ESP8266 應用一：智能插座 .8 建制自己的 Socket Server

Posted on 2019-12-16 by hoyo

TCP Client 請自行根據作業系統以及個人喜好選擇，記得通訊字串最後要「換行」

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Socket1.php – 只會顯示接收訊息的 Socket Server

這是第一個功能最簡單的 Socket 程式，只會把接收的訊息顯示

<?php

date_default_timezone_set('Asia/Taipei');

require_once './Workerman/Autoloader.php';

use Workerman\Worker;

$w = new Worker("text://0.0.0.0:3101");

$w->count = 1;

// 接收時執行

$w->onMessage = function($connection, $data)

{

echo $data."\n";

};

// 运行 worker

Worker::runAll();

執行起來像這樣

—

Socket2.php – 將接收訊息複製回傳並加上流水號

<?php

date_default_timezone_set('Asia/Taipei');

require_once './Workerman/Autoloader.php';

use Workerman\Worker;

$w = new Worker("text://0.0.0.0:3101");

$w->count = 1;

$i = 1;

// 接收時執行

$w->onMessage = function($connection, $data)

{

global $i;

$connection->send($i .'. '. $data."\n");

$i++;

};

// 运行 worker

Worker::runAll();

—

Socket3.php – 儲存資料到資料庫

常駐程式內要使用資料庫，要注意 timeout 問題，Hoyo 目前的解決方法是使用短連結 PDO::ATTR_PERSISTENT=>false ，以及不使用 global 傳遞資源，每個 funtion(){} 內建立 PDO 資源，如此每個 MySQL 連線都是新建立，沒有長連結共用問題就沒有 MySQL server has gone away 錯誤

Socket3.php

<?php

date_default_timezone_set('Asia/Taipei');

require_once './Workerman/Autoloader.php';

use Workerman\Worker;

$w = new Worker("text://0.0.0.0:3101");

$w->count = 1;

$i = 1;

// 資料庫

const MySQL_Host = "127.0.0.1";

const MySQL_Username = "username";

const MySQL_Password = "password";

const MySQL_Database = "database";

$w->onMessage = function($connection, $data)

{

$db = new PDO(MySQL, MySQL_Username, MySQL_Password, array(

PDO::ATTR_PERSISTENT => false,

PDO::ATTR_ERRMODE => PDO::ERRMODE_EXCEPTION,

PDO::MYSQL_ATTR_INIT_COMMAND => 'SET NAMES utf8'

));

$sql = "INSERT INTO `Table` (a,b) VALUES ('1','c') ";

$pre = $db->prepare($sql);

$pre->execute();

};

// 运行 worker

Worker::runAll();

—

Socket4.php – 紀錄 Client 以及推送

向指定客户端发送数据

<?php

date_default_timezone_set('Asia/Taipei');

require_once './Workerman_3.5.22/Autoloader.php';

use Workerman\Worker;

$w = new Worker("text://0.0.0.0:3101");

$w->count = 1;

$w->clients = array();

$i = 1;

$w->onMessage = function($connection, $data)use($w)

{

$connection->uid = $data;

$w->clients[$connection->uid] = $connection;

$w->clients['a']->send('ok!');

};

// 运行 worker

Worker::runAll();

—

Socket5.php – 不須 restart 更新程式方式

只須將程式片段另外儲存 php 後，使用 require 引入使用即可，不過修改對象是 Socket5.php 還是需要 stop 再 start 才行

<?php

date_default_timezone_set('Asia/Taipei');

require_once './Workerman/Autoloader.php';

use Workerman\Worker;

$w = new Worker("text://0.0.0.0:3101");

$w->count = 1;

$i = 1;

// 資料庫

const MySQL_Host = "127.0.0.1";

const MySQL_Username = "username";

const MySQL_Password = "password";

const MySQL_Database = "database";

$w->onMessage = function($connection, $data)

{

$db = new PDO(MySQL, MySQL_Username, MySQL_Password, array(

PDO::ATTR_PERSISTENT => false,

PDO::ATTR_ERRMODE => PDO::ERRMODE_EXCEPTION,

PDO::MYSQL_ATTR_INIT_COMMAND => 'SET NAMES utf8'

));

require 'mysql.php';

};

// 运行 worker

Worker::runAll();

mysql.php

<?php

$sql = "INSERT INTO `Table` (a,b) VALUES ('1','c') ";

$pre = $db->prepare($sql);

$pre->execute();

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Socket6.php – SSL 通訊加密

<?php

date_default_timezone_set('Asia/Taipei');

require_once './Workerman_3.5.22/Autoloader.php';

use Workerman\Worker;

// 证书最好是申请的证书

$context = array(

'ssl' => array(

'local_cert' => 'etc/httpd/ssl/apache.crt', // 也可以是crt文件

'local_pk' => '/etc/httpd/ssl/apache.key',

'verify_peer' => false,

)

);

$w = new Worker("text://0.0.0.0:3101", $context);

// 设置transport开启ssl

$w->transport = 'ssl';

$w->count = 1;

$i = 1;

$w->onMessage = function($connection, $data)use($w)

{

$connection->send('ok!');

};

// 运行 worker

Worker::runAll();

如果是 Python 這類較高階程式可以複製 apache.crt 就可以建立 SSL 加密通訊，ESP8266 目前是使用指紋憑證，可以使用 How to View a Certificate Fingerprint as SHA-256, SHA-1 or MD5 using OpenSSL 的查詢指令

1 2	# openssl x509 -noout -fingerprint -sha1 -inform pem -in /etc/httpd/ssl/apache.crt SHA1 Fingerprint=F8:7A:40:BF:90:7F:5E:7D:B6:2D:F6:E5:BB:F8:30:55:F0:BC:6B:42

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ESP8266 應用一：智能插座 .7 SSL 通訊加密

Posted on 2019-12-08 by hoyo

官方範例

client-secure-examples.rst (網址如果換了請自行到 GitHub Repositories 尋找)

在寫這篇的時候 (2019/12) 可以查到指紋憑證已經和範例網站 api.github.com 不同，如果沒有 OTA 機制更新 SSL 指紋憑證就是一個大問題，所以 Hoyo 使用自己發憑證的方式解決，因為 ESP8266 並不會像瀏覽器一樣審核發行單位。

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自己發憑證

CentOS 6 安裝 Apache SSL (自己發憑證給自己)

根據自己的網站發行一個超久的憑證給 ESP8266 使用，Hoyo 這裡示範的是一個極端的例子

如此即可使用

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <WiFiClientSecure.h>

const char* ssid = "ssid name";

const char* password = "ssid password";

// Socket Server

const char* host = "esp8266.hoyo.idv.tw";

const int port = 3003;

// Use web browser to view and copy SHA1 fingerprint of the certificate

const char fingerprint[] PROGMEM = "24 42 DB E8 31 4E 1E C4 EB 4D 78 B4 EB 74 D0 D1 F0 2D 96 44";

// Use WiFiClientSecure class to create TLS connection

WiFiClientSecure client;

void(* resetFunc) (void) = 0;

void setup() {

Serial.begin(115200);

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.println(".");

}

delay(500);

Serial.printf("Using fingerprint '%s'\n", fingerprint);

client.setFingerprint(fingerprint);

}

void loop() {

if (!client.connected()) {

client.connect(host, port);

Serial.println("connected");

}

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ESP8266 應用一：智能插座 .5 改用 Socket 通訊為主動控制做準備 TCP Client

Posted on 2019-11-30 by hoyo

在完整的應用，ESP8266 除了上傳監測器數據，還需要接收主機送過來的繼電器控制訊號，必須建立即時、可控的雙向通訊機制

為了簡約開發使用 TCP Text 通訊 JSON 當成通訊格式，最後加上 SSL 加密就完成規劃

此階段只做到 Text 雙向通訊完結

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TCP Server

這裡還是使用多年以前使用的 TCP Server Tool 來擔任 Server 角色，等 Client 開發完成再自行架設

Socket_TCPServerTool

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ESP8266 TCP Client

ESP8266 使用 TCP Socket 做通訊沒有想像中的困難，反而是相當的容易

#include <ESP8266WiFi.h>

const char* ssid = "ssid name";

const char* password = "ssid password";

// Socket Server

const char* host = "192.168.0.45";

const int port = 3000;

int i = 0;

WiFiClient client;

void setup() {

Serial.begin(115200);

Serial.print( "Start..." );

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.println(".");

}

void loop() {

if (!client.connected()) {

client.connect(host, port);

client.println("connected...");

}

client.println(i++);

delay(1000);

}

使用 netstat -nt 指令查看確定網路通訊狀態正常

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TCP Server 推送

ESP8266 Arduino

#include <ESP8266WiFi.h>

const char* ssid = "ssid name";

const char* password = "ssid password";

// Socket Server

const char* host = "192.168.0.45";

const int port = 3000;

int i = 0;

WiFiClient client;

void setup() {

Serial.begin(115200);

Serial.print( "Start..." );

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.println(".");

}

void loop() {

if (!client.connected()) {

client.connect(host, port);

client.println("connected...");

}

String Control = client.readStringUntil('\n');

Serial.println(Control);

delay(1000);

}

client.readStringUntil(‘\n’); 從 client 接收字串，使用 \n 換行區隔
Serial.println(Control); 將收到的字串輸出看看

從 TCP Server Tool 發送訊息，會自動送出換行，其他軟體請注意設定

ESP8266_SocketClient_TCPServer_Push

在串列監視就可以收到訊息

ESP8266_SocketClient_Seria

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ESP8266 應用一：智能插座 .6 接收 Server 指令及繼電器控制

Posted on 2019-11-29 by hoyo

為了可以擁有指令擴充能力，還是採用 JSON 格式

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增加 JSON 處理能力

ArduinoJson

到 GitHub 下載 zip 後，Arduino → 草稿碼 → 匯入程式庫 → 加入 .ZIP 程式庫，選擇剛剛下載的 zip 檔案

在整理資料的時候版本已經升到 6 了，以前的程式碼不適用了 … = =a

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JSON 接收處理

StringExample.ino

參照 GitHub 上的 example 加上上一章 ESP8266 應用一：智能插座 .5 改用 Socket 通訊為主動控制做準備 TCP Client 的 TCP Server 程式來發送 json 測試

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <ArduinoJson.h>

const char* ssid = "ssid name";

const char* password = "ssid password";

// Socket Server

const char* host = "192.168.0.45";

const int port = 3000;

int i = 0;

WiFiClient client;

void setup() {

Serial.begin(115200);

Serial.print( "Start..." );

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.println(".");

}

void loop() {

if (!client.connected()) {

client.connect(host, port);

client.println("connected...");

}

delay(1000);

// wifi 主動控制

String jsonControl = client.readStringUntil('\n');

if ( jsonControl.length() >= 1) {

Serial.println("loop: " + jsonControl);

}

DynamicJsonDocument doc(1024);

deserializeJson(doc, jsonControl);

JsonObject obj = doc.as<JsonObject>();

String power = obj["power"];

Serial.println(power);

}

運作起來的結果大概就像這樣

ESP8266 接收 JSON 字串處理

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繼電器控制

繼電器有分高電平和低電平，意思就是有電還是沒電可以導通，選擇要看需求，例如在本次的專案是智能插座，打算沒通電的時候就也不通電，所以選擇的是高電平控制繼電器

把上面的程式加上繼電器的接腳輸出定義，以及將從 TCP Server 接收的 JSON 指令解析控制繼電器即可完成

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <ArduinoJson.h>

const char* ssid = "ssid name";

const char* password = "ssid password";

// Socket Server

const char* host = "192.168.0.45";

const int port = 3000;

int i = 0;

WiFiClient client;

void setup() {

Serial.begin(115200);

Serial.print( "Start..." );

// 繼電器

pinMode(D2, OUTPUT);

digitalWrite(D2, HIGH);

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.println(".");

}

void loop() {

if (!client.connected()) {

client.connect(host, port);

client.println("connected...");

}

delay(1000);

// wifi 主動控制

String jsonControl = client.readStringUntil('\n');

if ( jsonControl.length() >= 1) {

Serial.println("loop: " + jsonControl);

}

DynamicJsonDocument doc(1024);

deserializeJson(doc, jsonControl);

JsonObject obj = doc.as<JsonObject>();

String power = obj["power"];

Serial.println(power);

if (power == "on") {

digitalWrite(D2, HIGH);

}

if (power == "off") {

digitalWrite(D2, LOW);

}

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ESP8266 應用一：智能插座 .3 DHT-11 溫濕度

Posted on 2019-11-29 by hoyo

終於要把現實世界和數位世界連接了，一開始的現實對象是環境溫、濕度，所以要使用溫、濕度監測器或是說監測模組。

模組一般都是將主功能電子零件加上必要的配套電路成為獨立零件，非電子專業使用會比較方便，Hoyo 使用的模組是 DHT-11

【TNA168賣場】YS-31 單匯流排數位溫濕度感測器 DHT11模組 Arduino 電子積木(A023)

(非業配，賣場內還有另一個是只有監測器，比較便宜可是沒有應用電路)

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加入程式庫

為了讀取 DHT11 數據，所以直接用其他大大分享的程式庫是比較快速的方式

DHT11 Sensor für Temperatur und Luftfeuchtigkeit am Arduino
dht11 (Hoyo 用這個)
数字温湿度传感器DHT11 (中文 Datasheet)

從 GitHub 下載 zip 打開 Arduino IDE，草稿檔 → 匯入程式庫 → dht11-master.zip

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程式範例 – 從串列埠觀看溫、濕度

#include <dht11.h>

dht11 DHT11;

#define DHT11PIN 12

void setup(){

Serial.begin(115200);

Serial.print( "Start..." );

}

void loop(){

int chk = DHT11.read(DHT11PIN);

Serial.print( (float)DHT11.temperature, 2 );

Serial.print(" : ");

Serial.println( (float)DHT11.humidity, 2 );

delay(2000);

}

下圖中的 delay 時間為 200 ，並非上面設定的 2000

ESP8266 DHT11 串列埠輸出

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將 DHT11 讀取溫、濕度上傳到主機

先假設你已經有一個可以使用 HTTP API 上傳資料的主機，然後接下來就是如何把資料丟上去，在此假設的規格是使用 GET 傳遞

#include <dht11.h>

#include <ESP8266WiFi.h>

const char* ssid = "ssid name";

const char* password = "ssid password";

dht11 DHT11;

#define DHT11PIN 12

float t;

float h;

WiFiClient client;

String serverURL = "iot.hoyo.idv.tw";

String url = "";

void setup() {

Serial.begin(115200);

Serial.print( "Start..." );

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.println(".");

}

void loop() {

int chk = DHT11.read(DHT11PIN);

t = DHT11.temperature;

h = DHT11.humidity;

delay(1000);

Serial.print( (float)DHT11.temperature );

Serial.print(" : ");

Serial.println( (float)DHT11.humidity );

url = "/iot.php?t=" + String(t) + "&h=" + String(h);

if (client.connect(serverURL, 80)) {

client.println("GET " + url + " HTTP/1.1");

client.println("Host: " + serverURL);

client.println("Connection: close");

client.println();

client.stop();

}

delay(2000);

}

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上傳到其他 IoT 平台 – 以 Ubidots 為例

安裝 ubidots/ubidots-esp8266: Library for uploading ESP8266 devices to Ubidots
程式範例 SendValuesHttp.ino

#include "Ubidots.h"

#include <dht11.h>

const char* UBIDOTS_TOKEN = "BBFF-abFB2KelTXxxxxxxxxxHo5eORjEy";

const char* ssid = "wifi name";

const char* password = "wifi password";

dht11 DHT11;

#define DHT11PIN 12

Ubidots ubidots(UBIDOTS_TOKEN, UBI_HTTP);

void setup() {

Serial.begin(115200);

ubidots.wifiConnect(ssid, password);

}

void loop() {

int chk = DHT11.read(DHT11PIN);

Serial.print( (float)DHT11.temperature, 2 );

Serial.print(" : ");

Serial.println( (float)DHT11.humidity, 2 );

float t = DHT11.temperature;

float h = DHT11.humidity;

ubidots.add("Temperature", t);

ubidots.add("Humidity", h);

bool bufferSent = false;

bufferSent = ubidots.send();

delay(5000);

}

從 Devices 查看上傳數據

點選單一監測數據可以看到詳細數據

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接腳接反會燒壞！

其實電子零件大多是這樣的下場，以前搞音響 DIY 燒的更慘 …

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優、缺點

極限值以及準確度是 DHT11 的硬傷，所以在熟悉 DHT11 之後可以選擇更高階的同類產品，例如 DHT2x 系列

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hoyo 學習紀錄

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Category Archives: ESP8266 應用一：智能插座

ESP8266 應用一：智能插座 .8 建制自己的 Socket Server

Socket1.php – 只會顯示接收訊息的 Socket Server

Socket2.php – 將接收訊息複製回傳並加上流水號

Socket3.php – 儲存資料到資料庫

Socket4.php – 紀錄 Client 以及推送

Socket5.php – 不須 restart 更新程式方式

Socket6.php – SSL 通訊加密

ESP8266 應用一：智能插座 .7 SSL 通訊加密

官方範例

自己發憑證

ESP8266 應用一：智能插座 .5 改用 Socket 通訊為主動控制做準備 TCP Client

TCP Server

ESP8266 TCP Client

TCP Server 推送

ESP8266 應用一：智能插座 .6 接收 Server 指令及繼電器控制

增加 JSON 處理能力

JSON 接收處理

繼電器控制

ESP8266 應用一：智能插座 .3 DHT-11 溫濕度

加入程式庫

程式範例 – 從串列埠觀看溫、濕度

將 DHT11 讀取溫、濕度上傳到主機

上傳到其他 IoT 平台 – 以 Ubidots 為例

接腳接反會燒壞！

優、缺點