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第五章：5.3 ESP32物联网应用：阿里云IoT平台与腾讯云IoT平台的数据上传与远程控制

news 来源：原创 2025/5/1 21:37:19

一、阿里云IoT平台接入

1. 准备工作

注册阿里云账号
访问阿里云官网，注册并完成实名认证。
创建产品和设备
- 进入物联网平台控制台 → 公共实例 → 创建产品（例如产品名称“ESP32_Sensor”，节点类型为“设备”）。
- 在功能定义中添加物模型属性（如温度、湿度）。
- 创建设备，获取设备三元组（ProductKey、DeviceName、DeviceSecret）。

2. ESP32代码实现

#include <WiFi.h>  
#include <PubSubClient.h>  // MQTT客户端库  // 阿里云IoT平台参数  
#define PRODUCT_KEY "a1wgoXxYRbs"     // 替换为你的ProductKey  
#define DEVICE_NAME "Unit01"           // 替换为你的DeviceName  
#define DEVICE_SECRET "AEU2vP..."      // 替换为你的DeviceSecret  
#define REGION_ID "cn-shanghai"        // 地域ID  // WiFi配置  
const char* ssid = "Your_WiFi_SSID";  
const char* password = "Your_WiFi_Password";  // MQTT客户端配置  
WiFiClient espClient;  
PubSubClient client(espClient);  
char clientId[50];    // 客户端ID  
char username[50];    // MQTT用户名  
char password_mqtt[50]; // MQTT密码  void setup() {  Serial.begin(115200);  connectWiFi();       // 连接WiFi  initAliyunMQTT();    // 初始化MQTT参数  
}  void loop() {  if (!client.connected()) {  reconnect();       // 断线重连  }  client.loop();       // 维持MQTT心跳  uploadSensorData();  // 上传传感器数据（示例）  delay(5000);  
}  // 连接WiFi  
void connectWiFi() {  WiFi.begin(ssid, password);  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {  delay(500);  Serial.print(".");  }  Serial.println("\nWiFi Connected!");  
}  // 初始化MQTT认证参数（基于设备三元组）  
void initAliyunMQTT() {  // 生成MQTT连接参数  sprintf(clientId, "%s.%s", PRODUCT_KEY, DEVICE_NAME);  sprintf(username, "%s&%s", DEVICE_NAME, PRODUCT_KEY);  // 生成密码（需按阿里云规则签名，此处简化示例）  sprintf(password_mqtt, DEVICE_SECRET);  // 设置MQTT服务器地址和端口  client.setServer(PRODUCT_KEY ".iot-as-mqtt." REGION_ID ".aliyuncs.com", 1883);  
}  // MQTT重连逻辑  
void reconnect() {  while (!client.connected()) {  if (client.connect(clientId, username, password_mqtt)) {  Serial.println("Connected to Aliyun IoT!");  client.subscribe("/sys/" PRODUCT_KEY "/" DEVICE_NAME "/thing/service/property/set"); // 订阅控制Topic  } else {  delay(5000);  }  }  
}  // 模拟传感器数据上传  
void uploadSensorData() {  float temperature = random(20, 30);  // 模拟温度数据  float humidity = random(40, 60);     // 模拟湿度数据  String payload = "{\"params\":{\"temperature\":" + String(temperature) + ",\"humidity\":" + String(humidity) + "}}";  String topic = "/sys/" + String(PRODUCT_KEY) + "/" + String(DEVICE_NAME) + "/thing/event/property/post";  client.publish(topic.c_str(), payload.c_str());  Serial.println("Data Published: " + payload);  
}

3. 代码解析

PubSubClient库：用于实现MQTT协议通信。
- client.setServer()：设置MQTT服务器地址和端口。
- client.connect()：通过设备三元组认证连接阿里云。
- client.publish()：向指定Topic发布数据（如传感器数据）。
- client.subscribe()：订阅控制Topic，接收云端指令。
数据格式：需遵循阿里云物模型定义的JSON结构。

二、腾讯云IoT平台接入

1. 准备工作

注册腾讯云账号
访问腾讯云官网，开通物联网开发平台。
创建项目与设备
- 进入物联网开发平台 → 公共实例 → 创建项目（例如“SmartHome”）。
- 创建产品（如“ESP32_Controller”），定义物模型（如开关、亮度）。
- 创建设备，获取设备证书（ProductID、DeviceName、DeviceSecret）。

2. ESP32代码实现

#include <WiFi.h>  
#include <PubSubClient.h>  // 腾讯云IoT参数  
#define PRODUCT_ID "ABC123XYZ"         // 替换为ProductID  
#define DEVICE_NAME "Tencent_Device01" // 替换为DeviceName  
#define DEVICE_SECRET "T123..."        // 替换为DeviceSecret  // WiFi配置同阿里云示例  // MQTT配置  
const char* mqttServer = PRODUCT_ID ".iotcloud.tencentdevices.com";  
WiFiClient tencentClient;  
PubSubClient mqttClient(tencentClient);  void setup() {  Serial.begin(115200);  connectWiFi();  initTencentMQTT();  
}  void loop() {  if (!mqttClient.connected()) {  reconnectTencent();  }  mqttClient.loop();  
}  // 初始化腾讯云MQTT参数  
void initTencentMQTT() {  mqttClient.setServer(mqttServer, 1883);  mqttClient.setCallback(callback); // 设置消息回调函数  
}  // MQTT重连逻辑  
void reconnectTencent() {  while (!mqttClient.connected()) {  String clientId = PRODUCT_ID + String(DEVICE_NAME);  if (mqttClient.connect(clientId.c_str(), "username", DEVICE_SECRET)) {  Serial.println("Connected to Tencent IoT!");  mqttClient.subscribe("$thing/down/property/" PRODUCT_ID "/" DEVICE_NAME); // 订阅控制Topic  } else {  delay(5000);  }  }  
}  // 接收云端指令的回调函数  
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {  String message;  for (int i=0; i<length; i++) {  message += (char)payload[i];  }  Serial.println("Received: " + message);  // 解析指令（例如控制LED）  if (message.indexOf("\"switch\":1") != -1) {  digitalWrite(2, HIGH); // 假设GPIO2接LED  } else if (message.indexOf("\"switch\":0") != -1) {  digitalWrite(2, LOW);  }  
}

3. 代码解析

Topic格式：腾讯云Topic以$thing开头，如$thing/down/property/{ProductID}/{DeviceName}。
动态注册：需通过DeviceSecret生成连接参数，部分场景需使用动态注册获取DeviceSecret

三、数据上传与远程控制

1. 数据上传流程

传感器数据采集
使用DHT11传感器读取温湿度：

#include <DHT.h>  
#define DHTPIN 4  
#define DHTTYPE DHT11  
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);  void setup() {  dht.begin();  
}  void loop() {  float temperature = dht.readTemperature();  float humidity = dht.readHumidity();  // 将数据上传至云平台（参考前述阿里云/腾讯云代码）  
}

2. 远程控制实现

云端下发指令：通过MQTT订阅Topic接收指令（如开关命令）。
本地执行动作：在回调函数中解析指令并控制GPIO（如点亮LED）。

// 示例：控制GPIO2的LED  
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {  String message = parsePayload(payload, length);  if (message == "LED_ON") {  digitalWrite(2, HIGH);  } else if (message == "LED_OFF") {  digitalWrite(2, LOW);  }  
}