物联网（一）---快速上手[STM32+OneNET+ESP8266]
物联网（二）---原理分析[STM32+OneNET+ESP8266]
物联网（三）---WEB下发命令控制单片机[STM32+OneNET+ESP8266]
物联网（四）---搭建自己的TCP服务器[ESP8266]
物联网（五）---搭建自己的云平台[ESP8266+Django]
下面的这些文章写的都比我好很多，但：
希望你在点击完下面的连接后，最终能回归文章，继续搭建自己的物联网平台。
本节所用到的程序源码下载地址：https://github.com/google66/IOT
预读文章：
- 将ESP8266变成Arduino： ESP8266 Arduino Core
- Django 中文教程：自强学堂
- 为Django添加TCP连接方式：Channels
推荐扩展阅读：
- 对WebSocket的详细介绍：Writing_WebSocket_servers
- 官方文档：The WebSocket Protocol
- Django Web 框架(官网)：Django documentation
- Django Web 框架：Django documentation
- ESP8266 最新SDK发布(官网)：ESP8266 最新SDK发布
- ESP8266 系列模组专题(官网)：ESP8266 系列模组专题
使用到的工具：
- Redis 数据库安装方法：Redis安装
- Channels-redis：Github 官方库
- 将ESP8266变成Arduino的官方库：Arduino core for ESP8266 WiFi chip
同类文章：
这篇文章来之不易，总共花费了我整整6天的时间，其中5天摸索，1天写文章，还望好好阅读。
其中未使用STM32+ESP8266的方式是因为我不知道该如何回应服务器端Ping ESP8266的Pong，这里应该是要自己手动去实现WebSocket的Ping、Pong的，然后再发送给ESP8266的串口，后期需要的话再看下能自己实现不。
socket断开的原因分析
在摸索过程中只发现了ESP8266 的Arduino 库实现了Ping 、Pong，故采用之。
本文总共对以下几个部分进行讲解：
- 如何将使用Arduino 来开发 ESP8266；
- 使用python的 WEB 框架 Django 来开发自己的云平台。
一、将使用Arduino 来开发 ESP8266
1.1 ESP8266硬件连接
这里我是用的是ESP-12S，算是ESP8266的升级版本，还有一个名字叫做NodeMCU，当然，使用普通的ESP8266也是一样的，ESP8266的版本将不会对本节实验产生影响，任选一款即可。
ESP-12引脚定义
推荐接线方式
对于上图的接线方式，左上角的复位开关建议加上，右下角的轻触开关建议换成拨动开关。
我的实物图
1.2 将使用开发Arduino的方式去开发ESP8266
这里有两篇文章进行了介绍，可以参考他的方式去给Arduino添加ESP8266的包管理器。
这里本来没什么难度，但要注意的是：
- 插入链接
https://arduino-esp8266.readthedocs.io/en/latest/installing.html#boards-manager至Arduino IDE后，要重启Arduino IDE才行； - 下载包的时候网络问题，由于总所周知的原因这里不展开介绍；
- 程序下载的时候需要选好参数，否则会下载不成功，这里每一款模块都是不一样的，我的是ESP-12S的，仅供参考。
ESP8266 Arduino core 程序下载参数配置
当上面的工作完成后，应该就能够用Arduino IDE给ESP8266下载程序了，这里自己下载程序验证一下，推荐使用串口程序验证，看看是否生效。
二、云平台开发
2.1 为什么需要用WEB框架来进行开发
你可能会问，为什么需要用WEB框架来进行开发，如果是小型项目，确实可以不用，但是当你要做一个大项目，比如OneNET云平台、机智云、贝壳物联这样的稍大型平台，甚至要做体量更大的平台，没有一个好的WEB框架，想要完成开发是十分困难的。
2.2 继续阅读下去需要什么基础
如果看完了前面的预读文章，这里应该对Django的一些概念有一定的了解了，比如路由urls、模型models、视图views这些概念都应该要知道了。当然，对其他类型框架了解的同学也可以使用其他类型的框架来代替Django。
2.3 怎么搭建云平台
本文使用的云平台是由Django-channels的聊天室例程改编而来的。原文在此：
如何搭建一个简单的网页聊天室
文章是原作者写的，教程也写的非常详细，每一步都有详细说明。
整个过程可能需要安装各种
pythont的库，这个Terminal会给出详细的说明，可以自己根据错误提示去安装需要的库，如果要我提供的程序里已经将需要用到的库写在了requirements.txt文件中了，直接使用pip3命令安装即可；这里注意一下asgiref这个库，需要升级到最新版本才行，否则会因使用了新版本里的模块而导致无法从旧版本导入而报错。
唯独Part 2里的Enable a channel layer 这里使用Redis数据库建立了一个通信管道，只告诉了要安装channels_redis库，并没有说明如何安装Redis数据库，这里在前面的使用到的工具里提供了安装方法【Redis 数据库安装方法：Redis安装】，里面有详细的安装教程，也对Redis数据库进行了相应的介绍与讲解。
需要注意的是，
Redis数据库安装完成后，若要服务器中要使用到管道通信，则必须保持Redis数据库在后台运行，否则将无法完成多对多的通信。
下面的教程只需要完成前三个就好了，第四个自动化测试可以不用。
实现一个聊天室的例子
如果完成了上面channels教程里如何搭建一个聊天服务器，应该能实现聊天功能了。
2.4 启动服务，开始测试
首先使用redis-server命令启动数据库服务：
redis-server
然后再使用python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000命令开启服务器，可使局域网内都能访问网站。
python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000
完成上面的Tutorial之后应该是下面这种效果的，可以完成同通信功能。
1.先启动redis数据库：redis-server
2.启动django自带的服务器：python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000
3.查看自己的ip：ipconfig
4.访问自己的聊天室：http://ip:8000/chat/ChatRoom/
5.发送消息，服务器对消息进行广播，各个客户端都会收到消息
聊天室功能开启与展示.gif
2.5 适当修改ESP8266的WebSocketClient程序和服务端的程序
当前面的工作做完之后，接下来的工作就简单了，只要给ESP8266烧入好程序即可。ESP8266自带的例程里面有一个WebSocketClient.ino的例程，只要对这个例程稍加修改即可，下面是我修改好的ESP8266的程序。
注：其中主要是要注意
ESP8266发送数据的格式，由于服务端聊天室只对JSON的数据进行了解析，所以ESP8266的发送的数据必须以JSON的格式发送，否则会造成服务端崩溃。即应以这种形式发送才能在网页上正常显示出来：
webSocket.sendTXT("{\"message\":\"heartbeat\"}");
ESP8266的程序较为简短，我就直接贴了，程序阅读没有什么难点，应该不会看不懂，如果有缺少的库就自己去装一下就好了。
/*
* WebSocketClient.ino
*
* Created on: 24.05.2015
*
*/
#include <Arduino.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266WiFiMulti.h>
#include <WebSocketsClient.h>
#include <Hash.h>
ESP8266WiFiMulti WiFiMulti;
WebSocketsClient webSocket;
#define USE_SERIAL Serial
bool isConnected = false;
void webSocketEvent(WStype_t type, uint8_t * payload, size_t length) {
switch(type) {
case WStype_DISCONNECTED:
USE_SERIAL.printf("[WSc] Disconnected!\n");
isConnected = false;
break;
case WStype_CONNECTED: {
USE_SERIAL.printf("[WSc] Connected to url: %s\n", payload);
isConnected = true;
// send message to server when Connected
// webSocket.sendTXT("Connected");//发送Conneted 导致服务器抛出 Expecting value: line 1 column 1 (char 0) 异常而断开连接。//先注释掉试试
//原因是服务端只对JSON数据进行解析，"Connected"是字符串而不是JSON数据。
}
break;
case WStype_TEXT:
USE_SERIAL.printf("[WSc] get text: %s\n", payload);
// send message to server
//webSocket.sendTXT(rcvMsg);
break;
case WStype_BIN:
USE_SERIAL.printf("[WSc] get binary length: %u\n", length);
hexdump(payload, length);
// send data to server
// webSocket.sendBIN(payload, length);
break;
}
}
void setup() {
// USE_SERIAL.begin(921600);
USE_SERIAL.begin(115200);
//Serial.setDebugOutput(true);
USE_SERIAL.setDebugOutput(true);
USE_SERIAL.println();
USE_SERIAL.println();
USE_SERIAL.println();
for(uint8_t t = 4; t > 0; t--) {
USE_SERIAL.printf("[SETUP] BOOT WAIT %d...\n", t);
USE_SERIAL.flush();
delay(1000);
}
WiFiMulti.addAP("YOUR-WIFIF-NAME", "YOUR-PASSWORD");
//WiFi.disconnect();
while(WiFiMulti.run() != WL_CONNECTED) {
delay(100);
}
// server address, port and URL
webSocket.begin("192.168.43.102", 8000, "/ws/chat/M/");
// event handler
webSocket.onEvent(webSocketEvent);
// use HTTP Basic Authorization this is optional remove if not needed
////webSocket.setAuthorization("user", "Password");
// try ever 5000 again if connection has failed
webSocket.setReconnectInterval(5000);
// start heartbeat (optional)
// ping server every 15000 ms
// expect pong from server within 3000 ms
// consider connection disconnected if pong is not received 2 times
webSocket.enableHeartbeat(15000, 3000, 2);
//这个时间很准，可以从wireshark里面查看，ESP8266每15秒钟Ping一次服务器，期间会收到服务器的Ping,ESP8266也会Pong回去
}
int count = 0;
String inputString = "";
boolean stringComplete = false;
char sendStr[100];
void loop() {
webSocket.loop();
serialEvent(); //发现ESP8266没有serialEvent()事件，故在此对该函数进行调用
count++;
if(count == 60*100){
count = 0;
if(isConnected){ //这里并不是心跳，心跳需要抓包才能看到
webSocket.sendTXT("{\"message\":\"heartbeat\"}");
}
}
if (stringComplete) {
String s1 = "{\"message\":\"";
String s2 = "\"}";
webSocket.sendTXT(s1+inputString+s2);
// clear the string:
inputString = "";
stringComplete = false;
memset(sendStr,0,100);
}
delay(10);
}
void serialEvent() {
while (Serial.available() && !stringComplete) {
// get the new byte:
char inChar = (char)Serial.read();
// if the incoming character is a newline, set a flag
// so the main loop can do something about it:
if (inChar == '\n') {
stringComplete = true;
return;
}
// add it to the inputString:
inputString += inChar;
}
}
将上面的程序下载至ESP8266中，从烧录模式切换为正常运行模式，复位或重新上电。若服务器没有关闭，会从服务器的Debug窗口看到有新的客户端连接上了。
当连接成功之后，就可以让ESP8266和服务器的其他客户端加入同一个聊天室进行聊天了，这里必须是同一个聊天室，不然无法收到信息，聊天室是由/chat/后的字符决定的。
这里我对Web 端的服务器的consumer.py 文件中的ChatConsumer类里的receive稍加修改，以避免服务器收到非JSON消息而崩溃，修改如下：
# Receive message from WebSocket
def receive(self, text_data):
print('====' * 10)
print('rawMsg:'+text_data)
print('====' * 10)
try:
text_data_json = json.loads(text_data)
message = text_data_json['message']
except:
message = text_data
pass
# Send message to room group
async_to_sync(self.channel_layer.group_send)(
self.room_group_name,
{
'type': 'chat_message',
'message': message
}
)
2.6 让ESP8266作为客户端，发送或接收信息
电脑开启热点，让手机和服务器处于同一局域网内，如果没问题的话应该能看到如下现象：
- 通过串口助手向
ESP8266发送数据，以\n结尾，不要以\r\n结尾，程序里没作相应的处理；ESP8266将从串口接收到的数据进行解析，封装成JSON格式的数据，在通过调用函数webSocket.sendTXT(your JSON message)将数据发送至服务器；- 服务器收到
ESP8266发来的JSON格式数据后，对其进行解析，并广播出去，其中也包括客户端ESP8266。- 从网页端发送数据，服务器收到后，也同样会广播出去，
ESP8266作为客户端也会收到被广播出来的数据，这样就完成了一次数据收发的过程了。
ESP8266与服务端通信过程.gif
到这里就完成开发了一个自己的云平台了，虽让功能比较简陋，但是整个流程已经走通了。相比于上一节所讲的，这一节似乎并没有太多的变化，但不同的是，我们这一节引入了
WEB框架Django，有了WEB框架，我们开发大型项目就方便快速多了，也非常有利于项目管理。
2.7 整体框架梳理
整个通信过程的整体框架
总结：本文内容篇幅不算长，但是大量引用了相关链接，对别人已经做得比较好的部分没有进行重复讲解，而是给出链接，希望读者能前去学习完毕后再来继续学习节教程，其中给出了
Django、channels、WebSocket、ESP8266 Arduino core等均给出原作者原文链接及官网，也都是很好的教程，非常详细。
本文只是走通了【搭建自己的云平台并使用
ESP8266成功连接云平台】这条道路，仍然有诸多问题尚未解决，比如：
- 服务端不应该给所有的客户端进行消息广播，而应该是有选择性的；
- 这里是用了
ESP8266 Arduino core的库，利用的是其内置的WebSocket协议实现，如果加上单片机呢，换一种连接方式又该怎么实现呢？- 这里的所有消息都是明文传输，未进行加解密，是十分不安全的；
- 浏览器端这么丑，是不是应该美化一下呢，功能是不是应该继续丰富呢？
- ...
虽然已经做了蛮多的，但是接下来要做的一点也比现在已经做的事要少，后续就留给读者自己去探寻吧，我此后我会间断的更新此系列的文章，以尽量使整个过程完整而详尽。
本系列的物联网文章就暂时告一段落了吧。
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