项目实战

一、 项目愿景：让设备上云，像接线一样简单 新的一年，新的计划，我们致力于为工程师、创客及小团队，打造一套开箱即用、稳定可靠的工业物联网数据采集方案。你无需深究复杂的协议栈，只需聚焦业务，即可让传统设备轻松上云。 本项目的核心价值在于： 协议翻译官：打造一个高性能的“中间件”，将底层的Modbus协议（支持RS485/TTL）无缝转换为上层的MQTT协议，打通设备与云端的“最后一公里”。 软硬解耦：不绑定特定硬件。无论是WiFi环境（ESP32）还是4G环境（Cat.1模组），只要具备基本通信能力，软件就能赋予其“智能”，提供极大的硬件选型自由度。 解决技术断层：解决有业务需求但没有研发实力的小团队（如硬件工程师、创客、小厂），本项目提供了一种低成本解决方案。它只需通用开发板，就能实现数据采集和上云，花小钱办大事。 二、 技术架构：三位一体的全栈实现 为确保方案的极致稳定与高度可扩展，我们采用“固件 + 配置工具 + 演示端”的三位一体架构，确保方案的完整性与专业性。 核心固件（“翻译官” - 逻辑版） 固件架构：采用分层架构设计，硬件抽象层隔离具体芯片与通信接口（如RS485/TTL），实现核心逻辑与硬件的解耦；协议栈层实现完整的Modbus协议栈（主/从站，RTU/TCP），并进行高效、健壮的JSON封装；服务层内置MQTT客户端，负责可靠的数据上传、断线重连与本地缓存；配置管理层，通过Rust编写的PC工具下发设备配置，实现软件定义功能。 技术栈：采用C语言开发，优先实现裸机（No OS）逻辑版本，确保在资源受限的MCU上也能稳定运行，降低用户使用门槛。 功能：负责实时采集Modbus寄存器数据（如电压、电流），并根据配置的倍率进行数据转换，最后通过MQTT协议将数据打包上传。 PC配置工具（“指挥官” - Rust版） 技术栈：使用Rust语言开发，利用其内存安全特性，确保配置过程绝对可靠，工具长期运行不崩溃。 功能：提供图形化界面，用户可轻松配置通信模式、寄存器地址、倍率等参数。支持通过串口（USB转TTL） 进行固件刷新与参数下发，解决现场实施难题，无需复杂的网络配置。 数据演示端（“仪表盘”） 技术栈：微信小程序。 功能：扫码即可查看实时数据曲线与数值面板，直观验证数据上云效果，方便现场调试与演示。 三、 当前状态：诚邀你，成为“共创者” 项目正处于核心研发阶段，当前全力攻克裸机版本，实现通信方式支持WiFi和4G的Modbus RTU（串口）协议的稳定性与性能。它适合简单应用，保证运行稳定。我们相信，最好的产品源于真实场景的千锤百炼。 未来会研发通信方式支持LoRa、以太网的Modbus TCP，以及FreeRTOS多任务版，用于解决需要同时处理多路数据采集，复杂业务逻辑的高端场景。 因此，我们发起此次共创计划： 你的支持，将直接转化为测试硬件（ESP32、各类Modbus传感器），用于极限环境下的兼容性验证。 你的设备，可以寄来成为我们的“适配样本”，共同完善设备库。 你的反馈，将直接塑造产品的下一个版本。 四、未来承诺 当固件通过大量真实场景验证，达到工业级稳定标准后，我们将正式申请软著，并启动授权售卖。所有共创阶段的支持者，都将依据历史贡献，获得丰厚的升级折扣与永久优先支持权。 我入驻了爱发电，更多详情内容请查看：https://afdian.com/a/modujson

背景介绍 在我将ESP8266采集代码灌入之后，它已经可以实现自动采集按钮信号了。核心逻辑实现之后，我需要能够连接网络，因为网络是连接MQTT的前置条件。 在连接之前，我需要将路由器的WIFI密码告知ESP8266芯片，这不同于Debug的时候，在代码内固定填写WIFI账号密码。我需要动态的获取并写入到ESP8266芯片。 网络配置有很多种方式，我选择了SoftAP配网，虽然配置有点繁琐，但这是一种很可靠的配网方案，兼容性极高，不依赖手机硬件的特殊协议。 准确来说，这不应该算是一个项目，但因为它具有通用性和一点实用性。我决定把它记录下来，可以方便地应用到我的其它项目中。 Soft配网原理 初始化模式：ESP8266 启动后进入 WIFI_AP_STA 模式。它会开启一个无密码（或已知密码）的热点（AP），并运行一个轻量级的 Web 服务器（HTTP Server）。 通道建立：手机通过小程序或系统设置连接到该热点。此时手机与 ESP8266 处于同一个局域网内。 数据交互：小程序通过 HTTP Post 请求将目标 WiFi 的 SSID 和 Password 发送给 ESP8266 的固定接口（如 /config）。 校验与切换：ESP8266 收到参数后，尝试作为客户端（STA）连接路由器。如果连接成功，则关闭 AP 热点，保存参数到 Flash；如果失败，则返回错误信息并维持 AP 状态。 ESP8266端核心代码（Arduino IDE） 在Arduino IDE打开项目后，需要安装ESP8266 WebServer库。这个库提供了Web服务，可以接收其它HTTP客户端的连接。 以下代码实现了一个非常简单的Web服务，它监听/config接口并能够接收WIFI信息，以及接收之后可以本地存储，实现动态配置的功能。 注意：当存储在本地之后，下次启动可以直接使用。而不需要重新配置。 #include <ESP8266WiFi.h> #include <ESP8266WebServer.h> // 定义AP热点的名称 const char* ap_ssid = "ESP8266_Config_Device"; ESP8266WebServer server(80); void handleConfig() { if (server.hasArg("ssid") && server.hasArg("pass")) { String target_ssid = server.arg("ssid"); String target_pass = server.arg("pass"); // 确保这里是 pass // 1. 先回复小程序，否则一旦开始连WiFi，AP就会失效，小程序收不到回复会报错 server.sendHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*"); server.send(200, "text/plain", "SUCCESS"); Serial.println("配置信息已收到，准备连接..."); // 2. 延迟一下再连接，给 HTTP 响应留出传输时间 delay(1000); WiFi.begin(target_ssid.c_str(), target_pass.c_str()); int counter = 0; while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && counter < 20) { // 等待10秒 delay(500); Serial.print("."); counter++; } if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { Serial.println("\nWiFi连接成功!"); WiFi.mode(WIFI_STA); // 关闭AP模式，切换为STA模式 WiFi.setAutoConnect(true); WiFi.persist(true); // 将账号密码永久保存到Flash } else { Serial.println("\n连接失败，请检查账号密码"); // 保持AP模式，等待下次尝试 } } else { server.send(400, "text/plain", "FAIL: Missing Params"); } } void setup() { Serial.begin(115200); // 设置为AP+STA模式 WiFi.mode(WIFI_AP_STA); WiFi.softAP(ap_ssid); Serial.println("AP热点已启动，IP地址: " + WiFi.softAPIP().toString()); // 注册接口 server.on("/config", HTTP_POST, handleConfig); server.begin(); Serial.println("HTTP服务器已启动"); } void loop() { server.handleClient(); // 如果连接成功，可以根据需要在这里处理业务逻辑 if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { static bool connected_msg = false; if (!connected_msg) { Serial.println("设备已联网，IP: " + WiFi.localIP().toString()); connected_msg = true; } } } 参考上面的原理，设备上电之后，启动AP模式，接收配置，这个时候可以通过指示灯来显示状态。接收完毕后，可以正常连接到WIFI，则将WIFI配置信息保存到本地并进入核心业务逻辑。 ...