1. Conception matérielle et architecturale
1. MQTT trois identités
2. Conception de l'architecture matérielle
2.1, ordinateur inférieur
A. Module de lecture de code : lire les données de code à barres ;
B. Bouton : pour distinguer l'opération de stockage out/in, appuyez sur le bouton chaque fois que le code est scanné ;
C. Affichage OLED : invite d'informations pendant le fonctionnement de l'ordinateur inférieur ;
D. Arduino : acceptez les données d'entrée - codes à barres, boutons, envoyez d'abord les données à l'écran OLED pour affichage, puis envoyez les données au module WiFi pour assurer la base de données pour la transmission réseau.
D. Module WiFi : le module ESP8266 reçoit les données d'Arduino, les intègre au format Json et envoie les données Json au serveur en tant qu'éditeur MQTT.
2.2. Ordinateur hôte
A. Serveur MQTT : reçoit les informations de l'éditeur et reçoit la demande d'abonnement de l'abonné.
B. Programme d'arrière-plan du serveur : le programme d'abonnement MQTT, qui se connecte au serveur MQTT ; accède à la base de données du serveur ; s'abonne, récupère des informations et utilise des commandes SQL pour mettre à jour la base de données en fonction de la valeur spécifique des informations.
2. Étapes pratiques
1. Microcontrôleur (Arduino NANO)
Astuce : il y a des fichiers d'en-tête dans le programme, vous devez installer la bibliothèque correspondante dans Arduino IAE>>Tools>>Management library.
Comme on peut le voir sur l'image précédente, Arduino doit envoyer les données de code-barres reçues et les données clés dans deux directions, l'une est l'affichage OLED et l'autre est le module WiFi. Réaliser principalement les fonctions suivantes :
A. Recevoir des données de code à barres ;
B. Recevoir les données du bouton ;
C. Envoyez-le à l'écran OLED pour l'affichage ;
D. Envoyer au module ESP8266.
Le code spécifique est le suivant :
#include<SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial softSerial(11, 10);
#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include <MicroLCD.h>
LCD_SSD1306 lcd; /* for SSD1306 OLED module */
char a[100];
int num;
bool begin_flag = 0;
bool display_flag = 0;
#define key_add 12
#define key_reduce 5
void setup() {
Serial.begin(9600);
softSerial.begin(9600);
pinMode(key_add, INPUT_PULLUP);
pinMode(key_reduce, INPUT_PULLUP);
lcd.begin();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
lcd.print("Waiting.......");
}
void loop() {
read_code();
key_down();
while (Serial.available()) {
Serial.read();
};
}
void read_code() {
while (softSerial.available() > 0) {
delay(1);
a[num] = softSerial.read();
num++;
begin_flag = 1;
display_flag = 1;
}
if (display_flag == 1) {
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
lcd.print("Card NUM:");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.setFontSize(FONT_SIZE_SMALL);
lcd.print(a);
display_flag = 0;
}
}
void key_down() {
if (begin_flag) {
if (digitalRead(key_add) == 0) {
delay(10);
if (digitalRead(key_add) == 0) {
display_flag = 0;
Serial.print("A");
for (int i = 0; i < num; i++) {
Serial.print(a[i]);
}
Serial.println();
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
lcd.print("Card NUM:");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.setFontSize(FONT_SIZE_SMALL);
lcd.print(a);
lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
lcd.setCursor(0, 4);
lcd.print("OPerMode:");
lcd.setCursor(80, 4);
lcd.print(1);
begin_flag = 0;
num = 0;
memset(a, 0, sizeof(a));
while (!digitalRead(key_add));
}
}
else if (digitalRead(key_reduce) == 0) {
delay(10);
if (digitalRead(key_reduce) == 0) {
display_flag = 0;
Serial.print("B");
for (int i = 0; i < num; i++) {
Serial.print(a[i]);
}
Serial.println();
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
lcd.print("Card NUM:");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.setFontSize(FONT_SIZE_SMALL);
lcd.print(a);
lcd.setFontSize(FONT_SIZE_MEDIUM);
lcd.setCursor(0, 4);
lcd.print("OPerMode:");
lcd.setCursor(80, 4);
lcd.print(0);
begin_flag = 0;
num = 0;
memset(a, 0, sizeof(a));
while (!digitalRead(key_reduce));
}
}
}
}Le programme est gravé dans la carte de développement Arduino.
2. Module WiFi (module/abonné ESP8266)
Implémentez les fonctions suivantes :
A. Accès à l'environnement WiFi ;
B. Connectez-vous au serveur MQTT ;
C. Recevoir des données d'Arduino ;
D. Intégrer les données au format Json ;
E. Envoyer des données Json au serveur MQTT ;
Le code spécifique est le suivant :
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <Arduino.h>
#include <ArduinoJson.h>
const char *ssid = "Monica";
const char *password = "12345678";
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
char Barcode[30];
char OperMode[1];
bool update_flag = 0;
int num;
void reconnect()
{
while (!client.connected())
{
Serial.print("Attempting MQTT connection...");
if (client.connect("mybrokerClient", "admin", "admin"))
{
Serial.println("connected");
}
else
{
Serial.print("failed, rc=");
Serial.print(client.state());
Serial.println(" try again in 5 seconds");
delay(5000);
}
}
}
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
Serial.print("Message arrived [");
Serial.print(topic);
Serial.print("] ");
char arr[length];
for (int i = 0; i < length; i++) {
arr[i] = (unsigned char)payload[i];
Serial.print(arr[i]);
}
arr[length] = '\0';
}
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println();
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(ssid);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
{
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
client.setServer("192.168.0.105", 61613);
client.setCallback(callback);
}
void loop()
{
if (!client.connected())
{
reconnect();
}
client.loop();
while (Serial.available() > 0) {
delay(100);
char i = Serial.read();
if (i == 'A') {
OperMode[0] = 1;
update_flag = 1;
memset(Barcode, 0, sizeof(Barcode));
while (Serial.available()) {
char end_num = Serial.read();
if (end_num != 0x0d) {
Barcode[num] = end_num;
num++;
}
else if (end_num == 0x0d) {
if (Serial.read() == 0x0a) {
num = 0;
}
}
}
}
else if (i == 'B') {
OperMode[0] = 0;
update_flag = 1;
memset(Barcode, 0, sizeof(Barcode));
while (Serial.available()) {
char end_num = Serial.read();
if (end_num != 0x0d) {
Barcode[num] = end_num;
num++;
}
else if (end_num == 0x0d) {
if (Serial.read() == 0x0a) {
num = 0;
}
}
}
}
}
StaticJsonBuffer<300> JSONbuffer;
JsonObject& JSONencoder = JSONbuffer.createObject();
JSONencoder["Barcode"] = Barcode;
JSONencoder["OperMode"] = OperMode[0];
char JSONmessageBuffer[100];
//将JSON消息打印到char缓冲区
JSONencoder.printTo(JSONmessageBuffer, sizeof(JSONmessageBuffer));
if (update_flag == 1) {
client.publish("itemId", JSONmessageBuffer);
Serial.println("Message：");
Serial.println(JSONmessageBuffer);
Serial.println("Sending message to MQTT topic..");
update_flag = 0;
}
delay(10);
}Gravez dans le module ESP8266, Arduino IDE>> Outils>> Carte de développement, sélectionnez "NodeMCU 0.9 (Module ESP-12)".
Astuce : Le module ESP8266 peut être connecté au câble série et vous pouvez vérifier l'état d'exécution du programme dans Arduino IDE>>Outils>>Serial Monitor.
3. Serveur MQTT
Pour construire un serveur MQTT, référez-vous à l'article : https://blog.csdn.net/qq_40384309/article/details/106870359
4. Démon du serveur (fichier js/abonné)
Environnement d'exécution du programme : nodejs ;
Tutoriel d'installation de nodejs :
Le programme réalise principalement les fonctions suivantes :
A. Accéder à la base de données du serveur ;
C. Connectez-vous au serveur MQTT ;
D. Abonnez-vous aux sujets sur le serveur MQTT et obtenez des données Json ;
E. Sortez les données dans Json et effectuez des opérations de mise à jour spécifiques en fonction de leurs valeurs.
Le code spécifique est le suivant :
/*连接MySQL*/
var mysql = require('mysql');
var connection = mysql.createConnection({
host : 'localhost',
user : 'root',
password : 'rxe519772.',
port : '3306',
database : 'warehouse'
});
/*接收MQTT协议数据*/
var mqtt = require('mqtt')
var fs = require('fs')
var client = mqtt.connect('mqtt://192.168.0.105:61613',
{username:"admin",password:"admin"})
//成功连接服务器并订阅主题
client.on('connect', function () {
console.log("正在订阅");
client.subscribe('itemId');
console.log("订阅完成");
})
//收到来自topic的消息
client.on('message', function (topic, message) {
switch (topic){
case "itemId":
console.log("message:"+message);
var messageObj = JSON.parse(message);
console.log("OperMode:"+messageObj["OperMode"]);
if(messageObj["OperMode"]==0){
var addSql = "UPDATE tb_item set num=num-1 WHERE barcode=?";
connection.query(addSql,messageObj["Barcode"],function (err,result) {
if(err){
console.log('[UPDATE ERROR] - ',err.message);
return;
}
})
}else
if(messageObj["OperMode"]==1){
var addSql = "UPDATE tb_item set num=num+1 WHERE barcode=?";
connection.query(addSql,messageObj["Barcode"],function (err,result) {
if(err){
console.log('[UPDATE ERROR] - ',err.message);
return;
}
})
}
break;
}
})
Utilisez nodejs pour exécuter dans la fenêtre de ligne de commande : node warehousePLC.js
