远程监控。
2. 准备工作
请务必先学习以下内容，再继续看本篇文章：
OneNet 的产品创建与设备接入视频教程：
https://www.rt-thread.org/document/site/tutorial/qemu-network/onenet/onenet/
OneNet 软件包简介与使用说明：
https://github.com/RT-Thread-packages/onenet
AT Device 软件包简介与使用说明：
https://github.com/RT-Thread-packages/at_device
《RT-Thread 编程指南》中 AT 组件的章节 ：
https://www.rt-thread.org/document/site/programming-manual/at/at/
Paho MQTT 软件包简介与使用说明：
https://github.com/RT-Thread-packages/paho-mqtt
以上内容是十分重要的预备知识，不要偷懒略过上述内容的学习噢。
3. 配置工程
首先，要想清楚第四周的整个工程需要依赖什么工具才能正常工作，简单来说，我们需要将 ESP8266 对接到 OneNet 云，而 ESP8266 通过 AT Device 控制的，所以现在目标是明确的：开启 AT 和 ESP8266，并配置 OneNet 软件包中的相关参数。
开启 AT 和 ESP8266，ESP8266 的 WIFI 账号和密码需要写对，不然连不上网，自然就对接不上 OneNet 了：
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1RT-Thread online packages --->
2 IoT - internet of things --->
3 [*] AT DEVICE: RT-Thread AT component porting or samples for different device --->
4 [*] Espressif ESP8266 --->
5 (testwifi) WIFI ssid
6 (12345678) WIFI password
7 (uart2) AT client device name
8 (512) The maximum length of receive line buffer
9
开启 OneNet，完成相关参数配置，其中 device id、auth info、api key、product id、master/product apikey 这些参数如何配置请查看 OneNet 的产品创建与设备接入视频教程：https://www.rt-thread.org/document/site/tutorial/qemu-network/onenet/onenet/ (以上链接请复制至外部浏览器打开）
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1RT-Thread online packages --->
2 IoT - internet of things --->
3 IoT Cloud --->
4 [*] OneNET: China Mobile OneNet cloud SDK for RT-Thread --->
5 [ ] Enable OneNET sample
6 [*] Enable support MQTT protocol
7 [ ] Enable OneNET automatic register device
8 (534342011) device id
9 (201907091115) auth info
10 (IFzqRGOjq530YSyFY6EMda45Xdw=) api key
11 (258302) product id
12 (FV=ssEvYvHcKqN0=ZdTjM6NrGv0=) master/product apikey
13
值得一提的是，OneNet 软件包是需要依赖 paho-mqtt、webclient、cJSON 的，选中 OneNet 后，以上三个选项也会被自动选中，如下图：
注意自己手上的 ESP8266 接板子的哪个串口，需要将这个串口打开：
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1Hardware Drivers Config --->
2 On-chip Peripheral Drivers --->
3 [*] Enable UART --->
4 [*] Enable UARTx
在 menuconfig 中完成以上配置之后，先 pkgs --update 将软件包获取到本地，再 scons --target=mdk5 更新工程，将相关软件包加载到工程中来。
4. 开发思路
4.1 OneNet 软件包工作原理
首先，我们需要大致了解一下 OneNet 软件包的工作原理。
OneNet 软件包数据的上传和命令的接收是基于 MQTT 实现的，OneNet 的初始化其实就是 MQTT 客户端的初始化，初始化完成后，MQTT 客户端会自动连接 OneNet 平台。数据的上传其实就是往特定的 topic 发布消息。当服务器有命令或者响应需要下发时，会将消息推送给设备。
获取数据流、数据点，发布命令则是基于 HTTP Client 实现的，通过 POST 或GET 将相应的请求发送给 OneNet 平台，OneNet 将对应的数据返回，这样，我们就能在网页上或者手机 APP 上看到设备上传的数据了。
下图是应用显示设备上传数据的流程图：
下图是应用下发命令给设备的流程图：
4.2 MQTT 初始化
了解了 OneNet 软件包的工作原理后，我们知道，OneNet 软件包数据的上传和命令的接收是基于 MQTT 实现的，OneNet 的初始化其实就是 MQTT 客户端的初始化。OneNet 软件包提供了一个接口 onenet_mqtt_init，供用户去初始化 MQTT，只有当 MQTT 初始化成功之后，才能做后续的操作，如上传数据到 OneNet 服务器。
我们创建两个线程去工作，onenet_mqtt_init_thread 线程用于初始化 MQTT 客户端，onenet_upload_data_thread 线程去上传数据给云。那么问题来了，onenet_upload_data_thread 线程怎么知道 MQTT 初始化成功了呢？这里使用信号量去通知。
要用信号量之前，第一步当然是创建一个信号量：
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1mqttinit_sem = rt_sem_create("mqtt_sem", RT_NULL, RT_IPC_FLAG_FIFO);
在 onenet_mqtt_init_thread 线程的线程入口函数中使用 OneNet 软件包提供的接口 onenet_mqtt_init 去初始化 MQTT，初始化成功后，释放信号量：
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1static void onenet_mqtt_init_entry(void *parameter)
2{
3 uint8_t onenet_mqtt_init_failed_times;
4
5 /* mqtt初始化 */
6 while (onenet_mqtt_init())
7 {
8 rt_thread_mdelay(100);
9 LOG_E("onenet mqtt init failed %d times", onenet_mqtt_init_failed_times++);
10 }
11 /* mqtt初始化成功之后，释放信号量告知onenet_upload_data_thread线程可以上传数据了 */
12 rt_sem_release(mqttinit_sem);
13}
onenet_upload_data_thread 线程要一直等待信号量的到来，才能上传数据，看看它的线程入口函数的伪代码：
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1static void onenet_upload_data_entry(void *parameter)
2{
3 /* 永久等待方式接收信号量，若收不到，该线程会一直挂起 */
4 rt_sem_take(mqttinit_sem, RT_WAITING_FOREVER);
5 /* 后面用不到这个信号量了，把它删除了，回收资源 */
6 rt_sem_delete(mqttinit_sem);
7
8 while (1)
9 {
10 /* 这里是上传数据到OneNet的代码*/
11 /* 这里要怎么写，后面会有教程说明 */
12 }
13}
在上面的代码中，其实不用信号量也能完成上述工作。这里创建两个线程，并且使用信号量去做通知工作，旨在能让大家多学习些 IPC 的使用。
4.3 上传数据至云端
在 ESP8266 已经正常连上 WIFI 的前提下，MQTT 初始化成功后，就可以放心大胆的上传数据给 OneNet 了。OneNet 软件包给用户提供了几个上传数据的接口，详情请查看 OneNet 软件包的 API 说明文档：https://github.com/RT-Thread-packages/onenet/blob/master/docs/api.md这个 DIY 项目中需要上传的数据是温度数据，属于数字数据，可以使用下面这个 API：
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1rt_err_t onenet_mqtt_upload_digit(const char *ds_name, const double digit);
利用 mqtt 向 OneNET 平台发送字符串数据。
根据前两周的教程，我们知道 nrf24l01_thread 线程是用来通过 nrf24l01 射频模块接收发送节点采集到的温度数据的。那么如何将 nrf24l01_thread 线程收到的温度数据给 onenet_upload_data_thread 线程上传云呢？这里使用邮箱和内存池来实现。邮箱和内存池的使用，可以回顾一下第二周的教程：https://github.com/willianchanlovegithub/DIY_projects_base_on_RT-Thread/tree/master/DIY1/Second_week_mission
使用邮箱和内存池是为了解决一下问题：
nrf24l01_thread线程接收数据过快，onenet_upload_data_thread线程来不及上传。onenet_upload_data_thread线程上传过快，nrf24l01_thread线程来不及接收数据。
其实就是典型的流控问题，或者说是供求关系问题。
在 onenet_upload_data_thread 线程入口函数中利用 onenet_mqtt_upload_digit 上传数据给 OneNet：
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1static void onenet_upload_data_entry(void *parameter)
2{
3 struct recvdata *buf_mp;
4
5 /* 永久等待方式接收信号量，若收不到，该线程会一直挂起 */
6 rt_sem_take(mqttinit_sem, RT_WAITING_FOREVER);
7 /* 后面用不到这个信号量了，把它删除了，回收资源 */
8 rt_sem_delete(mqttinit_sem);
9
10 while (1)
11 {
12 if (rt_mb_recv(tmp_msg_mb, (rt_ubase_t*)&buf_mp, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
13 {
14 /* 500ms上传一次数据 */
15 rt_thread_delay(rt_tick_from_millisecond(500));
16 /* 上传发送节点1的数据到OneNet服务器，数据流名字是temperature_p0 */
17 if (onenet_mqtt_upload_digit("temperature_p0", buf_mp->temperature_p0) != RT_EOK)
18 rt_kprintf("upload temperature_p0 has an error, try again\n");
19 else
20 printf("onenet upload OK >>> temp_p0:%f\n", buf_mp->temperature_p0);
21
22 rt_mp_free(buf_mp); /* 释放内存块 */
23 buf_mp = RT_NULL; /* 请务必要做 */
24 }
25 }
26}
就是这么简单。
如果说，我们底下有多个发送节点采集温度，接收节点会收到多个发送节点的温度数据，而只有 一个 ESP8266，怎么在上传数据给 OneNet 的时候区分这些不同节点的数据？这里其实只需要建立不同的数据流就好了，每一个节点的数据为一个数据流，rt_err_t onenet_mqtt_upload_digit(const char *ds_name, const double digit) 函数的第一个参数就是数据流的名称，起不同名字就是不用的数据流了，如：
????滑查看全部
1/* 上传发送节点1的数据到OneNet服务器，数据流名字是temperature_p0 */
2onenet_mqtt_upload_digit("temperature_p0", buf_mp->temperature_p0);
3/* 上传发送节点2的数据到OneNet服务器，数据流名字是temperature_p1 */
4onenet_mqtt_upload_digit("temperature_p1", buf_mp->temperature_p1);
5. OneNet 应用开发
我们关把数据上传给 OneNet 后，如何才能看到这些数据呢？OneNet 给开发者提供了一些简单应用开发的工具，我们利用这些工具在 OneNet 上创建一些简单的小应用，即可实现对数据的远程监控了。
由于文章篇幅有限，这里就不详细展示如何制作应用了，更多内容，请查看 OneNet 的产品创建与设备接入视频教程：https://www.rt-thread.org/document/site/tutorial/qemu-network/onenet/onenet/
6. 开源代码
为了更进一步便于大家学习，第四周任务的代码已经开源啦~
????链接：https://github.com/willianchanlovegithub/DIY_projects_base_on_RT-Thread
给这个项目点个小星星(Star)^_^
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7. 结果展示
在网页上查看 OneNet 云端数据，能正常收到来自每个发送节点数据流了：
OneNet PC端应用，可在电脑实现远程监控。（如：人坐在办公室，查看家里房间客厅的温度，看看家里着火没有）：
OneNet 移动端应用，可在手机平板等设备实现远程监控。（如：外出旅游，打开手机 APP，查看办公室的温度，看看办公室着火没）
本地 FinSH 信息输出，提示 mqtt 初始化成功、ESP8266 连接 WIFI 成功、数据上传 OneNet 服务器成功：
8. 注意事项
第四周的 demo 工程只接收两个发送节点的数据，需要更多发送节点的可以自行添加。
第四周的 demo 工程中的
RECEIVE(stm32l475-atk-pandora)(SD_Card)(ESP8266)是利用 ESP8266 对接 OneNet 的，使用 SD Card 挂载文件系统。第四周的 demo 工程中的
RECEIVE(stm32l475-atk-pandora)(SPI Flash)(RW007)是利用 RW007 对接 OneNet 的，使用 SPI Flash 挂载文件系统，RW007 的配置与 ESP8266 一样，请参考上面教程。发送节点的程序下载第二周中的 demo 就好了，GitHub 中的
Fourth week mission文件夹不再包含发送节点工程。移动端要远程监控温度需要在 OneNet 官网下载一个叫设备云的 APP，如下图，点击此链接跳转至官网下载页面：
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