基于ESP8266的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

                  

前言：

2015年物聯(lián)網(wǎng)處于爆發(fā)的一年，樂鑫的ESP8266WIFI 芯片成為強烈的催化劑。成功的將2014年前的40以上的WIFI成本壓縮到現(xiàn)在的10元左右。內(nèi)置WIFI前端和高性能的32位MCU，基本引爆物聯(lián)網(wǎng)市場，幾乎牽扯到電子的行業(yè)，都可以用上，比如WIFI開關 燈具 WIFI定位  電飯鍋 電冰箱 洗衣機 廚房電器 空調(diào) 空氣凈化器 等消費類小家電與大家電，都面臨這一場技術(shù)革新，與新的用戶體驗！幾乎勢在必行。比如一臺空調(diào)，增加了10塊錢左右的成本，但是卻能用任何智能終端比如手機平板 電腦等直接控制。

總結(jié)：WIFI的加入不是錦上添花，而是比較實用的功能，將直接決定著你產(chǎn)品的檔次和銷路。幾乎決定著您這款產(chǎn)品的存亡。

目前出WIFI SOC 的廠家有5家以上，樂鑫這款ESP8266 將利用自身的性能和價格以及技術(shù)優(yōu)勢引領市場2年左右，因此本廠的 SDK APP 以及云服務，都是以 ESP8266 為目標設計。

   

要云有什么用？

   一個服務器（云）可以把設備A的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給地球另外一頭的設備B，為遠程數(shù)據(jù)傳輸提供通路。否則你只能在家里的局域網(wǎng)控制你的設備，無法遠程控制，安信可是唯一一家免費 開放云服務器給工廠客戶的廠家。

特性描述如下：

            0  全裸數(shù)據(jù)，無復雜協(xié)議，不用跑HTTP協(xié)議，很多單片機承受不來！

            1  支持UDP 打洞P2P技術(shù)

            2  支持轉(zhuǎn)發(fā)機制

            3  支持WIFI設備與設備通訊

            4  支持WIFI設備與智能終端通訊

            5  對服務器端搭建提供支持            

            6  服務器一臺普通配置可掛 5-10 萬設備，每臺設備年費用在5分錢的成本

            7  提供從APP云到ESP8266 SDK 整套技術(shù)支持。

            8  目標：快速推廣 ESP8266 的應用范圍，和開發(fā)進程。

            9  物聯(lián)網(wǎng)的APP 與 設備 之間的SDK應用，有共性，因此我們提供免費APP成熟框架

   安信可云有兩種使用方式：

   1  安信可的云服務代碼運行在安信可免費給您提供的主機上。

   2  安信可的云服務代碼運行在您自己的主機上。

       云代碼給授權(quán)工廠免費使用

   安信可云服務器內(nèi)部機制與用法：

     一個事實：云服務器內(nèi)部有10萬個設備存在，因此內(nèi)部設備總不能你想跟誰通訊，就跟誰通訊。

安信可云內(nèi)部，以幾個設備為一個家庭，同一家庭的成員間可以互相通訊。但是這個家庭的組建必須有一個發(fā)起者，愿意聽從這個發(fā)起者命令的，就被發(fā)起者加入這個家庭組。通常這個組建發(fā)起設備為手機，比如手機要控制幾個WIFI開關設備，手機必須要讓這幾個WIFI設備加入到云服務器內(nèi)部的以這個手機為家長的一個家庭組中。顯然，每個手機上的APP第一步必須注冊到服務器上建立一個空的家庭組賬戶！這樣才有權(quán)利組織其他WIFI設備加入這個家庭組。當然，并不是所有手機都可以無條件隨意在服務器上注冊的，這樣服務器會被惡意注冊，直至內(nèi)部資源耗盡，因此手機注冊的時候，必須同時和一個在云服務器存在的設備綁定！然后用這部手機可以陸續(xù)把剩下的WIFI開關逐個上報道服務器，也就是告訴服務器，這個模塊綁定在這個手機組建的家庭組內(nèi)，并受這個手機控制。加入家庭組后，設備的權(quán)利：可以獲取家庭組內(nèi)的家庭成員，并與之通訊，可以自己刪除退出這個家庭組。要想用安信可的云，必須得按照安信可的云協(xié)議 去寫手機端APP 和模塊端SDK ，就SDK端來說，云協(xié)議，代碼最小占用2K ROM 以及 256個字節(jié)以下的RAM 即可完成。但是即便如此少的代碼量，對新手來說，也是比較頭痛的。但是手機APP 上的云協(xié)議 和 模塊上的云協(xié)議，全部寫好了演示程序，并且公開源代碼，這樣對比協(xié)議文檔，可以很輕松的理解整個工作過程。對于設備端 當然有更簡單的：

       1 對于模塊這頭,用AT只用調(diào)用一個加入云端服務器指令，然后直接遠程收發(fā)數(shù)據(jù)。簡單吧！

       2 若你不想用AT指令去開發(fā)，那可以用我們安信可內(nèi)嵌了AI-CLOUD 的8266 SDK 去開發(fā)。

  對于手機APP端：

       我們提基于安信可供安卓和IOS的源代碼，演示整套通用IOT構(gòu)架。比如WIFI插座，WIFI燈具，WIFI風扇，WIFI報警器。

   最好理解的方式是以一個實物來演示：

  因此以上全套程序，以及框架結(jié)構(gòu)，都會在一個DEMO 板子上演示。比如在我們的50元大測試板上可以演示，以及在本周發(fā)布的25元的小測試板。均完成了用單片機控制模塊完成上述功能！并且在小黃板，用ESP8266（ESP8266 的SDK) 的最小系統(tǒng)板也可以完成（整個云平臺展示 APP）比如 要設計一套商業(yè)化用WIFI插座 或者WIFI燈具

    一 （產(chǎn)品軟件硬件部分）：

    1 你可以用ESP8266芯片 或者模塊直接完成整個硬件核心設計（因為ESP8266包含WIFI和32系統(tǒng)SOC）還有足夠的引腳。（SDK方法）

    2 你可以用ESP8266芯片 或者模塊+外置MCU 實現(xiàn)系統(tǒng)功能。（AT方法）

           方法一優(yōu)勢是：讓系統(tǒng)成本體積最小，缺點（新手需要一個禮拜到半個月的時間去熟悉代碼的研讀）

           方法二的優(yōu)勢：客戶只需要知道幾條AT指令即可用外部單片機實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊！開發(fā)速度快。劣勢：增加了外置CPU成本

         方法二因為采用外置MCU經(jīng)過串口形式驅(qū)動WIFI模塊，比如采用STM8S003系列單片機，需要增加1塊錢左右成本。但是開發(fā)速度

    卻非�？�，因為避開了內(nèi)部程序的研讀，客戶只用在STM8里實現(xiàn)自己的主要功能，額外獲得了整機的可用資源和安全性！值得一提的是，很多產(chǎn)品并非新興事物，這里的WIFI功能加入，只是為了產(chǎn)品的升級換代，比如說微波爐，或者空調(diào)行業(yè)已經(jīng)是非常成      熟的行業(yè)，硬件設計部分相當成熟，本身已經(jīng)帶有非常成熟的軟件和硬件部分，因此WIFI的加入，只作為一個新增外設的出現(xiàn)，而非系統(tǒng)主控CPU，通常新增的這一部分和系統(tǒng)主控CPU用串口方式實現(xiàn)。

     難點：因為牽扯到網(wǎng)絡應用，最好具備 TCP UDP 的常規(guī)基礎知識，可能需要花幾個小時去了解下，更重要的是可以用現(xiàn)成的模塊根據(jù)教      程手動測試下，做幾個小實驗，完成數(shù)據(jù)的收發(fā)。

    二（網(wǎng)絡遠程的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)）

若沒有遠程控制和監(jiān)測，那么產(chǎn)品的實用性將非常受限，因此完成異地數(shù)據(jù)傳輸和交換（也就是所謂的云服務）在80%的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中體現(xiàn)，這是難點！此前的非物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的研發(fā)團隊，很少接觸這些，也沒有配備這樣的專業(yè)人員。但是這又是必須的若一切從零做起，沒有一年半載的開發(fā)周期，和大筆的研發(fā)投入，不可能會做好產(chǎn)品，安信可很早意識到這點，因此花了比較多的人力去投入這方面的研發(fā)。并開放給客戶們。接入云所要的協(xié)議代碼，在AT指令類模塊中已經(jīng)包含，一條指令搞定，在SDK中提供API供調(diào)用

    三 （終端APP的應用設計，包括IOS和安卓）

      WIFI的加入很大程度上用來和操作者進行便捷交互，并通過云服務器把操作數(shù)據(jù)和設備進行交換。除了功能上的實現(xiàn)，美觀簡潔的界面能給用戶帶來比較好的感官體驗。這需要軟硬件結(jié)合，并實現(xiàn)一些或簡單或復雜的通訊協(xié)議，往往需要專業(yè)的開發(fā)團隊才能完成，這方面的投入僅次于云平臺的開發(fā)，安信可也為客戶考慮到這些。并免費開放給大家使用！

      因此建議為了你能迅速的開發(fā)，我們設計了DEMO 板可以充分展示安信可給你的資源。購買或者申請信息 可到安信可官網(wǎng)獲取。

     另外我們的云服務是放出給工廠或者其他事業(yè)單位使用的，同時我們自己也提供給個人客戶一些免費的云服務器，可讓客戶長期使用，除此之外想補充的是：對于國內(nèi)一家技術(shù)力量雄厚，規(guī)模比較大的機智云，我們的軟硬件也做出全面的支持。

因此我們的演示套件，支持安信可的云，和機智云！開發(fā)步驟：

1 根據(jù)自己的產(chǎn)品以及研發(fā)能力選擇硬件結(jié)構(gòu)，是用模塊 還是芯片，是用SDK開發(fā)還是用AT外掛一個MCU開發(fā)，利弊已經(jīng)描述。

2 云平臺，您是想選用安信可的云平臺，還是選用機智云，這在ESP8266 中都支持。若選安信可的開放云平臺，你是自己買服務器搭建，還是直接用安信可的云服務器。

3 每個客戶的產(chǎn)品類型不同，但是我們提供的APP為物聯(lián)網(wǎng)而生，都有一定的通用性，您拿到后只需修改一點就可以用到自己產(chǎn)品中，或者委托安信可APP開發(fā)團隊幫您修改。整個過程最好在DEMO板上玩一遍，即可輕松掌握。

   

   

     

   

演示平臺：ESP8266T3全功能小體積有外置CPU版

  

  演示平臺：ESP8266T1多功能版

演示品臺：ESP8266T4 SDK內(nèi)核開發(fā)版

  演示平臺:ESP8266T2 內(nèi)核SDK測試板

              

以上平臺均可以完整演示物聯(lián)網(wǎng)應用的全套設計開發(fā)過程，簡單修改代碼就可以完成整個物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的各類應用。

開發(fā)方式主要分：AT 模式和 SDK 直接開發(fā)模式，AT模式需要外置一個CPU ，SDK模式則可以只利用ESP8266 內(nèi)部的CPU完成整個產(chǎn)品的設計。

因此ESP8266硬件部分代碼有兩種，客戶任選。

1 外掛51單片機，驅(qū)動ESP8266 AT WIFI模塊

2 提供基于安信可云 或者 機智云的ESP8266 SDK

關于安信可的云協(xié)議，因為設計比較符合嵌入式工程師的思維習慣，加上詳細的文檔和模擬工具，客戶可以在幾個小時內(nèi)了解到安信可云的整套代碼流程。了解了代碼實現(xiàn)，但是個人去實現(xiàn)估計得花費幾天時間去寫代碼實現(xiàn)，因此我們已經(jīng)把寫好安信可云的API函數(shù)源代碼實現(xiàn)部分都開源（在ESP8266 SDK 最新版本上實現(xiàn)），并且在AT固件中，也封裝好了整個云代碼的實現(xiàn)，您使用只需要調(diào)用一個AT指令，即可自動連接到安信可云平臺或者機制云上！

事實上你無需對ESP8266復雜的各種函數(shù)和流程做過多了解，即可用封裝好的AT指令完成你所需要的所有WIFI功能，并且速度不慢，而且非常穩(wěn)定。最重要的是開發(fā)速度很快！只需要一個WIFI模塊外置一個STM8S003系列單片機，就增加1塊錢左右的成本，即可獲得高性能物聯(lián)網(wǎng)核心板子！個人覺得多花的這一塊錢比較值得，從穩(wěn)定性和這一塊錢帶來的附加值上都是不錯的選擇。但是我們測試板上卻用的是51單片機，因為STC的51單片機下載程序方便，并且編譯環(huán)境，以及大家接觸的比較多，因此用來做演示和理解代碼非常有益。

下面的測試 用100行左右主要代碼，RAM占用160個字節(jié)，ROM占用2K字節(jié)以內(nèi)，即可實現(xiàn)燈具的調(diào)光調(diào)色，以及開關狀態(tài)，溫度信息的雙向傳輸。（全球廣域網(wǎng)控制）

代碼在51單片機用標準C實現(xiàn)。

測試前提：

1 ESP8266T1 測試板（支持安信可所有模塊）

2 5V電源 和隨機贈送的USB線

3 手機上的測試APP軟件

溫馨提醒：安信可最新的1.1.10 版本固件才支持網(wǎng)際跨地域控制！

   在2015年6月25日才向市場供貨此版本模塊以及開發(fā)板。以前的WIFI模塊可以云升級后使用.

板子出廠前 WIFI模塊已經(jīng)是帶有最新的AT的云固件，并且板子上的STC單片機也燒寫了控制這個AT類型的ESP8266 完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦�。因此無需自己再燒寫！

并且撥碼開關也在正常的位置，無需您再去動。你所要做的就是連好電源上電即可。

出廠時，撥碼開關的位置和 上電前，（最好用隨機贈送的5V供電）。

1進入設置狀態(tài)，讓設備知道你家的上網(wǎng)賬戶和密碼：

上電前，按著MCU_P1.3 這個按鍵不放，直到聽到滴的一聲響，并且藍色的指示燈閃爍一下，方可松手！這個時候系統(tǒng)進入獲取你家賬戶密碼狀態(tài)！就是所謂的Smartlink

打開串口調(diào)試工具 你可以在串口界面看到下面圖3的東西。

圖3

打開你的APP軟件，打開你的手機WIFI，選中你家的路由器。

2測試板子獲取上網(wǎng)賬戶和密碼

圖4

點擊上圖的smartlinke 進入圖5的界面

輸入您的PASSWORD:就是上網(wǎng)密碼，然后點confirm

等待設備獲取到你手機發(fā)來的上網(wǎng)賬戶和密碼后，三色燈停止閃爍，代表獲取成功！

圖5

圖6 獲取密碼后可以得到上圖信息

模塊自動連上安信可的服務器。

3 既然你要使用手機上的APP，那么你的手機也得登錄服務器，服務器不是想登就登的，你得注冊個賬號和密碼對吧？那下一步就是在APP上注冊一個賬戶名和密碼。打開手機APP

圖7

剛開始你是沒有用戶名和密碼的，那點“注冊”按鈕！

圖8

隨便輸入你的名字，和設置一個密碼，另外手機號和郵箱最好填寫真實的，因為以后找回密碼是需要的。

為了避免惡意注冊，你注冊的時候必須綁定一個真實的設備ID 和設備密碼，這里的設備ID和設備密碼不需要手動填寫，只需要點擊掃描，即可自動獲取，原理：測試平臺獲得上網(wǎng)賬戶和密碼后，會連接到本地路由器，也就是說和手機APP處于同一個局域網(wǎng)內(nèi)了。但是手機APP 根本不知道測試板子上WIFI的賬戶和密碼，這個時候你點掃描，手機會從IP地址00掃到255，當模塊收到掃描信息后，可以從信息中獲取到手機的IP和端口，然后模塊把自己的設備ID和設備密碼返回給APP。下一步點注冊，手機就會攜帶一個合法的設備ID 和一個設備KEY（密碼）向服務器注冊了！注冊成功后，系統(tǒng)會有提示注冊成功！若此模塊被注冊過，那么會顯示注冊失��！

圖9

掃描成功獲取ID和KEY密碼后，點注冊

圖10

注冊成功后，會有用戶名和密碼被自動記錄下來。同時服務器端會記住你的信息。

點登錄

圖11剛才的設備就會出現(xiàn)在設備列表里了！

這個時候你可以點控制

圖12

在這個界面里，你可以開關測試板子上的繼電器，也可以通過拖動條控制板上的紅綠藍三盞燈的亮度！

并且從測試板上傳來的數(shù)據(jù)也可以顯示在APP上比左上角的亮度！

以上部分源碼公開，您可以做簡單修改，就可以完成你自己的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)！你可以修改51單片機程序，完成硬件執(zhí)行部分，修改APP完成界面控制部分！

再次提醒：測試板在上電前按下P1.3后上電，系統(tǒng)上的LED在整個過程會閃爍一次，等待手機經(jīng)過SMARTLINK 發(fā)送上網(wǎng)賬號和密碼給模塊，獲得后測試板會停止閃爍！以后每次打開測試板，什么都不許操作。5秒內(nèi)即可連上云端，被控制！

近期會發(fā)布基于STM8控制ESP8266的AT測試開發(fā)板，用來實現(xiàn)各個行業(yè)中的需求！并且成本非常低�？梢栽谛〖译娦袠I(yè)中得到廣泛應用！

壓縮包解壓后你可以獲得上面文件，第一個文件C51配合AT WIFI模塊實現(xiàn)把數(shù)據(jù)經(jīng)過安信可的云進行傳輸控制，第二個文件 云的實現(xiàn)在ESP8266 固件內(nèi)部實現(xiàn)，51單片機只用調(diào)用指令！第三個文件是用電腦模擬實現(xiàn)WIFI設備的登錄 與數(shù)據(jù)傳輸（進過云）的所有過程，第四個文件是用電腦模擬實現(xiàn)手機側(cè)的登錄注冊 以及控制和數(shù)據(jù)傳輸部分（基于安信可云）利用第三個和第四個程序，您可以非常詳細的看到安信可云傳輸?shù)恼麄�過程，幫您理解代碼，第五個文件是安信可云協(xié)議的整個協(xié)議部分，第六個文件說明了ESP8266 內(nèi)置云固件的使用方法。第七個文件就是本文檔了！

其中APP源代碼 可以申請后開放給任何人，云服務器 的代碼為核心部分，需要簽署合作協(xié)議才能獲得（我們組建了足夠的服務器為您提供免費服務，一般用戶不需要用到云服務器代碼），因此云服務器代碼目前只提供給工廠生產(chǎn)類型客戶。

您可以租用阿里的服務器，運行安信可的云平臺代碼，從而把自己的客戶資料掌握在自己手里，并且可以更改代碼，實現(xiàn)特殊的新功能，工廠用戶在阿里組建服務器，登錄你自己的專屬云服務后，輸入你的用戶名，和密碼就可以進入管理界面，對你的用戶和設備進行管理和查看！從此云端完全屬于你自己的。

已經(jīng)穩(wěn)定實現(xiàn)設備的管理，用戶管理。數(shù)據(jù)的正反向控制，用戶異常信息管理等必備功能，客戶可以放心用來做自己的產(chǎn)品，穩(wěn)定性和安全性都有保障。

深圳市 安信可科技

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zty@aithinker.com

若有客戶需要合作請聯(lián)系以上方式，我們會積極對待。

      

安信可云協(xié)議PC端模擬工具的使用

建議先在真機APP上配合測試板體驗后，再用模擬軟件理解安信可云通訊協(xié)議，學習效果更佳。因為ESP8266的API函數(shù)或者AT固件已經(jīng)實現(xiàn)了這些，你只需要拿來用就可以。

安信可的云協(xié)議比較簡單，為了給大家更直觀的理解方式，做了PC端的模擬軟件。用來加快您理解和開發(fā)的速度，當然我們做好了ESP8266端的API函數(shù)和AT固件，直接使用即可，無需了解細節(jié)。本工具可以把數(shù)據(jù)通訊的細節(jié)展現(xiàn)給大家！

分PC模擬手機APP端 和 PC模擬WIFI設備端

手機APP和模擬調(diào)試工具可以共享你的賬號和密碼，設備端也可以共享你設備ID和KEY ！因此您可以在手機上和在電腦端交叉測試，和理解。

設備端的ID 和鑒權(quán)碼 你可以用AT+CSYSID 獲取后轉(zhuǎn)成10進制方式后填入，然后點連接。

手機端模擬器，在圖25點登陸后，要點右上角的X，關掉本窗口后，才會彈出控制窗口，您可以試試。

圖25 手機模擬端

圖26 設備端模擬軟件

任何基于安信可云控制的模組都必須包含一個CHIP ID和一個KEY 用來標示設備的合法性，這在服務器內(nèi)部，這是服務器為這個模塊提供服務的通行證！這個通行證在服務器的數(shù)據(jù)庫中有記錄。

沒測試板安信可1.1.10新版模塊怎么玩？

單獨用模塊測試云功能：

安信可從1.1.10開始支持直接遠程控制功能！你只需要三條AT指令就可以啟動全球跨網(wǎng)絡異地傳輸，并且可以將你的手機強制把這個模塊加入“家庭組”，以及這個模塊可以退出這個遠程“家庭組”。

下面四條指令輸入完，可用手機APP全球控制。

讓模塊加入本地路由器：AT+CWSMARTSTART=1

讓模塊加入云家庭組:    AT+LANSTART

模塊進入云透傳模式：  AT+CLDSTART

模塊自己退出家庭組：  AT+CLDUNBIND

最后一條是退出云端家庭組的，謹慎。

然后您點手機上的APP 開關或者進度條，就會遠端傳輸?shù)侥愕哪�塊里，你的模塊發(fā)的任何信息，也可以被你手機收到，試試吧！

數(shù)據(jù)就可以在手機與模塊間直接數(shù)據(jù)傳輸！

APP 源碼也開放。