1、 基于 ESP8266 的物联网解决方案前言：2015 年物联网处于爆发的一年，乐鑫的ESP8266WIFI 芯片成为强烈的催化剂。成功的将2014 年前的 40 以上的 WIFI 成本压缩到现在的 10 元左右。内置 WIFI 前端和高性能的 32 位 MCU，基本引爆物联网市场，几乎牵扯到电子的行业，都可以用上，比如 WIFI 开关 灯具 WIFI 定位 电饭锅 电冰箱 洗衣机 厨房电器 空调 空气净化器 等消费类小家电与大家电，都面临这一场技术革新，与新的用户体验！几乎势在必行。比如一台空调，增加了 10 块钱左右的成本，但是却能用任何智能终端比如手机平板 电脑等直接控制。总结：WIFI
2、 的加入不是锦上添花，而是比较实用的功能，将直接决定着你产品的档次和销路。几乎决定着您这款产品的存亡。目前出 WIFI SOC 的厂家有 5 家以上，乐鑫这款ESP8266 将利用自身的性能和价格以及技术优势引领市场 2 年左右，因此本厂的 SDK APP 以及云服务，都是以 ESP8266 为目标设计。要云有什么用？一个服务器（云）可以把设备 A 的数据转发给地球另外一头的设备 B，为远程数据传输提供通路。否则你只能在家里的局域网控制你的设备，无法远程控制，安信可是唯一一家免费 开放云服务器给工厂客户的厂家。特性描述如下：0 全裸数据，无复杂协议，不用跑HTTP 协议，很多单片机承受不来！
3、1 支持 UDP 打洞 P2P 技术 2 支持转发机制 3 支持 WIFI 设备与设备通讯 4 支持 WIFI 设备与智能终端通讯 5 对服务器端搭建提供支持 6 服务器一台普通配置可挂 5-10 万设备，每台设备年费用在 5 分钱的成本7 提供从 APP 云到 ESP8266 SDK 整套技术支持。 8 目标：快速推广 ESP8266 的应用范围，和开发进程。9 物联网的 APP 与 设备 之间的 SDK应用，有共性，因此我们提供免费 APP 成熟框架安信可云有两种使用方式：1 安信可的云服务代码运行在安信可免费给您提供的主机上。2 安信可的云服务代码运行在您自己的主机上。云代码给授权工厂免
4、费使用安信可云服务器内部机制与用法：一个事实：云服务器内部有 10 万个设备存在，因此内部设备总不能你想跟谁通讯，就跟谁通讯。安信可云内部，以几个设备为一个家庭，同一家庭的成员间可以互相通讯。但是这个家庭的组建必须有一个发起者，愿意听从这个发起者命令的，就被发起者加入这个家庭组。通常这个组建发起设备为手机，比如手机要控制几个 WIFI 开关设备，手机必须要让这几个 WIFI 设备加入到云服务器内部的以这个手机为家长的一个家庭组中。显然，每个手机上的 APP 第一步必须注册到服务器上建立一个空的家庭组账户！这样才有权利组织其他 WIFI 设备加入这个家庭组。当然，并不是所有手机都可以无条件随意在
5、服务器上注册的，这样服务器会被恶意注册，直至内部资源耗尽，因此手机注册的时候，必须同时和一个在云服务器存在的设备绑定！然后用这部手机可以陆续把剩下的 WIFI 开关逐个上报道服务器，也就是告诉服务器，这个模块绑定在这个手机组建的家庭组内，并受这个手机控制。加入家庭组后，设备的权利：可以获取家庭组内的家庭成员，并与之通讯，可以自己删除退出这个家庭组。要想用安信可的云，必须得按照安信可的云协议 去写手机端 APP 和模块端 SDK ，就 SDK端来说，云协议，代码最小占用 2K ROM 以及 256个字节以下的 RAM 即可完成。但是即便如此少的代码量，对新手来说，也是比较头痛的。但是手机 APP
6、 上的云协议 和 模块上的云协议，全部写好了演示程序，并且公开源代码，这样对比协议文档，可以很轻松的理解整个工作过程。对于设备端 当然有更简单的：1 对于模块这头 ,用 AT 只用调用一个加入云端服务器指令，然后直接远程收发数据。简单吧！2 若你不想用 AT 指令去开发，那可以用我们安信可内嵌了 AI-CLOUD 的 8266 SDK 去开发。对于手机 APP 端：我们提基于安信可供安卓和 IOS 的源代码，演示整套通用 IOT 构架。比如 WIFI 插座，WIFI 灯具，WIFI 风扇， WIFI 报警器。最好理解的方式是以一个实物来演示：因此以上全套程序，以及框架结构，都会在一个DEMO
7、板子上演示。比如在我们的 50 元大测试板上可以演示，以及在本周发布的 25 元的小测试板。均完成了用单片机控制模块完成上述功能！并且在小黄板，用 ESP8266（ESP8266 的 SDK) 的最小系统板也可以完成（整个云平台展示 APP）比如 要设计一套商业化用 WIFI 插座 或者 WIFI 灯具一 （产品软件硬件部分）：1 你可以用 ESP8266 芯片 或者模块直接完成整个硬件核心设计（因为 ESP8266 包含 WIFI 和 32 系统SOC）还有足够的引脚。 （SDK 方法）2 你可以用 ESP8266 芯片 或者模块+外置 MCU 实现系统功能。 （AT 方法）方法一优势是：让
8、系统成本体积最小，缺点（新手需要一个礼拜到半个月的时间去熟悉代码的研读）方法二的优势：客户只需要知道几条 AT指令即可用外部单片机实现网络通讯！开发速度快。劣势：增加了外置 CPU 成本方法二因为采用外置 MCU 经过串口形式驱动 WIFI 模块，比如采用 STM8S003 系列单片机，需要增加 1 块钱左右成本。但是开发速度却非常快，因为避开了内部程序的研读，客户只用在 STM8 里实现自己的主要功能，额外获得了整机的可用资源和安全性！值得一提的是，很多产品并非新兴事物，这里的 WIFI 功能加入，只是为了产品的升级换代，比如说微波炉，或者空调行业已经是非常成 熟的行业，硬件设计部分相当成熟
9、，本身已经带有非常成熟的软件和硬件部分，因此 WIFI 的加入，只作为一个新增外设的出现，而非系统主控CPU，通常新增的这一部分和系统主控 CPU 用串口方式实现。难点：因为牵扯到网络应用，最好具备 TCP UDP 的常规基础知识，可能需要花几个小时去了解下，更重要的是可以用现成的模块根据教 程手动测试下，做几个小实验，完成数据的收发。二（网络远程的数据传输实现）若没有远程控制和监测，那么产品的实用性将非常受限，因此完成异地数据传输和交换（也就是所谓的云服务）在 80%的物联网系统中体现，这是难点！此前的非物联网行业的研发团队，很少接触这些，也没有配备这样的专业人员。但是这又是必须的若一切从零
10、做起，没有一年半载的开发周期，和大笔的研发投入，不可能会做好产品，安信可很早意识到这点，因此花了比较多的人力去投入这方面的研发。并开放给客户们。接入云所要的协议代码，在 AT 指令类模块中已经包含，一条指令搞定，在 SDK 中提供 API 供调用三 （终端 APP 的应用设计，包括 IOS 和安卓）WIFI 的加入很大程度上用来和操作者进行便捷交互，并通过云服务器把操作数据和设备进行交换。除了功能上的实现，美观简洁的界面能给用户带来比较好的感官体验。这需要软硬件结合，并实现一些或简单或复杂的通讯协议，往往需要专业的开发团队才能完成，这方面的投入仅次于云平台的开发，安信可也为客户考虑到这些。并免
11、费开放给大家使用！因此建议为了你能迅速的开发，我们设计了DEMO 板可以充分展示安信可给你的资源。购买或者申请信息 可到安信可官网获取。另外我们的云服务是放出给工厂或者其他事业单位使用的，同时我们自己也提供给个人客户一些免费的云服务器，可让客户长期使用，除此之外想补充的是：对于国内一家技术力量雄厚，规模比较大的机智云，我们的软硬件也做出全面的支持。因此我们的演示套件，支持安信可的云，和机智云！开发步骤： 1 根据自己的产品以及研发能力选择硬件结构，是用模块 还是芯片，是用 SDK 开发还是用 AT 外挂一个 MCU 开发，利弊已经描述。2 云平台，您是想选用安信可的云平台，还是选用机智云，这在
12、 ESP8266 中都支持。若选安信可的开放云平台，你是自己买服务器搭建，还是直接用安信可的云服务器。3 每个客户的产品类型不同，但是我们提供的 APP为物联网而生，都有一定的通用性，您拿到后只需修改一点就可以用到自己产品中，或者委托安信可 APP开发团队帮您修改。整个过程最好在 DEMO 板上玩一遍，即可轻松掌握。演示平台：ESP8266T3 全功能小体积有外置 CPU版演示平台：ESP8266T1 多功能版演示品台：ESP8266T4 SDK 内核开发版演示平台:ESP8266T2 内核 SDK 测试板以上平台均可以完整演示物联网应用的全套设计开发过程，简单修改代码就可以完成整个物联网行业
13、的各类应用。开发方式主要分：AT 模式和 SDK 直接开发模式，AT 模式需要外置一个 CPU ，SDK 模式则可以只利用ESP8266 内部的 CPU 完成整个产品的设计。因此 ESP8266 硬件部分代码有两种，客户任选。1 外挂 51 单片机，驱动 ESP8266 AT WIFI 模块2 提供基于安信可云 或者 机智云的 ESP8266 SDK关于安信可的云协议，因为设计比较符合嵌入式工程师的思维习惯，加上详细的文档和模拟工具，客户可以在几个小时内了解到安信可云的整套代码流程。了解了代码实现，但是个人去实现估计得花费几天时间去写代码实现，因此我们已经把写好安信可云的 API函数源代码实现
14、部分都开源（在 ESP8266 SDK 最新版本上实现） ，并且在 AT 固件中，也封装好了整个云代码的实现，您使用只需要调用一个 AT 指令，即可自动连接到安信可云平台或者机制云上！事实上你无需对 ESP8266 复杂的各种函数和流程做过多了解，即可用封装好的 AT 指令完成你所需要的所有 WIFI 功能，并且速度不慢，而且非常稳定。最重要的是开发速度很快！只需要一个 WIFI 模块外置一个 STM8S003 系列单片机，就增加 1 块钱左右的成本，即可获得高性能物联网核心板子！个人觉得多花的这一块钱比较值得，从稳定性和这一块钱带来的附加值上都是不错的选择。但是我们测试板上却用的是 51 单
15、片机，因为 STC 的 51 单片机下载程序方便，并且编译环境，以及大家接触的比较多，因此用来做演示和理解代码非常有益。下面的测试 用 100 行左右主要代码，RAM 占用160 个字节，ROM 占用 2K 字节以内，即可实现灯具的调光调色，以及开关状态，温度信息的双向传输。（全球广域网控制）代码在 51 单片机用标准 C 实现。测试前提：1 ESP8266T1 测试板（支持安信可所有模块）2 5V 电源 和随机赠送的 USB 线3 手机上的测试 APP 软件温馨提醒：安信可最新的 1.1.10 版本固件才支持网际跨地域控制！在 2015 年 6 月 25 日才向市场供货此版本模块以及开发板。
16、以前的 WIFI 模块可以云升级后使用.板子出厂前 WIFI 模块已经是带有最新的 AT 的云固件，并且板子上的 STC 单片机也烧写了控制这个 AT类型的 ESP8266 完成数据传输的程序。因此无需自己再烧写！并且拨码开关也在正常的位置，无需您再去动。你所要做的就是连好电源上电即可。出厂时，拨码开关的位置和 上电前， （最好用随机赠送的 5V 供电） 。1 进入设置状态，让设备知道你家的上网账户和密码：上电前，按着 MCU_P1.3 这个按键不放，直到听到滴的一声响，并且蓝色的指示灯闪烁一下，方可松手！这个时候系统进入获取你家账户密码状态！就是所谓的 Smartlink打开串口调试工具 你
17、可以在串口界面看到下面图 3的东西。图 3打开你的 APP 软件，打开你的手机 WIFI，选中你家的路由器。2 测试板子获取上网账户和密码图 4点击上图的 smartlinke 进入图 5 的界面输入您的 PASSWORD:就是上网密码，然后点 confirm 等待设备获取到你手机发来的上网账户和密码后，三色灯停止闪烁，代表获取成功！图 5图 6 获取密码后可以得到上图信息模块自动连上安信可的服务器。3 既然你要使用手机上的 APP，那么你的手机也得登录服务器，服务器不是想登就登的，你得注册个账号和密码对吧？那下一步就是在 APP 上注册一个账户名和密码。打开手机 APP图 7刚开始你是没有用
18、户名和密码的，那点“注册”按钮！图 8随便输入你的名字，和设置一个密码，另外手机号和邮箱最好填写真实的，因为以后找回密码是需要的。为了避免恶意注册，你注册的时候必须绑定一个真实的设备 ID 和设备密码，这里的设备 ID 和设备密码不需要手动填写，只需要点击扫描，即可自动获取，原理：测试平台获得上网账户和密码后，会连接到本地路由器，也就是说和手机 APP 处于同一个局域网内了。但是手机 APP 根本不知道测试板子上 WIFI 的账户和密码，这个时候你点扫描，手机会从 IP 地址 00扫到 255，当模块收到扫描信息后，可以从信息中获取到手机的 IP 和端口，然后模块把自己的设备 ID 和设备密码
19、返回给 APP。下一步点注册，手机就会携带一个合法的设备 ID 和一个设备 KEY（密码）向服务器注册了！注册成功后，系统会有提示注册成功！若此模块被注册过，那么会显示注册失败！图 9扫描成功获取 ID 和 KEY 密码后，点注册图 10注册成功后，会有用户名和密码被自动记录下来。同时服务器端会记住你的信息。点登录图 11 刚才的设备就会出现在设备列表里了！这个时候你可以点控制 图 12在这个界面里，你可以开关测试板子上的继电器，也可以通过拖动条控制板上的红绿蓝三盏灯的亮度！并且从测试板上传来的数据也可以显示在 APP 上比左上角的亮度！以上部分源码公开，您可以做简单修改，就可以完成你自己的物
20、联网系统！你可以修改 51 单片机程序，完成硬件执行部分，修改 APP 完成界面控制部分！再次提醒：测试板在上电前按下 P1.3 后上电，系统上的 LED 在整个过程会闪烁一次，等待手机经过SMARTLINK 发送上网账号和密码给模块，获得后测试板会停止闪烁！以后每次打开测试板，什么都不许操作。5 秒内即可连上云端，被控制！近期会发布基于 STM8 控制 ESP8266 的 AT 测试开发板，用来实现各个行业中的需求！并且成本非常低。可以在小家电行业中得到广泛应用！压缩包解压后你可以获得上面文件，第一个文件 C51配合 AT WIFI 模块实现把数据经过安信可的云进行传输控制，第二个文件 云的
21、实现在 ESP8266 固件内部实现，51 单片机只用调用指令！第三个文件是用电脑模拟实现 WIFI 设备的登录 与数据传输（进过云）的所有过程，第四个文件是用电脑模拟实现手机侧的登录注册 以及控制和数据传输部分（基于安信可云）利用第三个和第四个程序，您可以非常详细的看到安信可云传输的整个过程，帮您理解代码，第五个文件是安信可云协议的整个协议部分，第六个文件说明了ESP8266 内置云固件的使用方法。第七个文件就是本文档了！其中 APP 源代码 可以申请后开放给任何人，云服务器 的代码为核心部分，需要签署合作协议才能获得（我们组建了足够的服务器为您提供免费服务，一般用户不需要用到云服务器代码） ，因此云服务器代码目前只提供给工厂生产类型客户。您可以租用阿里的服务器，运行安信可的云平台代码，从而把自己的客户资料掌握在自己手里，并且可以更改代码，实现特殊的新功能，工厂用户在阿里组建服务器，登录你自己的专属云服务后，输入你的用户名，和密码就可以进入管理界面，对你的用户和设备进行管理和查看！从此云端完全属于你自己的。
