剛進入大學(xué)的黃毛小子心高氣傲，都不知道自己被親朋好友的吹捧飄到哪里去了，轉(zhuǎn)眼間從學(xué)校的大門溜出來了，發(fā)現(xiàn)天空藍藍的，白云一飄一飄，而對自己的工作卻迷迷茫茫，高不成低不就，無奈之下跑到了深圳富士康做一線員工，當(dāng)時正好趕上鄭州港區(qū)富士康的建廠，都說從這工作后直接回到鄭州富士康都是管理、技術(shù)、質(zhì)檢等不錯的職位，我卻不屑，猶如每天“機器人”的工作，三個月就又回到老地方了。

作為電子信息工程畢業(yè)的我，一沒人脈，二沒技術(shù)，一個研發(fā)也找不到，只能從維修售后做起，慢慢到了小小電源研發(fā)，中間磕磕碰碰，摸爬滾打，寫過多少筆記，去過多少縣城，走過多少鄉(xiāng)鎮(zhèn)，下過多少煤礦，堪稱電源人生的“一帶一路”。

電源也慢慢做到了控制這塊，從STC89C52開始的入門和STC12C5A60S2的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，到今天STM32的嵌入式研發(fā)，“一幕幕、一路路”，后續(xù)的ARM-linux更期待。

進入正題，隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，使傳感器網(wǎng)絡(luò)、感知中國、RFID無線射頻識別、無線短距離通訊、云計算等技術(shù)的應(yīng)用走向熱潮。

我們來看看云端wifi的具體原理：

其實就是一鍵配置功能，簡單的說就是：當(dāng)設(shè)備還沒有連上WiFi的時候，此時通過手機App可以將WiFi的SSID及密碼一鍵配置到智能插座上去。

看看具體怎么工作：

1. 設(shè)備進入初始化狀態(tài)，開始收聽附近的 WiFi 數(shù)據(jù)包。

2. 手機/平板設(shè)置 WiFi 名字和密碼后，發(fā)送 UDP 廣播包。

3. 設(shè)備通過 UDP 包（長度）獲取配置信息，切換網(wǎng)絡(luò)模式，連接上家里 WiFi，配置完成。

看實物咋樣。

我們現(xiàn)在開始看看8266是怎么實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的？

以智能插座為例，看看云端wifi是怎么控制的。

首先，我們先要設(shè)置與創(chuàng)建自己的產(chǎn)品。

選擇第一個云端wifi。

點擊保存后 點擊添加數(shù)據(jù)點。

點擊新建數(shù)據(jù)點。

選擇MCU開發(fā)，SOC 8266-32M 剛才生成的序列號。

點擊生成代碼后。

這個時候可以搭建開發(fā)環(huán)境來更改代碼。

我們先用windows的開發(fā)環(huán)境，用安信可 ESP 系列一體化開發(fā)環(huán)境，是安信可科技為方便廣大用戶而推出的基于 Windows + Cygwin + Eclipse + GCC 的綜合 IDE 環(huán)境。

下載地址http://pan.baidu.com/s/1skRvR1j

軟件的安裝。

打開軟件簡單配置一下。

這是打開的軟件界面。

我們主要改的是APP文件。

我們現(xiàn)在根據(jù)模塊的硬件電路來改程序。

我們上面的圖片中工作模式選擇就是紅圈中的定義，接地和高電平 都是針對GPIO0，正常工作就是從FLASH啟動，寫固件時就是串口下載程序。

我們開始搭建硬件電路按鍵S1長按就是進入airlink配網(wǎng)模式了，按鍵S1是配置按鍵，按鍵S2按下接通時候就是串口下載了， LED是接在GPIO12和VCC之間的。

我們需要改的程序的地方不多，第一處修改。

我們把按鍵改一下，我們用了一個按鍵接的是GPIO4來配置。

第二處修改，把與第二個按鍵有關(guān)的程序刪除。

第三處修改，我們用GPIO12來做開關(guān)用，在主函數(shù)添加初始化程序。

第四處修改我們的8266收到指令后做出的動作，看看怎么修改程序。

修改后。

這個就是一個開燈和關(guān)燈的0x01和0x00。

再看看整體的SOC方案通訊原理圖。

這是MCU通過燒錄好GAgent固件的WIFI模組與服務(wù)器交互的邏輯。

“機智云”是一個面向開發(fā)者的免費開放的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺，通過這個服務(wù)器將以單片機為主的智能硬件與智能手機聯(lián)系起來，實現(xiàn)三者之間的通信，這就是所謂的“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)（IOT）。

而單片機+互聯(lián)網(wǎng)+手機APP開發(fā)，這三種都需要學(xué)習(xí)。

說說互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議（面向網(wǎng)絡(luò)傳輸層的通信協(xié)議，解決數(shù)據(jù)如何傳輸?shù)膯栴}），UDP協(xié)議，DHCP（動態(tài)主機配置協(xié)議，IP地址動態(tài)分配），HTTP協(xié)議（面向應(yīng)用層的文本傳輸協(xié)議，解決數(shù)據(jù)怎么用的問題） ；TCP服務(wù)端（sever）和客戶端（client），就如同打電話一樣需要一個主叫和被叫一樣，端口號就如同電話的分機。TCP或者UDP通信必須有TCP服務(wù)端（sever）和客戶端（client）這二者，作為TCP服務(wù)端（sever）時無需配置IP地址和端口號，但是作為客戶端（client）時就必須知道通信對方的IP地址和端口號。ARP地址解析協(xié)議，URL（統(tǒng)一資源地址，針對服務(wù)器而言）等等這些概念必須學(xué)習(xí)了解。

對于互聯(lián)網(wǎng)的鏈接有三種方式

1.硬件網(wǎng)口

2.WIFI

3.GPRS

通過互聯(lián)網(wǎng)這塊最終還是TCP/UDP協(xié)議，在59樓一個簡單的介紹，硬件網(wǎng)口就不多說了，wifi的通信前面已經(jīng)說過了，過幾天用APP控制看看效果咋樣。

而gprs聯(lián)網(wǎng)的話，這是簡單的原理。

對于目前的4G模塊都是利用手機SIM卡和運營商GPRS網(wǎng)絡(luò)提供無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信，目前的共享單車就是這種方案。

具體的通信原理

1、TCP連接

TCP(Transmission Control Protocol) 傳輸控制協(xié)議。TCP是主機對主機層的傳輸控制協(xié)議，提供可靠的連接服務(wù)，采用三次握確認(rèn)建立一個連接。位碼即tcp標(biāo)志位，有6種 標(biāo)示:SYN(synchronous建立聯(lián)機) ACK(acknowledgement 確認(rèn)) PSH(push傳送) FIN(finish結(jié)束) RST(reset重置) URG(urgent緊急)Sequence number(順序號碼) Acknowledge number(確認(rèn)號碼)。手機能夠使用聯(lián)網(wǎng)功能是因為手機底層實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議，可以使手機終端通過無線網(wǎng)絡(luò)建立TCP連接。TCP協(xié)議可以對上層網(wǎng)絡(luò)提供接口，使上層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸建立在“無差別”的網(wǎng)絡(luò)之上。

建立起一個TCP連接需要經(jīng)過“三次握手”：

第一次握手：客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務(wù)器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)；

第二次握手：服務(wù)器收到syn包，必須確認(rèn)客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發(fā)送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務(wù)器進入SYN_RECV狀態(tài)；

第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN＋ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。握手完成后，兩臺主機開始傳輸數(shù)據(jù)了。

2、HTTP連接

HTTP協(xié)議即超文本傳送協(xié)議(Hypertext Transfer Protocol )，是Web聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是手機聯(lián)網(wǎng)常用的協(xié)議之一，HTTP協(xié)議是建立在TCP協(xié)議之上的一種應(yīng)用。HTTP連接最顯著的特點是客戶端發(fā)送的每次請求都需要服務(wù)器回送響應(yīng)，在請求結(jié)束后，會主動釋放連接。從建立連接到關(guān)閉連接的過程稱為“一次連接”。

1）在HTTP 1.0中，客戶端的每次請求都要求建立一次單獨的連接，在處理完本次請求后，就自動釋放連接。

2）在HTTP 1.1中則可以在一次連接中處理多個請求，并且多個請求可以重疊進行，不需要等待一個請求結(jié)束后再發(fā)送下一個請求。

由于HTTP在每次請求結(jié)束后都會主動釋放連接，因此HTTP連接是一種“短連接”，要保持客戶端程序的在線狀態(tài)，需要不斷地向服務(wù)器發(fā)起連接請求。通常的做法是即時不需要獲得任何數(shù)據(jù)，客戶端也保持每隔一段固定的時間向服務(wù)器發(fā)送一次“保持連接”的請求，服務(wù)器在收到該請求后對客戶端進行回復(fù)，表明知道 客戶端“在線”。若服務(wù)器長時間無法收到客戶端的請求，則認(rèn)為客戶端“下線”，若客戶端長時間無法收到服務(wù)器的回復(fù)，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)斷開。

而目前的4G通信采用SOCKET鏈接。

1.套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元。它是網(wǎng)絡(luò)通信過程中端點的抽象表示，包含進行網(wǎng)絡(luò)通信必須的五種信息：連接使用的協(xié)議，本地主機的IP地址，本地進程的協(xié)議端口，遠(yuǎn)地主機的IP地址，遠(yuǎn)地進程的協(xié)議口。

應(yīng)用層通過傳輸層進行數(shù)據(jù)通信時，TCP會遇到同時為多個應(yīng)用程序進程提供并發(fā)服務(wù)的問題。多個TCP連接或多個應(yīng)用程序進程可能需要通過同一個 TCP協(xié)議端口傳輸數(shù)據(jù)。為了區(qū)別不同的應(yīng)用程序進程和連接，許多計算機操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序與TCP／IP協(xié)議交互提供了套接字(Socket)接口。應(yīng)用層可以和傳輸層通過Socket接口，區(qū)分來自不同應(yīng)用程序進程或網(wǎng)絡(luò)連接的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟l(fā)服務(wù)。

這是SOCKET的連接過程。

2. 建立socket連接建立Socket連接至少需要一對套接字，其中一個運行于客戶端，稱為ClientSocket ，另一個運行于服務(wù)器端，稱為ServerSocket 。套接字之間的連接過程分為三個步驟：服務(wù)器監(jiān)聽，客戶端請求，連接確認(rèn)。服務(wù)器監(jiān)聽：服務(wù)器端套接字并不定位具體的客戶端套接字，而是處于等待連接的狀態(tài)，實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，等待客戶端的連接請求?？蛻舳苏埱螅褐缚蛻舳说奶捉幼痔岢鲞B接請求，要連接的目標(biāo)是服務(wù)器端的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務(wù)器的套接字，指出服務(wù)器端套接字的地址和端口號，然后就向服務(wù)器端套接字提出連接請求。連接確認(rèn)：當(dāng)服務(wù)器端套接字監(jiān)聽到或者說接收到客戶端套接字的連接請求時，就響應(yīng)客戶端套接字的請求，建立一個新的線程，把服務(wù)器端套接字的描述發(fā) 給客戶端，一旦客戶端確認(rèn)了此描述，雙方就正式建立連接。而服務(wù)器端套接字繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài)，繼續(xù)接收其他客戶端套接字的連接請求。

在TCP中我們常用長連接實現(xiàn)通信。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信時采用TCP協(xié)議時，在真正的讀寫操作之前，server與client之間必須建立一個連接，當(dāng)讀寫操作完成后，雙方不再需要這個連接 時它們可以釋放這個連接，連接的建立是需要3次握手的，而釋放則需要4次握手，所以說每個連接的建立都是需要資源消耗和時間消耗的。

這是短鏈接和長連接的區(qū)別。

目前物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)共由四部分組成：

• 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端
• 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備云平臺端
• 物聯(lián)網(wǎng)WEB后臺服務(wù)器
• 用戶端

這是一個接入系統(tǒng)框架。

具體的微信掃描原理。

服務(wù)器通過GPRS/3G流量來完成數(shù)據(jù)交互，過程如下：

一、手機掃描自行車，獲得自行車唯一的ID標(biāo)志，手機接著會向服務(wù)器提交一個請求（提交信息里包含：用戶信息，請求動作，車輛ID）；

二、服務(wù)器收到用戶開鎖請求，此時會根據(jù)請求信息，接著向指定ID的自行車發(fā)出開鎖指令;

三、自行車收到服務(wù)器指令，會執(zhí)行相應(yīng)的開鎖動作。

前面我們主要講的是ESP8266wifi模塊是怎么控制設(shè)備。

下面結(jié)合實例講一下esp8266wifi模塊通過MCU來控制設(shè)備。

創(chuàng)建數(shù)據(jù)點就不介紹了，和SOC方案一樣。

主要區(qū)別是這里。

我們選擇獨立MCU方案的103。

在這里可以生成工程源碼。

我們再看看MCU方案的的整體原理。

這個體系包含設(shè)備、APP、M2M服務(wù)、業(yè)務(wù)服務(wù)、以及云對接等各種環(huán)節(jié)。

這是下載的源碼。

板子回來了。

其實生成的MCU代碼只是一個框架，沒有加任何外設(shè)功能，需要我們根據(jù)協(xié)議來執(zhí)行不同的功能。

這是相關(guān)協(xié)議文件的介紹。

程序?qū)崿F(xiàn)原理

協(xié)議實現(xiàn)機制：

協(xié)議解析后，將P0數(shù)據(jù)區(qū)的有效數(shù)據(jù)點生成對應(yīng)的數(shù)據(jù)點事件，再按事件處理數(shù)據(jù)點。

數(shù)據(jù)點轉(zhuǎn)換事件的說明：

根據(jù)協(xié)議P0數(shù)據(jù)區(qū)的attr_flags位判斷出有效數(shù)據(jù)點，并將其轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的數(shù)據(jù)點事件，然后在事件處理函數(shù)中(gizwitsEventProcess)完成事件的處理。

其實上面介紹的云平臺的API接口就是設(shè)備MCU和wifi模塊之間的一個橋梁，我們就是通過這個橋梁并根據(jù)代碼框架來實現(xiàn)開發(fā)，在這基礎(chǔ)之上去實現(xiàn)不同的功能，需要我們在串口接受函數(shù)里實現(xiàn)不同的功能。

上面是程序的簡單介紹，后續(xù)詳細(xì)分析，下面我們來看一下GAgent固件。

GAgent是運行在各種通訊模組上的一款應(yīng)用程序（固件）,可以提供上層應(yīng)用（手機APP等控制端、云端）到產(chǎn)品設(shè)備的雙向數(shù)據(jù)通訊，此外，還提供對設(shè)備的配置入網(wǎng)、發(fā)現(xiàn)綁定、程序升級等功能。

產(chǎn)品開發(fā)者使用GAgent后，只需要關(guān)心產(chǎn)品的業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)，不用關(guān)心數(shù)據(jù)的通訊功能開發(fā)，大大降低了開發(fā)的難度。該固件遵循以下協(xié)議《機智云平臺標(biāo)準(zhǔn)接入?yún)f(xié)議之MCU與WiFi模組通訊》、《機智云平臺標(biāo)準(zhǔn)接入?yún)f(xié)議之設(shè)備與云端通訊》、《機智云平臺標(biāo)準(zhǔn)接入?yún)f(xié)議之App與設(shè)備通訊》。

目前機智云提供由機智云移植的WiFi模組對應(yīng)固件有：漢楓 LPB100/ LPB120/ LPT120/ LPT220、樂鑫8266、高通4004 、RealTek 8711AM 、聯(lián)盛德 TLN13SP01、銳凌微 TinyCon3350-M26、慶科3162等；GPRS模組對應(yīng)固件有：廣和通G510等。

看看整個配置流程。

這是怎們綁定設(shè)備的，最關(guān)鍵的。

我們了解了上面的功能后進行平臺移植。

開發(fā)者在移植前要確保被移植平臺的硬件參數(shù)滿足以下的要求：

A. 平臺支持兩個串口接口（至少一個），一個負(fù)責(zé)與wifi模組間的數(shù)據(jù)收發(fā)（必須），一個用于調(diào)試信息打印（可復(fù)用數(shù)據(jù)收發(fā)串口）。

B.平臺支持定時器功能（1ms精確定時）。

C.平臺支持至少2K的RAM空間（可調(diào)整環(huán)形緩沖區(qū)大小來解決此問題，但易導(dǎo)致數(shù)據(jù)協(xié)議的處理異常）。

注：環(huán)形緩沖區(qū)修改位置: Gizwits\gizwits_protocol.h

原代碼中MAX_PACKAGE_LEN = 950，即環(huán)形緩沖區(qū)所占RAM空間大小為950*2 = 1900 字節(jié)，開發(fā)者可以此來調(diào)整程序所占RAM空間的大小。

上面的基本原理了解后，我們來建立微信智能寵物屋，就是RGB控制，紅外對射，電機控制 ，溫濕度上傳。

第一步

下載gagent固件到wifi模塊。

下載好的燒錄到ESP8266即可，這里不做詳細(xì)介紹。

第二步

建立數(shù)據(jù)點生成STM32工程。

如何生成工程在91樓，需要添加相關(guān)驅(qū)動文件。

第三步

添加驅(qū)動文件并下載程序帶MCU。

并添加好文件和編譯路徑。

編譯沒有問題。

第四步

下載機智云的APP。

登陸賬號并綁定設(shè)備就可以開啟智能控制了。

看看是怎么控制的。

RGB顏色控制，電機，紅外對射，溫濕度上傳都可以實現(xiàn)。

這是視頻鏈接鏈接: https://pan.baidu.com/s/1o8VGFQ6 密碼: 4b4c

現(xiàn)在我們講一下具體怎么移植工程。

把下載的驅(qū)動文件復(fù)制到工程中去。

添加文件。

在MCU_STM32F103C8x_source\User\main.c 文件中添加各驅(qū)動庫的頭文件

然后我們在添加傳感器驅(qū)動的初始化文件和頭文件。

具體不再講解了。

下面我們簡單說一下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

在這里用到了環(huán)形隊列。

隊列：一種特殊的線性表，包含隊列頭、隊列尾，只允許在隊列頭進行刪除操作，在隊列尾進行刪除操作可以分為順序隊列和環(huán)形隊列。

順序隊列： 在內(nèi)存中是一段連續(xù)的存儲空間，并有隊列頭指針和隊列尾指針，打個比喻吧： 順序隊列就像在排隊買車票，排在最前面（第一個人）的就是隊頭，排在最后的就是隊尾，第一個買完票，離開（FIFO，先進先出，先排隊的先走），第二個人變成了隊頭，整體隊列前進，每走一個人，整個隊列都要前進，可見整體性能不會多么的好。

環(huán)形隊列： 可以將隊列空間想象成一個環(huán)形空間，這能使隊列空間重復(fù)使用：無論插入還是刪除，front(隊頭)指針增1或front(隊尾)指針加1時超出所分配的空間，就讓它指向這片連續(xù)空間的起始地址FIFO（先進先出）取元素時先從隊列頭開始，取完后，下一個元素就成了隊列頭，依次循環(huán)只有一個元素時，既是隊列頭，也是隊列尾。

這個就是對串口接受數(shù)據(jù)的處理。