使用ESP12和Arduino IDE創(chuàng)建NodeMCU Mesh網(wǎng)絡(luò)

時間：2024-11-17 20:34:20

關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng) ESP12 Arduino IDE 路由器

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[導(dǎo)讀]物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展正在跟上步伐，隨著這種發(fā)展，它需要更多的節(jié)點與互聯(lián)網(wǎng)連接。但是可以直接連接到同一路由器的節(jié)點連接是有限制的。大約有32個節(jié)點可以連接到同一臺路由器上，這個問題使得它成本高昂且耗時。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展正在跟上步伐，隨著這種發(fā)展，它需要更多的節(jié)點與互聯(lián)網(wǎng)連接。但是可以直接連接到同一路由器的節(jié)點連接是有限制的。大約有32個節(jié)點可以連接到同一臺路由器上，這個問題使得它成本高昂且耗時。

如果我們不再需要路由器來擴(kuò)展我們的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)呢?是的，它可以從網(wǎng)絡(luò)中移除，或者只用幾個路由器就可以將大量節(jié)點與互聯(lián)網(wǎng)連接起來。這就是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入畫面的地方。

什么是Mesh網(wǎng)絡(luò)?

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一種本地網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中節(jié)點之間直接、動態(tài)和非分層連接，并相互協(xié)作以有效地從客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，大量的節(jié)點可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，而不需要在網(wǎng)絡(luò)中增加路由器的數(shù)量。我們可以用一個路由器連接多達(dá)87個節(jié)點，如下所示。

Mesh網(wǎng)絡(luò)支持自動聯(lián)網(wǎng)，這意味著當(dāng)用戶設(shè)置Mesh網(wǎng)絡(luò)時，任何節(jié)點都可以掃描此接入點并可以輕松連接。

如上所示，有一個路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)圖，其中有一個根節(jié)點直接連接到路由器，其他節(jié)點稱為非根節(jié)點。因此，通過這種方式，我們可以使用一個路由器連接許多節(jié)點，并可以使用互聯(lián)網(wǎng)或本地控制這些節(jié)點。

現(xiàn)在，好消息是ESP8266、esp12和ESP32也支持使用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)上有官方文檔，您可以在其中找到ESP如何在Mesh網(wǎng)絡(luò)中工作以及如何編寫示例代碼。

在本教程中，我們將使用三個NodeMCU (ESP-12e)通過控制led /繼電器連接到不同的NodeMCU，并將按鈕連接到另一個NodeMCU，從而制作本地ESP網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。我們也會將DHT11的溫濕度讀數(shù)發(fā)送給其他節(jié)點。

那么，我們開始吧。

組件的要求

?NodeMCU(至少2個-任何ESP8266， ESP32或ESP12)

?DHT11溫濕度傳感器(任何其他傳感器)

?按鈕

?led或繼電器模塊

NodeMCU Wi-Fi Mesh網(wǎng)絡(luò)電路圖

這里使用三個NodeMCU來演示NodeMCU Wi-Fi Mesh網(wǎng)絡(luò)：

連接:

Node1：連接引腳D5和D6的按鈕。

Node2：連接DHT11在D5和LED在D6。

Node3：連接D5 LED。

面向Mesh網(wǎng)絡(luò)的NodeMCU編程

這里將使用Arduino IDE來編程ESP12 NodeMCU，為此我們需要一些ESP12的板文件。按照我們之前的ESP8266教程學(xué)習(xí)如何使用Arduino IDE編程NodeMCU或檢查此物聯(lián)網(wǎng)停車系統(tǒng)教程。

這里將使用一個庫來創(chuàng)建一個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。有一個名為painlessMesh的庫，使用起來完全無痛，負(fù)責(zé)創(chuàng)建和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。你可以在github上找到這個庫的文檔。

要安裝這個庫，打開Arduino IDE，進(jìn)入Sketch->Include library ->Manage Libraries，搜索painlessMesh并安裝最新版本，如下所示。

這個庫還使用ArduinoJson， TaskScheduler， ESPAsyncTCP和AsyncTCP庫。當(dāng)你點擊install時，它也會要求安裝這些庫。所以，點擊“Install All”。

該庫支持ArduinoJson 6.0及以上版本。因此，在安裝無痛網(wǎng)格庫后，搜索ArduinoJson并確保安裝6.0及更高版本。

在編寫NodeMCU之前的一些重要注意事項：

?PainlessMesh庫使用JSON對象進(jìn)行所有消息傳遞。使用JSON，我們可以輕松地發(fā)送和接收來自不同節(jié)點的數(shù)據(jù)。

?PainlessMesh不是IP網(wǎng)絡(luò)，所以沒有TCP/IP節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都使用其32位芯片進(jìn)行唯一標(biāo)識，可以使用system_get_chip_id()函數(shù)找到該芯片。

?避免在編程中使用delay()函數(shù)，因為它會停止CPU。為了維持網(wǎng)格，我們需要在后臺執(zhí)行一些任務(wù)，所以如果使用延遲，那么這個后臺任務(wù)也會停止，節(jié)點之間的連接可能會丟失。

現(xiàn)在，我們準(zhǔn)備為NodeMCU網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)編寫代碼。

代碼的解釋

這里我們有三個節(jié)點(三個NodeMCU ESP12)

Node1：它有2個按鈕來控制其他2個節(jié)點上的led。

Node2：它有一個DHT11傳感器和1個LED。它將向Node1和Node3發(fā)送溫度和濕度數(shù)據(jù)。

Node3：它有一個LED。

因此，每個節(jié)點將有三個單獨的代碼。

Node1的代碼：

1. 首先，包括painlessMesh頭文件。

2. 定義網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的Wi-Fi憑據(jù)。它包括SSID、密碼和端口號。對于網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點，這三個參數(shù)應(yīng)該保持相同。

“端口號”可以是除其他web工具預(yù)定義的端口號外的任意數(shù)字。您可以使用上面給出的方法。

3. 創(chuàng)建無痛網(wǎng)格和調(diào)度實例。

4. 定義兩個按鈕連接的NodeMCU的Pin號。我使用D5和D6。另外，初始化按鈕狀態(tài)。

5. 現(xiàn)在，我們要做兩個函數(shù)。一個用來發(fā)送信息，另一個用來接收信息。第一個節(jié)點發(fā)送按鈕狀態(tài)，接收網(wǎng)絡(luò)溫濕度數(shù)據(jù)。

在sendMessage()函數(shù)中，檢查數(shù)字引腳值。如果它是HIGH，那么只需使用NOT(!)操作符切換按鈕狀態(tài)。

然后使用JSON將此按鈕狀態(tài)值發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。為此，使用DynamicJsonDocument。我們定義了一個實例來使用這個文檔的大小，如下所示。

現(xiàn)在，將按鈕狀態(tài)值存儲在兩個不同的文檔變量中。

使用serializeJson()函數(shù)將此文檔數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串。

現(xiàn)在，使用mesh. sendbroadcast()在mesh網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送此消息;在固定的時間間隔后。

6. 每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有消息時，接收回調(diào)函數(shù)就會出現(xiàn)。這個函數(shù)有兩個參數(shù)：節(jié)點ID和消息。由于數(shù)據(jù)在發(fā)送函數(shù)中是序列化的，因此在接收函數(shù)中必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行反序列化。