Ulink 基于微信的物联网平台

本文成文于高三开始,参加了ArduinoCN的比赛,许多图片现已丢失,唯一可考的是论坛现存的帖子和当时的发帖时间2014-9-21 11:10
然而直到大二,前来交流该项目方案的朋友仍然络绎不绝
若想了解最新的项目情况,请关注YouLinkedMe

参赛项目:Ulink

参赛组员: 1人——某高三

联系方式

如果想做这个项目,但觉得有困难,请直接联系
微信号 ====
QQ群 29171518

商业用途请用上述联系方式及时联系我。

想要以此衍生做毕设或参加比赛的同学请注意:

本作品采用 知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 3.0 中国大陆许可协议进行许可。
还有那些转载到各种个人网站和博客的大哥们:
既然没更新代码,没更新图片,,至少给我加个转载署名吧???
https://github.com/knowncold

由于新浪云的不断更新,许多界面有所变化,操作也有变化,目前需要新浪云实名认证,有些步骤类似,也有些步骤完全不一样了,多百度百度就行了。

项目介绍

用Arduino控制物联网的方案很多,被控端和控制端的连接方式也有很多,比如蓝牙,Wifi,433Mhz模块;如果涉及到互联网和手机的远程控制,也有一些成熟的业界方案,比较普遍的是一些物联网公司比如智能插座,一个公司专门推出一个专门的App,每个App都长得各种各样,有些操作方便,有些麻烦。

当我有一天看到有人用微博控制Arduino的时候,感觉相当酷炫,但是微博控制的方便性和安全性是不高的,同时微信却有极高的安全性,对于每天使用微信的人来说,操作显然是最方便的。

整个项目的开发,主要是软件层面,因为控制实现以后,只要把点亮LED的代码改成别的,就可以控制另外的设备了,成功之后才发现,需要的技能其实不少:
Linux,Arduino,PHP,微信公众平台开发,MySQL
如果如果你原本只是玩Arduino或硬件的,这时候去看我的代码(虽然我也是自己学的,写的也很短),PHP网络之类的比较难懂,这也是为什么我不能够把我所有的开发流程一下子写出来的原因。即使你有了我的服务器代码,然后再去进行自己的架设,那也不是随便改几个参数就可以的,我也想过直接开发一个 物联网平台,无奈一转眼已经高三。

换句话说,只要修改相应的代码,其他有关物联网远程控制或数据获取的参赛项目都可以接入本项目,使得操作更加方便

代码全在Github。https://github.com/llLord/Ulink/tree/master/V2.5


整个原理是不难理解的。

控制Arduino

首先服务器上有一个数据库,数据库里面有几个记录,每个开关都有一个对应的值。
在微信中,我们对一个公众平台发送类似于“开灯”,“打开热水器”之类的命令,以“开灯”为例公众平台的后台服务器会对这个命令进行判断,如果符合预设的命令,就会进入数据库,找到这个LED对应的记录,把这个记录对应的值改为“1”(值其实是随意的)。
这里的命令发送方式包括文字消息,语音消息。

与此同时,Arduino通过W5100扩展板,不断向一个服务器上的页面发送请求,请求中会包含一些诸如请求的开关ID,密码等参数,服务器核实后,就会进入数据库,找到对应的开关的记录,把对应的值“1”反馈给Arduino,Arduino收到反馈后,就会进行判断,如果是“1”,就把对应引脚上的LED点亮。如果是”0“,就把它熄灭。
Arduino的这个过程是不断的进行的,但由于网络和性能问题,通常会有几秒钟的延迟。


鉴于许多朋友可能认为本项目难以上手,所以详细的记录了

实例

首先是服务器和微信端,
服务器端选择新浪云,毕竟这是不买VPS的一种比较好的方案,如果有自己的服务器,那么看了代码就懂了,也就不用看服务器端的部署了:)。
http://sae.sina.com.cn/,注册并登录,应该有免费云豆吧。
在管理页面选择创建新应用。

数据可以这么填,有些空会影响后面的过程

进入该应用的管理页面,并选择左边的代码管理

编辑代码

编辑器

添加文件

粘贴下面的代码,注意修改代码,有些值后面会看到

<?php  if ($_GET['data'] && ($_GET['token'] == "doubleq")) {//可以改token,这相当于密码,在Arduino端改成相应的值即可
        $con = mysql_connect(SAE_MYSQL_HOST_M.':'.SAE_MYSQL_PORT,SAE_MYSQL_USER,SAE_MYSQL_PASS); 
        $data = $_GET['data'];
        mysql_select_db("app_ulink42", $con);//要改成相应的数据库名
 
        $result = mysql_query("SELECT * FROM switch");
        while($arr = mysql_fetch_array($result)){//找到需要的数据的记录,并读出状态值
                if ($arr['ID'] == 1) {
                        $state = $arr['state'];
                }
        }
        $dati = date("h:i:sa");//获取时间
        $sql ="UPDATE sensor SET timestamp='$dati',data = '$data'
        WHERE ID = '1'";//更新相应的传感器的值
        if(!mysql_query($sql,$con)){
            die('Error: ' . mysql_error());//如果出错,显示错误
        }
        mysql_close($con);
        echo "{".$state."}";//返回状态值,加“{”是为了帮助Arduino确定数据的位置
}else{
        echo "Permission Denied";//请求中没有type或data或token或token错误时,显示Permission Denied
}
?>

同样地,把index.php改掉

<?php
 
//错误日志
function echo_server_log($log){
        file_put_contents("log.txt", $log, FILE_APPEND);
}
 
//定义TOKEN
define ( "TOKEN", "ulink" );
 
//验证微信公众平台签名
function checkSignature() {
        $signature = $_GET ['signature'];
        $nonce = $_GET ['nonce'];
        $timestamp = $_GET ['timestamp'];
        $tmpArr = array ($nonce, $timestamp, TOKEN );
        sort ( $tmpArr );
         
        $tmpStr = implode ( $tmpArr );
        $tmpStr = sha1 ( $tmpStr );
        if ($tmpStr == $signature) {
                return true;
        }else{
                return false;
        }
}
if(false == checkSignature()) {
        exit(0);
}
 
//接入时验证接口
$echostr = $_GET ['echostr'];
if($echostr) {
        echo $echostr;
        exit(0);
}
 
//获取POST数据
function getPostData() {
        $data = $GLOBALS['HTTP_RAW_POST_DATA'];
        return        $data;
}
$PostData = getPostData();
 
//验错
if(!$PostData){
        echo_server_log("wrong input! PostData is NULL");
        echo "wrong input!";
        exit(0);
}
 
//装入XML
$xmlObj = simplexml_load_string($PostData, 'SimpleXMLElement', LIBXML_NOCDATA);
 
//验错
if(!$xmlObj) {
        echo_server_log("wrong input! xmlObj is NULL\n");
        echo "wrong input!";
        exit(0);
}
 
//准备XML
$fromUserName = $xmlObj->FromUserName;
$toUserName = $xmlObj->ToUserName;
$msgType = $xmlObj->MsgType;
 
 
if($msgType == 'voice') {//判断是否为语音
        $content = $xmlObj->Recognition;
}elseif($msgType == 'text'){
        $content = $xmlObj->Content;
}else{
        $retMsg = '只支持文本和语音消息';
}
 
if (strstr($content, "温度")) {
        $con = mysql_connect(SAE_MYSQL_HOST_M.':'.SAE_MYSQL_PORT,SAE_MYSQL_USER,SAE_MYSQL_PASS); 
        mysql_select_db("app_ulink42", $con);//修改数据库名
 
        $result = mysql_query("SELECT * FROM sensor");
        while($arr = mysql_fetch_array($result)){
          if ($arr['ID'] == 1) {
                  $tempr = $arr['data'];
          }
        }
        mysql_close($con);
 
    $retMsg = "报告大王:"."\n"."主人房间的室温为".$tempr."℃,感谢您对主人的关心";
}else if (strstr($content, "开灯")) {
        $con = mysql_connect(SAE_MYSQL_HOST_M.':'.SAE_MYSQL_PORT,SAE_MYSQL_USER,SAE_MYSQL_PASS); 
 
 
        $dati = date("h:i:sa");
        mysql_select_db("app_ulink42", $con);//修改数据库名
 
        $sql ="UPDATE switch SET timestamp='$dati',state = '1'
        WHERE ID = '1'";//修改开关状态值
 
        if(!mysql_query($sql,$con)){
            die('Error: ' . mysql_error());
        }else{
                mysql_close($con);
                $retMsg = "好的主人";
        }
}else if (strstr($content, "关灯")) {
        $con = mysql_connect(SAE_MYSQL_HOST_M.':'.SAE_MYSQL_PORT,SAE_MYSQL_USER,SAE_MYSQL_PASS); 
 
 
        $dati = date("h:i:sa");
        mysql_select_db("app_ulink42", $con);//修改数据库名
 
        $sql ="UPDATE switch SET timestamp='$dati',state = '0'
        WHERE ID = '1'";//修改开关状态值
 
        if(!mysql_query($sql,$con)){
            die('Error: ' . mysql_error());
        }else{
                mysql_close($con);
                $retMsg = "好的主人";
        }        
}else{
        $retMsg = "暂时不支持该命令";
}
 
//装备XML
$retTmp = "<xml>
                <ToUserName><![CDATA[%s]]></ToUserName>
                <FromUserName><![CDATA[%s]]></FromUserName>
                <CreateTime>%s</CreateTime>
                <MsgType><![CDATA[text]]></MsgType>
                <Content><![CDATA[%s]]></Content>
                <FuncFlag>0</FuncFlag>
                </xml>";
$resultStr = sprintf($retTmp, $fromUserName, $toUserName, time(), $retMsg);
 
//反馈到微信服务器
echo $resultStr;
?>

回到应用管理页面,选择左边的MySQL,单击初始化

管理MySQL

新建数据表

参数如下

同样的方法,建立一个名字为sensor字段数为3的数据表

参数如下

分别插入一条记录

然后进入http://mp.weixin.qq.com/debug/cgi-bin/sandboxinfo?action=showinfo&t=sandbox/index,申请测试号,
填写相应配置

这时候可以用手机端进行测试了,可以发送包含”温度“,”关灯“,”开灯“的文字消息,或者语音消息,都会有相应的反馈。

还有Arduino端在下面的代码中,我把一个LED接在D7上,用于显示控制的效果,一个DS18B20接在D2上,用来显示上传传感器数据的效果。

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
 
 
char state = '0';
char c;
byte mac[] = { 
  0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED};
IPAddress ip(192,168,0,177);
 
IPAddress myDns(192,168,0,1);
 
EthernetClient client;
 
char server[] = "1.ulink42.sinaapp.com";
int sensrdata = 0;
 
unsigned long lastConnectionTime = 0;          
boolean lastConnected = false;                 
const unsigned long postingInterval = 200*1000;  
  
// 定义DS18B20数据口连接arduino的2号IO上
#define ONE_WIRE_BUS 2
  
// 初始连接在单总线上的单总线设备
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
  
void setup(){
  // 设置串口通信波特率
  Serial.begin(9600);
  delay(1000);
  Ethernet.begin(mac, ip, myDns);
  Serial.print("My IP address: ");
  Serial.println(Ethernet.localIP());
  pinMode(7, OUTPUT);   
  // 初始库
  sensors.begin();
}
  
void loop(void){ 
  sensors.requestTemperatures();
  sensrdata = sensors.getTempCByIndex(0); 
 
  if(state == '0'){
    digitalWrite(7, LOW);      
  }else if(state == '1'){
    digitalWrite(7, HIGH);
  }
 
  while(client.available()) {
    c = client.read();
    if (c == '{'){
      state = client.read();
    }
  }
 
  if (!client.connected() && lastConnected) {
    Serial.println("disconnecting.");
    client.stop();
  }
 
  if(!client.connected() && (millis() - lastConnectionTime > postingInterval)) {
    if (client.connect(server, 80)) {
 
      // send the HTTP PUT request:
      client.print("GET /downup.php?token=doubleq&data=");
      client.print(sensrdata);
      client.println(" HTTP/1.1");
      client.println("Host: 1.ulink42.sinaapp.com");
      client.println("User-Agent: arduino-ethernet");
      client.println("Connection: close");
      client.println();
 
      lastConnectionTime = millis();
    }else {
      Serial.println("connection failed");
      Serial.println("disconnecting.");
      client.stop();
    }
  }
  lastConnected = client.connected();
}

番外篇

由于这是一个物联网平台,所以只要是可以发起HTTP请求的,都可以接入。 一个比较合理的方案是,树莓派或PCduino做连接互联网的主要控制器,通过XBee,433Mhz等无线方式来控制小型的Arduino节点,再由Arduino来控制物联网终端,当然,如果你不介意网络扩展板的价格,每个Arduino直接联网也是可以的。

树莓派

使用Python,requests库,用更强的性能,可以实现更加更快速的反应。

PCduino

暑假参加了一个黑客马拉松,用了PCduino来实现微信的控制,因为PCduino上直接跑了一个Ubuntu,队友用Python直接写了一个WebSocket类型的连接方式,我目前还没有学会这个技术(是没时间呀TAT),使用WebSocket的话,资源消耗会小很多,而响应速度会快很多,失败几率也会大幅下降,但是Arduino应该不能使用WebSocket吧??