基于NodeMCU与OneNET的物联网应用技术分析

楚琳琳 徐江涛

摘 要：文章以无线网络为背景，确定通信协议为MQTT，有序完成节点微控制器单元（NodeMCU）与云平台（OneNET）的连接，尝试进行信息传递。在系统开发期间，含有四个组成要素：项目准备、设备运行、程序运行、平台控制，以系统试运行方式，展现数据收集、环境监测、信息处理过程，验证节点微控制器单元与云平台的联合使用功效。

关键词：物联网;节点微控制器单元;云平台

0 引言

物联网技术在原有网络环境基础上，开展了功能延伸、模块扩展，旨在多元网络连接技术使用基础上，借助信息传感技术的优势，完成物物、物人的关联与信息传递，同时积极处理收集数据，形成远程智能控制体系，具有自动化运作能力。为此，以节点微控制器单元、云平台为背景，探索物联网技术的应用方法，为相关技术研发提供参考依据。

1 系统开发准备工作

1.1  环境准备

在系统开发前期，应选择稳定的管道、运行流畅的通信协议，以此保障节点微控制器单元与云平台连接的顺利性，提升数据传输稳定性。为此，以消息队列遥测传输协议为通信协议，此传输协议发行于20世纪90年代，作为轻量级通信协议，能够在各种平台间进行高效性通信传输。此协议在使用期间，具有功能开放、程序简单、操作灵活等特点，在物联网产品中使用较为广泛。

在研究期间，云平台确定为移动单位发行的开放平台，集合了物联网技术与产业性能。节点微控制器单元确定为开发板，具有能耗低、集成能力强等优势。此开发板功能完备，同时完成了程序设计语言的录入。

1.2  项目设定

在云平台进行信息处理、命令传输各项任务时，应完成产品设备的创建与设立。用户在平台注册信息时，可依据开放平台的流程提示，或者选择开发者文档。在用户登录系统时，能够在开发者中心模块中完成产品的处理。值得关注的问题是：在技术参数添加时，应进行设备通信协议的确定，比如联网形式为无线、设备接入协议为MQTT[1]。

用户在操作产品名时，能够顺利进入操作产品的管理程序。在设备列表中，选择目标，进行设备管理。在设备添加时，依据要求添加的“鉴权信息”，作为产品信息的唯一标识，同样是设备登录参数的信息。此外，平台对于产品、设备给予的地址信息，用户应准确记录。“鉴权信息”“设备列表”“产品与设备地址”3个要素在终端平台连接时，能够保障数据交换平稳性。

2 开发调试

2.1  连接网络

网络模块为系统开发提供了驱动程序。在系统开发期间，应对无线网类进行调用，完成无线网对象的创设，同时将无线网对象设定为STA模式，再运行数据接收方法，激活无线网被调用的对象。在此基础上，在无线网对象的连接方式中，完成无线网目标的密码信息输入，在单片机处于连电狀态时，进行单片机与无线网络的有序连接。

2.2  执行程序

系统执行与开发，运行了MicroPython脚本。此脚本作为Python3开发语言的升级版，能够以简短精练的语言，完成系统开发，在微控制器、多条件环境中具有运行能力。MicroPython脚本中，含有多种高级功能，比如交互式信息提醒，各类精度的数据标准等。语言表达足够精简，在256 k代码环境、16 k芯片中具有运行适用性。

现阶段，使用MicroPython脚本，将其程序在单片机系统中运行，是较为关键的程序设计方法，主要是借助一款软件、一款在线客户端进行设计开发。在软件应用时，选择的是MicroPython脚本的运行软件，具有工具体积小、数据传输能力强。然而，在单片机运行时，应保障单片机与计算机终端连接的有序性，同时在计算机终端完成驱动安装。

MicroPython网络运行的客户端在与开发板处于相同网络环境时，能够在网页上完成文化传输，再将信息传输至单片机。与此同时，在单片机终端完成脚本下载。然而，客户端中的固件，其默认程序为“关闭”。因此，在首次运行客户端时，应进行程序启动的设置：让单片机与计算机终端相互连接，再启动软件，选择对应的开启操作端口，能够在操作平台对开发板传送“运行”指令。

在命令传输期间，在输入框中进行“运行启动”的命令编辑，继而结合信息提示内容，完成功能密码设计。在此技术上，每次软件运行将会保持并再次运行此配置。此外，在输入框中添加的“运行启动”“程序开始”等内容，能够有效开启网络服务，保障单片机与在线终端处于远程连接状态。由于网络启动的调用程序与无线网调用对象的启动方式具有相似性，均在开发板上完成电力接通，继而有序执行程序命令。在一般情况下，此种指令程序无须进行任何改动。应将两种程序启动代码补充在程序启动程序中[2]。

3 指令运行

3.1  测定环境条件

dht11是一种传感器，传感对象为温度、湿度，具有精确感应、数字输出优势。其温度感应精准度在±5%RH范围内，温度感应精度为±2摄氏度，量程湿度感应取值为[20，90]%RH，量程温度感应取值为[0，50]摄氏度。dht11传感器在开发固件中有录入，能够在dht模块完成信息导入。因此，借助传感器信息调取方法，能够有效获取传感器采取的各项信息，比如环境温度、环境湿度等。

应该关注的问题是：在dht11信息调取方法中，如若使用零号引脚完成对象创建，将会在实际接线时，对传感器进行再次引脚，继而进行引脚连接。

3.2  收集有效信息

以区域气象监测站的实例，此项目是以节点微控制器单元（NodeMCU）与云平台（OneNET）的连接为背景下，运行了物联项目气象监控，对周边气象信息具有一定收集整合能力，信息整合项目包括压力、温度等。项目硬件组成包括：NodeMCU分线板×1，dht11传感器×1，压力传感器×1，电阻测定仪器×1，跳线一根。此物联项目同时配置了应用程序、在线程序服务功能。在运行此项目时，能够获取局部地区的气象信息，包括温度、湿度等，数据读取为平均数。

在运行此项物联网项目时，借助Python进行网络感应数据采集，同时运行urllib标准库的信息请求模块，或者进行多个请求三方库的调取，以此保障感应数据采集的全面性。请求模块在节点微控制器单元中，不具备运行能力，在MicroPython脚本中对请求模块的进行重新定义，使请求模块在节点微控制器单元中拥有了运行能力。因此，在气象监测物联项目中，可以使用请求模块进行感应信息的收集。

现阶段针对气象条件温度、湿度进行采集时，大致分为两种方法：

运行get方法，在方法内输入网络地址，以 UTF-8编码规则，对所收集的信息的解码，获取文本的全部采集信息。

使用正则表达式，有效截取采集信息的可用信息，剔除无关信息。针对正则表达式的应用，MicroPython给出了运行的替代模块，保障正则表达式的运行能力。比如，在使用search方法調取气象信息时，同时对于动态变化的气象参数使用通配符予以替代。在通配符中，“·”符号，能够代表任意单个字符，“·#”符号，具有字符匹配回溯性，能够进行字符多次匹配，对于符合条件的匹配仅有1次。在search方法运行完成时，运行group方法，依次返回通配符信息，获取匹配到的各项信息[3]。

3.3  处理收集数据

在主脚本的主函数中，进行数据的集中接收传送处理。在此程序运行期间，MQTT软件运行大类，在umqtt.robust库中完成调取，同时创建MQTT对象，作为客户端运行对象。在此基础上，运行客户端对象的连接方法函数，完成节点微控制器单元（NodeMCU）与云平台（OneNET）的连接。在案例物联网项目中，首选运行set _ callback方法，借助此方向完成回调函数的设计，再对系统特定主体进行申请。在此基础上，示例脚本中含有两种指令接受的方式，其一为wait _ msg方法，其二为check _ msg方法。第一种指令接受方法程序，能够暂停程序的运行，对新指令进行传达。第二种指令接受方法程序，先确定指令内容，如若无指令，则运行后续程序。在节点微控制器单元接收云平台指令后，程序将会运行回调函数，以decode方法，对接收指令信息进行解码，获取指令信息，达成终端与云平台的连接目标。

4 结语

综上所述，在节点微控制器单元（NodeMCU）与云平台（OneNET）的连接背景下，形成了全新的物联网信息交流体系，便于用户在物联网平台，有序观看网络气象信息的动态情况。实践证明：此种物联网组建方式，具有可行性，能够高效完成数据处理。

[参考文献]

[1]肖杨，林钊浩.基于NodeMCU的双向通信系统[J].工业技术创新，2020（4）：80-84.

[2]方中纯，李海荣.基于Arduino和ZigBee的物联网智能网关设计与实现[J].山东工业技术，2018（2）：101-102.

[3]李海园.基于RT-Tread OS和OneNet云的IoT系统设计[J].物联网技术，2020（1）：75-76，82.

（编辑 何 琳）