前端程序员是怎么做物联网开发的

前端程序员是怎么做物联网开发的

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上图是我历时一周做的在线的温湿度可视化项目，可以查看截至目前往前一天的温度、湿度变化趋势，并且实时更新当前温湿度

本文可能含有知识诅咒

概述和基础讲解

该项目用到的技术有：

  • 前端：jq、less、echarts、mqtt.js
  • 后端：eggjs、egg-emqtt
  • 数据库：mysql
  • 服务器：emqx（mqtt broker）
  • 硬件：
    • 板子：wemos D1 R2(设计基于 Arduino Uno R3 , 搭载esp8266 wifi模块)
  • 调试工具：mqttx、Arduino IDE v2.0.3 使用Arduino C开发

必备知识：

  • nodejs（eggjs框架）能面向业务即可
  • mysql 能写基本插入查询语句即可
  • C语言的基本语法了解即可
  • 知道mqtt协议的运作方式即可
  • arduino 开发板或任何其他电路板的初步了解即可

简单介绍一下上面几个的知识点：

  1. 从来没有后端学习经验的同学，推荐一个全栈项目供你参考：vue-xmw-admin-pro ，该项目用到了 前端VUE、后端eggjs、mysql、redis，对全栈学习很有帮助。

  2. mysql 只需要知道最简单的插入和查询语句即可，在本项目中，其实使用mongodb是更合适的，但是我为了方便，直接用了现成的mysql

  3. 即使你不知道C语言的基本语法，也可以在一小时内快速了解一下，知道简单的定义变量、函数、返回值即可

  4. MQTT(消息队列遥测传输)是一种网络协议（长连接，意思就是除了客户端可以主动向服务器通信外，服务器也可以主动向客户端发起），也是基于TCP/IP的，适用于算力低下的硬件设备使用，基于发布\订阅范式的消息协议，具体示例如下：

    image-20230104170333941

    当某客户端想发布消息时，图大概长这样：

    image-20230104171235368

    由上图可知，当客户端通过验证上线后，还需要订阅主题，当某客户端向某主题发布消息时，只有订阅了该主题的客户端会收到broker的转发。

    举一个简单的例子：你和我，还有他，我们把自己的名字、学号报告给门卫大爷（broker），门卫大爷就同意我们在警卫室玩一会，警卫室有无数块黑板（topic），我们每个人都可以向门卫请求：如果某黑板上被人写了字，请转告给我。门卫会记住每个人的要求，比如当你向一块黑板写了字（你向某topic发送了消息），所有要求门卫告诉的人都会被门卫告知你写了什么（如果你也要求被告知，那么也包括你自己）。

  5. 开发板可以被写入程序，程序可以使用简单的代码控制某个针脚的高低电平，或者读取某针脚的数据。

开始

  1. 购买 wemos d1开发板、DHT11温湿度传感器，共计19.3元。
  2. 使用arduino ide（以下简称ide） 对wemos d1编程需要下载esp8266依赖 参见：Arduino IDE安装esp8266 SDK
  3. 在ide的菜单栏选择：文件>首选项>其他开发板管理器地址填入：http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json，可以顺便改个中文
  4. 安装ch340驱动参见： win10 安装 CH340驱动 实测win11同样可用
  5. 使用 micro-usb 线，连接电脑和开发板，在ide菜单中选择：工具>开发板>esp8266>LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini
  6. 选择端口，按win+x，打开设备管理器，查看你的ch340在哪个端口，在ide中选择对应的端口
  7. 当ide右下角显示LOLIN(WEMOS) D1 R2 & mini 在comXX上时，连接就成功了
  8. 打开ide菜单栏 :文件>示例>esp8266>blink,此时ide会打开新窗口，在新窗口点击左上角的上传按钮，等待上传完成，当板子上的灯一闪一闪，就表明：环境、设置、板子都没问题，可以开始编程了，如果报错，那么一定是哪一步出问题了，我相信你能够根据错误提示找出到底是什么问题，如果实在找不出问题，那么可能买到了坏的板子（故障率还是蛮高的）

wemos d1 针脚中有一个 3.3v电源输出，三个或更多的GND接地口，当安装DHT11传感器元件时，需要将正极插入3.3v口，负极插入GND口，中间的数据线插入随便的数字输入口，比如D5口（D5口的PIN值是14，后面会用到）。

使用DHT11传感器，需要安装库：DHT sensor library by Adafruit , 在ide的左侧栏中的库管理中直接搜索安装即可

下面是一个获取DHT11数据的简单示例，如果正常的话，在串口监视器中，会每秒输出温湿度数据

#include "DHT.h"  //这是依赖或者叫库，或者叫驱动也行
#include "string.h"
#define DHTPIN 14      // DHT11数据引脚连接到D5引脚 D5引脚的PIN值是14
#define DHTTYPE DHT11  // 定义DHT11传感器
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);  //初始化传感器

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  //wemos d1 的波特率是 115200
  pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT); //设置一个输出的LED
  dht.begin();  //启动传感器
}

char* getDHT11Data() {
  float h = dht.readHumidity();  //获取湿度值
  float t = dht.readTemperature(); //获取温度值
  static char data[100];
  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
    sprintf(data, "Temperature: %.1f, Humidity: %.1f", 0.0, 0.0); //如果任何一个值没有值，直接返回两个0.0，这样我们就知道传感器可能出问题了
    return data;
  }
  sprintf(data, "Temperature: %.1f, Humidity: %.1f", t, h); //正常就取到值，我这里拼成了一句话
  return data;
}

void loop() {
  char* data = getDHT11Data(); //此处去取传感器值
  Serial.println("got: " + String(data));  // 打印主题内容
  delay(1000); //每次循环延迟一秒
}

继续

到了这一步，如果你用的是普通的arduino uno r3板子，就可以结束了。

取到数据之后，你就可以根据数据做一些其他的事情了，比如打开接在d6引脚上的继电器，而这个继电器控制着一个加湿器。

如果你跟我一样，使用了带wifi网络的板子，就可以继续跟我做。

我们继续分步操作：

设备端：

  1. 引入esp8266库（上面已经提到安装过程）

    1. #include "ESP8266WiFi.h"

  2. 安装mqtt客户端库 ，直接在库商店搜索 PubSubClient ，下载 PubSubClient by Nick O'Leary 那一项，下载完成后：

    1. #include "PubSubClient.h"

  3. 至此，库文件已全部安装引入完毕

  4. 设置 wifi ssid（即名字） 和 密码，如：

    1. char* ssid = "2104";
char* passwd = "13912428897";

  5. 尝试连接 wifi

    1. WiFiClient espClient;
int isConnect = 0;
void connectWIFI() {
  isConnect = 0; 
  WiFi.mode(WIFI_STA);  //不知道什么意思，照着写就完了
  WiFi.begin(ssid, passwd); //尝试连接
  int timeCount = 0;  //尝试次数
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { //如果没有连上，继续循环
    for (int i = 200; i <= 255; i++) {
      analogWrite(BUILTIN_LED, i);
      delay(2);
    }
    for (int i = 255; i >= 200; i--) {
      analogWrite(BUILTIN_LED, i);
      delay(2);
    }
    // 上两个循环共计200ms左右，在控制LED闪烁而已，你也可以不写
    Serial.println("wifi connecting......" + String(timeCount));
    timeCount++;
    isConnect = 1; //每次都需要把连接状态码设置一下，只有连不上时设置为0
    // digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW);
    if (timeCount >= 200) {
      // 当40000毫秒时还没连上，就不连了
      isConnect = 0; //设置状态码为 0
      break;
    }
  }
  if (isConnect == 1) {
    Serial.println("Connect to wifi successfully!" + String("SSID is ") + WiFi.SSID());
    Serial.println(String("mac address is ") + WiFi.macAddress());
    // digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW);
    analogWrite(BUILTIN_LED, 250); //设置LED常亮，250的亮度对我来说已经很合适了
    settMqttConfig();  //尝试连接mqtt服务器，在下一步有详细代码
  } else {
    analogWrite(BUILTIN_LED, 255); //设置LED常灭，不要问我为什么255是常灭，因为我的灯是高电平熄灭的
    //连接wifi失败,等待一分钟重连
    delay(60000);
  }
}

  6. 尝试连接 mqtt

    1. const char* mqtt_server = "larryblog.top";  //这里是我的服务器，当你看到这篇文章的时候，很可能已经没了，因为我的服务器还剩11天到期
const char* TOPIC = "testtopic";            // 设置信息主题
const char* client_id = "mqttx_3b2687d2";   //client_id不可重复，可以随便取，相当于你的网名
PubSubClient client(espClient);
void settMqttConfig() {
  client.setServer(mqtt_server, 1883);  //设定MQTT服务器与使用的端口，1883是默认的MQTT端口
  client.setCallback(onMessage);  //设置收信函数，当订阅的主题有消息进来时，会进这个函数
  Serial.println("try connect mqtt broker");
  client.connect(client_id, "wemos", "aa995231030");  //后两个参数是用户名密码
  client.subscribe(TOPIC); //订阅主题
  Serial.println("mqtt connected");  //一切正常的话，就连上了
}
//收信函数
void onMessage(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Message arrived [");
  Serial.print(topic);  // 打印主题信息
  Serial.print("]：");
  char* payloadStr = (char*)malloc(length + 1);
  memcpy(payloadStr, payload, length);
  payloadStr[length] = '\0';
  Serial.println(payloadStr);  // 打印主题内容
  if (strcmp(payloadStr, (char*)"getDHTData") == 0) {
    char* data = getDHT11Data();
    Serial.println("got: " + String(data));  // 打印主题内容
    client.publish("wemos/dht11", data);
  }
  free(payloadStr);  // 释放内存
}

  7. 发送消息

    1. client.publish("home/status/", "{device:client_id,'status':'on'}");
//注意，这里向另外一个主题发送的消息，消息内容就是设备在线，当有其他的客户端（比如web端）订阅了此主题，便能收到此消息

至此，板子上的代码基本上就写完了，完整代码如下：

#include "ESP8266WiFi.h"
#include "PubSubClient.h"
#include "DHT.h"
#include "string.h"
#define DHTPIN 14      // DHT11数据引脚连接到D5引脚
#define DHTTYPE DHT11  // DHT11传感器
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

char* ssid = "2104";
char* passwd = "13912428897";
const char* mqtt_server = "larryblog.top";
const char* TOPIC = "testtopic";            // 订阅信息主题
const char* client_id = "mqttx_3b2687d2";
int isConnect = 0;
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
long lastMsg = 0;
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  // Set WiFi to station mode
  connectWIFI();
  pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);
  dht.begin();
}
char* getDHT11Data() {
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
  static char data[100];
  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
    sprintf(data, "Temperature: %.1f, Humidity: %.1f", 0.0, 0.0);
    return data;
  }
  sprintf(data, "Temperature: %.1f, Humidity: %.1f", t, h);
  return data;
}
void connectWIFI() {
  isConnect = 0;
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, passwd);
  int timeCount = 0;
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    for (int i = 200; i <= 255; i++) {
      analogWrite(BUILTIN_LED, i);
      delay(2);
    }
    for (int i = 255; i >= 200; i--) {
      analogWrite(BUILTIN_LED, i);
      delay(2);
    }
    // 上两个循环共计200ms左右
    Serial.println("wifi connecting......" + String(timeCount));
    timeCount++;
    isConnect = 1;
    // digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW);
    if (timeCount >= 200) {
      // 当40000毫秒时还没连上，就不连了
      isConnect = 0;
      break;
    }
  }
  if (isConnect == 1) {
    Serial.println("Connect to wifi successfully!" + String("SSID is ") + WiFi.SSID());
    Serial.println(String("mac address is ") + WiFi.macAddress());
    // digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW);
    analogWrite(BUILTIN_LED, 250);
    settMqttConfig();
  } else {
    analogWrite(BUILTIN_LED, 255);
    //连接wifi失败,等待一分钟重连
    delay(60000);
  }
}
void settMqttConfig() {
  client.setServer(mqtt_server, 1883);  //设定MQTT服务器与使用的端口，1883是默认的MQTT端口
  client.setCallback(onMessage);
  Serial.println("try connect mqtt broker");
  client.connect(client_id, "wemos", "aa995231030");
  client.subscribe(TOPIC);
  Serial.println("mqtt connected");
}
void onMessage(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Message arrived [");
  Serial.print(topic);  // 打印主题信息
  Serial.print("]：");
  char* payloadStr = (char*)malloc(length + 1);
  memcpy(payloadStr, payload, length);
  payloadStr[length] = '\0';
  Serial.println(payloadStr);  // 打印主题内容
  if (strcmp(payloadStr, (char*)"getDHTData") == 0) {
    char* data = getDHT11Data();
    Serial.println("got: " + String(data));  // 打印主题内容
    client.publish("wemos/dht11", data);
  }
  free(payloadStr);  // 释放内存
}
void publishDhtData() {
  char* data = getDHT11Data();
  Serial.println("got: " + String(data));  // 打印主题内容
  client.publish("wemos/dht11", data);
  delay(2000);
}
void reconnect() {
  Serial.print("Attempting MQTT connection...");
  // Attempt to connect
  if (client.connect(client_id, "wemos", "aa995231030")) {
    Serial.println("reconnected successfully");
    // 连接成功时订阅主题
    client.subscribe(TOPIC);
  } else {
    Serial.print("failed, rc=");
    Serial.print(client.state());
    Serial.println(" try again in 5 seconds");
    // Wait 5 seconds before retrying
    delay(5000);
  }
}
void loop() {
  if (!client.connected() && isConnect == 1) {
    reconnect();
  }
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    connectWIFI();
  }
  client.loop();
  publishDhtData();
  long now = millis();
  if (now - lastMsg > 2000) {
    lastMsg = now;
    client.publish("home/status/", "{device:client_id,'status':'on'}");
  }
  // Wait a bit before scanning again
  delay(1000);
}

服务器

刚才的一同操作很可能让人一头雾水，相信大家对上面mqtt的操作还是一知半解的，不过没有关系，通过对服务端的设置，你会对mqtt的机制了解的更加透彻

我们需要在服务端部署 mqtt broker，也就是mqtt的消息中心服务器

在网络上搜索 emqx , 点击 EMQX: 大规模分布式物联网 MQTT 消息服务器 ，这是一个带有可视化界面的软件，而且画面特别精美，操作特别丝滑，功能相当强大，使用起来基本上没有心智负担。点击立即下载，并选择适合你的服务器系统的版本：

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这里拿 ubuntu和windows说明举例，相信其他系统也都大差不差

在ubuntu上，推荐使用apt下载，按上图步骤操作即可，如中途遇到其他问题，请自行解决

  1. sudo ufw status 查看开放端口，一般情况下，你只会看到几个你手动开放过的端口，或者只有80、443端口
  2. udo ufw allow 18083 此端口是 emqx dashboard 使用的端口，开启此端口后，可以在外网访问 emqx看板控制台

image-20230223103352676 当你看到如图所示的画面，说明已经开启成功了

windows下直接下载安装包，上传到服务器，双击安装即可

  1. 打开 “高级安全Windows Defender 防火墙”，点击入站规则>新建规则
  2. 点击端口 > 下一步
  3. 点击TCP、特定本地端口 、输入18083，点击下一步
  4. 一直下一步到最后一步，输入名称，推荐输入 emqx 即可

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当你看到如图所示画面，说明你已经配置成功了。

完成服务端程序安装和防火墙端口配置后，我们需要配置服务器后台的安全策略，这里拿阿里云举例：

如果你是 ESC 云主机，点击实例>点击你的服务器名>安全组>配置规则>手动添加

添加这么一条即可：

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如果你是轻量服务器，点击安全>防火墙>添加规则 即可，跟esc设置大差不差。

完成后，可以在本地浏览器尝试访问你的emqx控制台

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直接输入域名:18083即可，初始用户名为admin，初始密码为public,登录完成后，你便会看到如下画面

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接下来需要配置 客户端登录名和密码，比如刚刚在设备中写的用户名密码，就是在这个系统中设置的

点击 访问控制>认证 > 创建，然后无脑下一步即可，完成后你会看到如下画面

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点击用户管理，添加用户即可，用户名和密码都是自定义的，这些用户名密码可以分配给设备端、客户端、服务端、测试端使用，可以参考我的配置

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userClient是准备给前端页面用的 ，server是给后端用的，995231030是我个人自留的超级用户，wemos是设备用的，即上面设备连接时输入的用户名密码。

至此，emqx 控制台配置完成。

下载 mqttx，作为测试端尝试连接一下

image-20230223105505838

点击连接，你会发现，根本连接不上......

因为，1883（mqtt默认端口）也是没有开启的，当然，和开启18083的方法一样。

同时，还建议你开启：

  • 1803 websocket 默认端口
  • 1804 websockets 默认端口
  • 3306 mysql默认端口

后面这四个端口都会用到。

当你开启完成后，再次尝试使用mqttx连接broker,会发现可以连接了

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这个页面的功能也是很易懂的，我们在左侧添加订阅，右侧的聊天框里会出现该topic的消息

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你是否还记得，在上面的设备代码中，我们在loop中每一秒向 home/status/ 发送一条设备在线的提示，我们现在在这里就收到了。

当你看到这些消息的时候，就说明，你的设备、服务器、emqx控制台已经跑通了。

前后端以及数据库

前端

前端不必多说，我们使用echarts承载展示数据，由于体量较小，我们不使用任何框架，直接使用jq和echarts实现，这里主要讲前端怎么连接mqtt

首先引入mqtt库

<script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/mqtt/4.1.0/mqtt.min.js"></script>

然后设置连接参数

  const options = {
    clean: true, // true: 清除会话, false: 保留会话
    connectTimeout: 4000, // 超时时间
    clientId: 'userClient_' + generateRandomString(),
    //前端客户端很可能比较多，所以这里我们生成一个随机的6位字母加数字作为clientId，以保证不会重复
    username: 'userClient',
    password: 'aa995231030',
  }
   function generateRandomString() {
    let result = '';
    let characters = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789';
    let charactersLength = characters.length;
    for (let i = 0; i < 6; i++) {
      result += characters.charAt(Math.floor(Math.random() * charactersLength));
    }
    return result;
  }

连接

  // const connectUrl = 'mqtt://larryblog.top/mqtt' 当然你可以使用mqtt协议，但是有可能会遇到 ssl 跨域的问题，如果你不使用 https 可以忽略这一项，直接使用mqtt即可
  const connectUrl = 'wss://larryblog.top/mqtt' //注意，这里使用了nginx进行转发，后面会讲
  const client = mqtt.connect(connectUrl, options)

因为前端代码不多，我这里直接贴了

html:

index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <link rel="stylesheet/less" href="./style.less">
  <link rel="stylesheet" href="//at.alicdn.com/t/c/font_3712319_bzaequy11dn.css">
  <script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/less.js/4.1.3/less.js"></script>
  <title>wemos d1 test</title>
</head>

<body>
  <div class="app" id="app">
    <div id="deviceStatus">
      <span class="statusLight"></span>
      <span id="statusText">Loading device status</span>
      <!-- <span class="iconfont icon-xinxi"></span> -->
    </div>
    <div class="container">
      <div class="Temperature">
        <div id="echartsViewTemperature"></div>
        <span>Current temperature:</span>
        <span id="Temperature">loading...</span>
      </div>
      <div class="Humidity">
        <div id="echartsViewHumidity"></div>
        <span>Current humidity:</span>
        <span id="Humidity">loading...</span>
      </div>
    </div>
  </div>
</body>
<script src="./showTip.js"></script>
<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/moment.js/2.29.4/moment.min.js"></script>
<script src="https://libs.baidu.com/jquery/2.0.0/jquery.min.js"></script>
<script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/mqtt/4.1.0/mqtt.min.js"></script>
<script src="https://cdn.staticfile.org/echarts/4.7.0/echarts.js"></script>
<script src="./echarts.js?v=1.0.0"></script>
<script src="./mqttController.js"></script>

</html>

mqttController.js

// const mqtt = require('mqtt')
$(document).ready(() => {
  // Welcome to request my open interface. When the device is not online, the latest 2000 pieces of data will be returned
  $.post("https://larryblog.top/api", {
    topic: "getWemosDhtData",
    skip: 0
  },
    (data, textStatus, jqXHR) => {
      setData(data.res)
      // console.log("line:77 data==> ", data)
    },
  );
  // for (let i = 0; i <= 10; i++) {
  //   toast.showToast(1, "test")
  // }
  const options = {
    clean: true, // true: 清除会话, false: 保留会话
    connectTimeout: 4000, // 超时时间
    // Authentication information
    clientId: 'userClient_' + generateRandomString(),
    username: 'userClient',
    password: 'aa995231030',
    // You are welcome to use my open mqtt broker(My server is weak but come on you). When connecting, remember to give yourself a personalized clientId to prevent being squeezed out
    // Topic rule:
    // baseName/deviceId/events
  }
  // 连接字符串, 通过协议指定使用的连接方式
  // ws 未加密 WebSocket 连接
  // wss 加密 WebSocket 连接
  // mqtt 未加密 TCP 连接
  // mqtts 加密 TCP 连接
  // wxs 微信小程序连接
  // alis 支付宝小程序连接
  let timer;
  let isShowTip = 1
  const connectUrl = 'wss://larryblog.top/mqtt'
  const client = mqtt.connect(connectUrl, options)
  client.on('connect', (error) => {
    console.log('已连接:', error)
    toast.showToast("Broker Connected")
    timer = setTimeout(onTimeout, 3500);
    // 订阅主题
    client.subscribe('wemos/dht11', function (err) {
      if (!err) {
        // 发布消息
        client.publish('testtopic', 'getDHTData')
      }
    })
    client.subscribe('home/status/')
    client.publish('testtopic', 'Hello mqtt')

  })
  client.on('reconnect', (error) => {
    console.log('正在重连:', error)
    toast.showToast(3, "reconnecting...")
  })

  client.on('error', (error) => {
    console.log('连接失败:', error)
    toast.showToast(2, "connection failed")
  })
  client.on('message', (topic, message) => {
    // console.log('收到消息：', topic, message.toString())
    switch (topic) {
      case "wemos/dht11":
        const str = message.toString()
        const arr = str.split(", "); // 分割字符串
        const obj = Object.fromEntries(arr.map(s => s.split(": "))); // 转化为对象

        document.getElementById("Temperature").innerHTML = obj.Temperature + " ℃"
        optionTemperature.xAxis.data.push(moment().format("MM-DD/HH:mm:ss"))
        optionTemperature.xAxis.data.length >= 100 && optionTemperature.xAxis.data.shift()
        optionTemperature.series[0].data.length >= 100 && optionTemperature.series[0].data.shift()
        optionTemperature.series[0].data.push(parseFloat(obj.Temperature))
        ChartTemperature.setOption(optionTemperature, true);

        document.getElementById("Humidity").innerHTML = obj.Humidity + " %RH"
        optionHumidity.xAxis.data.push(moment().format("MM-DD/HH:mm:ss"))
        optionHumidity.xAxis.data.length >= 100 && optionHumidity.xAxis.data.shift()
        optionHumidity.series[0].data.length >= 100 && optionHumidity.series[0].data.shift()
        optionHumidity.series[0].data.push(parseFloat(obj.Humidity))
        ChartHumidity.setOption(optionHumidity, true);
        break
      case "home/status/":
        $("#statusText").text("device online")
        deviceOnline()
        $(".statusLight").removeClass("off")
        $(".statusLight").addClass("on")
        clearTimeout(timer);
        timer = setTimeout(onTimeout, 3500);
        break

    }

  })

  function deviceOnline() {
    if (isShowTip) {
      toast.showToast(1, "device online")
    }
    isShowTip = 0
  }

  function setData(data) {
    // console.log("line:136 data==> ", data)
    for (let i = data.length - 1; i >= 0; i--) {
      let item = data[i]
      // console.log("line:138 item==> ", item)
      optionTemperature.series[0].data.push(item.temperature)
      optionHumidity.series[0].data.push(item.humidity)
      optionHumidity.xAxis.data.push(moment(item.updateDatetime).format("MM-DD/HH:mm:ss"))
      optionTemperature.xAxis.data.push(moment(item.updateDatetime).format("MM-DD/HH:mm:ss"))
    }
    ChartTemperature.setOption(optionTemperature);
    ChartHumidity.setOption(optionHumidity);
  }

  function onTimeout() {
    $("#statusText").text("device offline")
    toast.showToast(3, "device offline")
    isShowTip = 1
    document.getElementById("Temperature").innerHTML = "No data"
    document.getElementById("Humidity").innerHTML = "No data"
    $(".statusLight").removeClass("on")
    $(".statusLight").addClass("off")
  }

  function generateRandomString() {
    let result = '';
    let characters = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789';
    let charactersLength = characters.length;
    for (let i = 0; i < 6; i++) {
      result += characters.charAt(Math.floor(Math.random() * charactersLength));
    }
    return result;
  }
});

showTip.js 是我发布在npm上的一个包，如果有需要可以自行npm下载

style.less

* {
  padding: 0;
  margin: 0;
  color: #fff;
}

.app {
  background: #1b2028;
  width: 100vw;
  height: 100vh;
  display: flex;
  flex-direction: column;
  overflow: hidden;

  #deviceStatus {
    display: flex;
    align-items: center;
    gap: 10px;
    padding: 20px;

    .statusLight {
      display: block;
      height: 10px;
      width: 10px;
      border-radius: 100px;
      background: #b8b8b8;

      &.on {
        background: #00a890;
      }

      &.off {
        background: #b8b8b8;
      }
    }
  }

  .container {
    width: 100%;
    height: 0;
    flex: 1;
    display: flex;

    @media screen and (max-width: 768px) {
      flex-direction: column;
    }

    >div {
      flex: 1;
      height: 100%;
      text-align: center;

      #echartsViewTemperature,
      #echartsViewHumidity {
        width: 80%;
        height: 50%;
        margin: 10px auto;
        // background: #eee;
      }
    }
  }
}

echarts.js 这个文件是我自己写的，别学我这种命名方式，这是反例

let optionTemperature = null
let ChartTemperature = null
$(document).ready(() => {
  setTimeout(() => {
    // waiting
    ChartTemperature = echarts.init(document.getElementById('echartsViewTemperature'));
    ChartHumidity = echarts.init(document.getElementById('echartsViewHumidity'));
    // 指定图表的配置项和数据
    optionTemperature = {
      textStyle: {
        color: '#fff'
      },
      tooltip: {
        trigger: 'axis',
        // transitionDuration: 0,
        backgroundColor: '#fff',
        textStyle: {
          color: "#333",
          align: "left"
        },
      },
      xAxis: {
        min: 0,
        data: [],
        boundaryGap: false,
        splitLine: {
          show: false
        },
        axisLine: {
          lineStyle: {
            color: '#fff'
          }
        }
      },
      yAxis: {
        splitLine: {
          show: false
        },
        axisTick: {
          show: false // 隐藏 y 轴的刻度线
        },
        axisLine: {
          show: false,
          lineStyle: {
            color: '#fff'
          }
        }
      },
      grid: {
        // 为了让标尺和提示框在图表外面，需要将图表向外扩展一点
        left: '10%',
        right: '5%',
        bottom: '5%',
        top: '5%',
        containLabel: true,
      },
      series: [{
        // clipOverflow: false,
        name: '温度',
        type: 'line',
        smooth: true,
        symbol: 'none',
        data: [],
        itemStyle: {
          color: '#00a890'
        },
        areaStyle: {
          color: {
            type: 'linear',
            x: 0,
            y: 0,
            x2: 0,
            y2: 1,
            colorStops: [{
              offset: 0,
              color: '#00a89066' // 0% 处的颜色
            }, {
              offset: 1,
              color: '#00a89000' // 100% 处的颜色
            }],
            global: false // 缺省为 false
          }
        },
        hoverAnimation: true,
        label: {
          show: false,
        },
        markLine: {
          symbol: ['none', 'none'],
          data: [
            {
              type: 'average',
              name: '平均值',
            },
          ],
        },
      }]
    };
    optionHumidity = {
      textStyle: {
        color: '#fff'
      },
      tooltip: {
        trigger: 'axis',
        backgroundColor: '#fff',
        textStyle: {
          color: "#333",
          align: "left"
        },
      },
      xAxis: {
        min: 0,
        data: [],
        boundaryGap: false,
        splitLine: {
          show: false
        },
        axisTick: {
          //x轴刻度相关设置
          alignWithLabel: true,
        },
        axisLine: {
          lineStyle: {
            color: '#fff'
          }
        }
      },
      yAxis: {
        splitLine: {
          show: false
        },
        axisTick: {
          show: false // 隐藏 y 轴的刻度线
        },
        axisLine: {
          show: false,
          lineStyle: {
            color: '#fff'
          }
        }
      },
      grid: {
        // 为了让标尺和提示框在图表外面，需要将图表向外扩展一点
        left: '5%',
        right: '5%',
        bottom: '5%',
        top: '5%',
        containLabel: true,
      },
      // toolbox: {
      //   feature: {
      //     dataZoom: {},
      //     brush: {
      //       type: ['lineX', 'clear'],
      //     },
      //   },
      // },
      series: [{
        clipOverflow: false,
        name: '湿度',
        type: 'line',
        smooth: true,
        symbol: 'none',
        data: [],
        itemStyle: {
          color: '#ffa74b'
        },
        areaStyle: {
          color: {
            type: 'linear',
            x: 0,
            y: 0,
            x2: 0,
            y2: 1,
            colorStops: [{
              offset: 0,
              color: '#ffa74b66' // 0% 处的颜色
            }, {
              offset: 1,
              color: '#ffa74b00' // 100% 处的颜色
            }],
            global: false // 缺省为 false
          }
        },
        hoverAnimation: true,
        label: {
          show: false,
        },
        markLine: {
          symbol: ['none', 'none'],
          data: [
            {
              type: 'average',
              name: '平均值',
            },
          ],
        },
      }]
    };

    // 使用刚指定的配置项和数据显示图表。
    ChartTemperature.setOption(optionTemperature);
    ChartHumidity.setOption(optionHumidity);
  }, 100)
});

当你看到这里，你应该可以在你的前端页面上展示你的板子发来的每一条消息了，但是还远远做不到首图上那种密密麻麻的数据，我并不是把页面开了一天，而是使用了后端和数据库存储了一部分数据。

后端

后端我们分为了两个部分，一个是nodejs的后端程序，一个是nginx代理，这里先讲代理，因为上一步前端的连接需要走这个代理

nginx

如果你没有使用https连接，那么可以不看本节，直接使用未加密的mqtt协议，如果你有自己的域名，且申请了ssl证书，那么可以参考我的nginx配置，配置如下

http {
	sendfile on;
	tcp_nopush on;
	tcp_nodelay on;
	keepalive_timeout 65;
	types_hash_max_size 2048;
	include /etc/nginx/mime.types;
	default_type application/octet-stream;

	##
	# SSL Settings
	##
	server {
    listen 80;
    server_name jshub.cn;
    #将请求转成https
    rewrite ^(.*)$ https://$host$1 permanent;
	}
	server {
        listen 443 ssl;
				server_name jshub.cn;
				location / {
					root /larryzhu/web/release/toolbox;
					index index.html index.htm;
					try_files $uri $uri/ /index.html;
				}
	 location /mqtt {
           proxy_pass http://localhost:8083;
           proxy_http_version 1.1;
           proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
           proxy_set_header Connection "upgrade";
      	 }
        # SSL 协议版本
        ssl_protocols TLSv1.2;
        # 证书
        ssl_certificate /larryzhu/web/keys/9263126_jshub.cn.pem;
        # 私钥
        ssl_certificate_key /larryzhu/web/keys/9263126_jshub.cn.key;
        # ssl_ciphers ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384;
        # ssl_ciphers AES128-GCM-SHA256:AES256-GCM-SHA384:AES128-SHA256;

        # 与False Start没关系，默认此项开启，此处减少抓包的干扰而关闭
        # ssl_session_tickets off;

        # return 200 "https ok \n";
  }

注意这只是部分配置，切不可全部覆盖你的配置。

如果你不会使用nginx，说明你无需配置 ssl ,直接使用 mqtt协议即可。

后端程序部分

这里以egg.js框架为例

首先需要下载egg.js的插件 egg-emqtt ,直接使用npm下载即可，详细配置和启用方法 参见 MQTT系列实践二 在EGG中使用mqtt

上面教程的方法并不全面，可以下载我的示例，仿照着写一下，因为内容相对复杂，地址：https://gitee.com/zhu_yongbo/mqttineggjs

其中还包含了 mysql 数据库的连接方法，内有我服务器的地址、mysql开放端口，用户名以及密码，我服务器还剩不到十天到期，有缘人看到我的文章可以对我的服务器为所欲为，没有什么重要数据。

mysql

mysql方面，只需要一个库，一个表即可完成全部工作

image-20230223114608671

如图所示，不复杂，仿照我的建库即可

有一点，比较重要，因为mysql本身不适用于存储量级太大的数据，我们的数据重复的又比较多，可以考虑一下压缩算法，或者添加一个事件（每次插入时检查数据量是否超过一定值）。像我的板子大概正常累计运行了几天的时间（每两秒一条数据），到目前可以看到已经累计了七十万条数据了，如果不是因为我设置了插入事件，这个数据量已经可以明显影响查询速度了。

可以仿照我的事件，语句如下：

DELIMITER $$
CREATE TRIGGER delete_oldest_data
AFTER INSERT ON wemosd1_dht11
FOR EACH ROW
BEGIN
    -- 如果数据量超过43200(每两秒插入一条，这是一天的量)条，调用存储过程删除最早的一条数据
    IF (SELECT COUNT(*) FROM wemosd1_dht11) > 43200 THEN
        CALL delete_oldest();
    END IF;
END$$
DELIMITER ;

-- 创建存储过程
CREATE PROCEDURE delete_oldest()
BEGIN
    -- 删除最早的一条数据
    delete from wemosd1_dht11 order by id asc limit 1
    
END$$
DELIMITER ;

BTW：这是chatGPT教我的，我只进行了一点小小的修改。

这样做会删除id比较小的数据，然后就会导致，id会增长的越来越大，好处是可以看到一共累计了多少条数据。但是如果你不想让id累计，那么可以选择重建id，具体做法，建议你咨询一下chatGPT

结语

至此，我们已经完成了前端、后端、设备端三端连通。

我们整体梳理一下数据是怎么一步一步来到我们眼前的：

首先wemos d1开发板会在DHT11温湿度传感器上读取温湿度值，然后开发板把数据通过mqtt广播给某topic，我们的前后端都订阅了此topic，后端收到后，把处理过的数据存入mysql，前端直接使用echarts进行展示，当前端启动时，还可以向后端程序查询历史数据，比如前8000条数据，之后的变化由在线的开发板提供，我们就得到了一个实时的，并且能看到历史数据的温湿度在线大屏。

如果你觉得牛逼，就给我点个赞吧。

posted @ 2023-02-23 13:06  加伊bky  阅读(747)  评论(1)  编辑  收藏  举报