1. 前言

??在這個(gè)智能硬件和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，MicroPython和樹莓派PICO正以其獨(dú)特的優(yōu)勢引領(lǐng)著嵌入式開發(fā)的新潮流。MicroPython作為一種精簡優(yōu)化的Python 3語言，為微控制器和嵌入式設(shè)備提供了高效開發(fā)和簡易調(diào)試的

??當(dāng)我們結(jié)合WIZnet W5100S/W5500網(wǎng)絡(luò)模塊，MicroPython和樹莓派PICO的開發(fā)潛力被進(jìn)一步放大。這兩款模塊都內(nèi)置了TCP/IP協(xié)議棧，使得在嵌入式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接變得更加容易。無論是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制，還是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，它們都提供了強(qiáng)大的支持。

??本章我們將以WIZnet W5100S為例，以MicroPython的開發(fā)方式，連接至OneNET的HTTP服務(wù)器上，并定時(shí)通過POST上傳DHT11溫濕度傳感器采集的溫濕度信息，再通過GET獲取溫濕度信息。

2. 平臺(tái)操作流程

2.1 創(chuàng)建設(shè)備

??首先進(jìn)入開發(fā)者中心，在多協(xié)議接入的HTTP界面下創(chuàng)建好產(chǎn)品以及設(shè)備，然后添加apikey。

注意：如果您登錄之后并沒有多協(xié)議接入這個(gè)選項(xiàng)，則需先進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證。

2.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)流模板

在數(shù)據(jù)流模板界面創(chuàng)建溫度和濕度的數(shù)據(jù)流模板。

3. WIZnet以太網(wǎng)芯片

WIZnet 主流硬件協(xié)議棧以太網(wǎng)芯片參數(shù)對(duì)比

• W5100S/W6100 支持 8bit數(shù)據(jù)總線接口，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度會(huì)優(yōu)于W5500。
• W6100 支持IPV6，與W5100S 硬件兼容，若已使用W5100S的用戶需要支持IPv6，可以Pin to Pin兼容。
• W5500 擁有比 W5100S更多的 Socket數(shù)量以及發(fā)送與接收緩存

相較于軟件協(xié)議棧，WIZnet的硬件協(xié)議棧以太網(wǎng)芯片有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 硬件TCP/IP協(xié)議棧：WIZnet的硬件協(xié)議棧芯片提供了一種硬件實(shí)現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議棧，這種硬件實(shí)現(xiàn)的協(xié)議棧比軟件實(shí)現(xiàn)的協(xié)議棧具有更好的性能和穩(wěn)定性。
2. 不需要額外的嵌入式系統(tǒng)軟件棧和內(nèi)存資源：由于所有的以太網(wǎng)傳輸和接收操作都由獨(dú)立的以太網(wǎng)控制器處理，因此不需要額外的嵌入式系統(tǒng)軟件棧和內(nèi)存資源。
3. 抵抗網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化和DDoS攻擊：與易受網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化和DDoS攻擊影響的軟件TCP/IP協(xié)議棧相比，硬件協(xié)議棧芯片能夠提供更穩(wěn)定的以太網(wǎng)性能。
4. 適用于低規(guī)格的嵌入式系統(tǒng)：即使在低規(guī)格的嵌入式系統(tǒng)中，使用WIZnet的硬件協(xié)議棧芯片也可以比使用軟件TCP/IP協(xié)議棧的高規(guī)格系統(tǒng)顯示出更高效的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作性能。

4. 示例講解以及使用

4.1 程序流程圖

4.2 測試準(zhǔn)備

軟件：

• Thonny
• OneNET平臺(tái)

硬件：

• W5100S IO模塊 + RP2040 樹莓派Pico開發(fā)板 或者 WIZnet W5100S-EVB-Pico開發(fā)板
• DHT11溫濕度傳感器
• Micro USB 接口的數(shù)據(jù)線
• 網(wǎng)線

4.3 連接方式

• 通過數(shù)據(jù)線連接PC的USB口
• 當(dāng)使用W5100S/W5500 IO模塊連接RP2040時(shí)
  • RP2040 GPIO 16 <----> W5100S/W5500 MISO
  • RP2040 GPIO 17 <----> W5100S/W5500 CS
  • RP2040 GPIO 18 <----> W5100S/W5500 SCK
  • RP2040 GPIO 19 <----> W5100S/W5500 MOSI
  • RP2040 GPIO 20 <----> W5100S/W5500 RST
• DHT11連接RP2040
  • RP2040 GPIO 2 <----> DHT11 data
  • RP2040 3V3 <----> DHT11 VCC
  • RP2040 GND <----> DHT11 GND
• 通過網(wǎng)線直接連接PC網(wǎng)口（或：PC和設(shè)備都通過網(wǎng)線連接交換機(jī)或路由器LAN口）

4.4 相關(guān)代碼

??我們直接打開http_client.onenet.py文件。

第一步：可以看到在w5x00_init()函數(shù)中，進(jìn)行了SPI的初始化。以及將spi相關(guān)引腳和復(fù)位引腳注冊(cè)到庫中，后續(xù)則是激活網(wǎng)絡(luò)，并使用DHCP配置網(wǎng)絡(luò)地址信息，當(dāng)DHCP失敗時(shí)，則配置靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)地址信息。當(dāng)未配置成功時(shí)，會(huì)打印出網(wǎng)絡(luò)地址相關(guān)寄存器的信息，可以幫助我們更好的排查問題。

第二步：打開定時(shí)器，例程設(shè)定是5秒觸發(fā)一次。

第三步：觸發(fā)定時(shí)器之后，會(huì)進(jìn)入到request()函數(shù)，在這個(gè)函數(shù)中，首先會(huì)進(jìn)行校準(zhǔn)傳感器，然后先通過POST的方式把溫濕度信息上傳到平臺(tái)上，再通過GET的方式獲取剛剛上傳的溫濕度信息，再通過串口打印出來。

需注意：要將程序中的apiaddress替換成您的HTTP api地址，將apikey替換成您的HTTP APIKey

from usocket import socket
from machine import Pin,SPI,Timer
import dht
import urequests
import network
import time

#Timer-related definitions
message_interval = 5
timer_1s_count =  0
tim = Timer()

#HTTP of OneNET
apiaddress = "http://api.heclouds.com/devices/1168040732"
apikey = "fh=hneBwiD6m4o4X==1u=Q6HXp8="


#DHT11 definitions
pin = Pin(2,Pin.OUT)
sensor = dht.DHT11(pin)

"""
W5x00 chip initialization.
 
param: None
returns: None

"""
def w5x00_init():
    spi=SPI(0,2_000_000, mosi=Pin(19),miso=Pin(16),sck=Pin(18))
    nic = network.WIZNET5K(spi,Pin(17),Pin(20)) #spi,cs,reset pin
    nic.active(True)
    
    try:
        #DHCP
        print("\r\nConfiguring DHCP")
        nic.ifconfig('dhcp')
    except:
        #None DHCP
        print("\r\nDHCP fails, use static configuration")
        nic.ifconfig(('192.168.1.20','255.255.255.0','192.168.1.1','8.8.8.8'))#Set static network address information
    
    #Print network address information
    print("IP         :",nic.ifconfig()[0])
    print("Subnet Mask:",nic.ifconfig()[1])
    print("Gateway    :",nic.ifconfig()[2])
    print("DNS        :",nic.ifconfig()[3],"\r\n")
    
    #If there is no network connection, the register address information is printed
    while not nic.isconnected():
        time.sleep(1)
        print(nic.regs())

"""
POST submission data and GET request data.
 
param: None
returns: None

"""
def request():
    sensor.measure()
    r= urequests.request('POST',apiaddress+'/datapoints',headers={"api-key":apikey},json={'datastreams':[{'id':'CurrentTemperature','datapoints':[{'value':sensor.temperature()}]},{'id':'CurrentHumidity','datapoints':[{'value':sensor.humidity()}]}]})
    if not r:
        print('spreadsheet: no response received')
    print("\r\npost response:",r.json())
    r = None
    r = urequests.request('GET',apiaddress+'/datapoints',headers={"api-key":apikey})
    if r.status_code == 200:
        print("get request succ\r\n",r.text)
    else:
        print("get request error")

"""
1-second timer callback function.
 
param1: class timer
returns: None

"""
def tick(timer):
    global timer_1s_count
    timer_1s_count += 1
    if timer_1s_count >= message_interval:
           timer_1s_count = 0
           request()
           
def main():
    print("WIZnet chip HTTP Client of OneNET example")
    w5x00_init()
    tim.init(freq=1, callback=tick)
    while True:
        time.sleep(1)

if __name__ == "__main__":
    main()

其中還需要用到urequests.py庫，代碼如下：

import usocket

class Response:

    def __init__(self, f):
        self.raw = f
        self.encoding = "utf-8"
        self._cached = None

    def close(self):
        if self.raw:
            self.raw.close()
            self.raw = None
        self._cached = None

    @property
    def content(self):
        if self._cached is None:
            try:
                self._cached = self.raw.recv(4096)
            finally:
                self.raw.close()
                self.raw = None
        return self._cached

    @property
    def text(self):
        return str(self.content, self.encoding)

    def json(self):
        import ujson
        return ujson.loads(self.content)


def request(method, url, data=None, json=None, headers={}, stream=None):
    try:
        proto, dummy, host, path = url.split("/", 3)
    except ValueError:
        proto, dummy, host = url.split("/", 2)
        path = ""
    if proto == "http:":
        port = 80
    elif proto == "https:":
        import ussl
        port = 443
    else:
        raise ValueError("Unsupported protocol: " + proto)

    if ":" in host:
        host, port = host.split(":", 1)
        port = int(port)

    ai = usocket.getaddrinfo(host, port, 0, usocket.SOCK_STREAM)
    ai = ai[0]

    s = usocket.socket(ai[0], ai[1], ai[2])
    try:
        s.connect(ai[-1])
        if proto == "https:":
            s = ussl.wrap_socket(s, server_hostname=host)
        s.write(b"%s /%s HTTP/1.0\r\n" % (method, path))
        if not "Host" in headers:
            s.write(b"Host: %s\r\n" % host)
        # Iterate over keys to avoid tuple alloc
        for k in headers:
            s.write(k)
            s.write(b": ")
            s.write(headers[k])
            s.write(b"\r\n")
        if json is not None:
            assert data is None
            import ujson
            data = ujson.dumps(json)
            s.write(b"Content-Type: application/json\r\n")
        if data:
            s.write(b"Content-Length: %d\r\n" % len(data))
        s.write(b"\r\n")
        if data:
            s.write(data)

        l = s.readline()
        #print(l)
        l = l.split(None, 2)
        status = int(l[1])
        reason = ""
        if len(l) > 2:
            reason = l[2].rstrip()
        while True:
            l = s.readline()
            if not l or l == b"\r\n":
                break
            #print(l)
            if l.startswith(b"Transfer-Encoding:"):
                if b"chunked" in l:
                    raise ValueError("Unsupported " + l)
            elif l.startswith(b"Location:") and not 200 <= status <= 299:
                raise NotImplementedError("Redirects not yet supported")
    except OSError:
        s.close()
        raise

    resp = Response(s)
    resp.status_code = status
    resp.reason = reason
    return resp


def head(url, **kw):
    return request("HEAD", url, **kw)

def get(url, **kw):
    return request("GET", url, **kw)

def post(url, **kw):
    return request("POST", url, **kw)

def put(url, **kw):
    return request("PUT", url, **kw)

def patch(url, **kw):
    return request("PATCH", url, **kw)

def delete(url, **kw):
    return request("DELETE", url, **kw)

4.5 燒錄驗(yàn)證

要測試以太網(wǎng)示例，必須將開發(fā)環(huán)境配置為使用Raspberry Pi Pico。

• 所需的開發(fā)環(huán)境
  • Thonny
• 如果你必須編譯MicroPython，則必須使用Linux或Unix環(huán)境。

第一步：將程序復(fù)制到Thonny中，然后選擇環(huán)境為Raspberry Pi Pico

第二步：將urequests.py這個(gè)庫文件保存到樹莓派Pico開發(fā)板中

第二步：運(yùn)行http_client_onenet.py程序，可以在OneNET平臺(tái)上看到上報(bào)的傳感器信息。

注意：因?yàn)镸icroPython的print函數(shù)是啟用了stdout緩沖的，所以有時(shí)候并不會(huì)第一時(shí)間打印出內(nèi)容。

5. 注意事項(xiàng)

• 如果采用的是WIZnet的W5500來實(shí)現(xiàn)本章的示例，則只需燒錄W5500的固件并運(yùn)行示例程序即可。

6. 相關(guān)鏈接

WIZnet官網(wǎng)

本章例程鏈接

想了解更多，評(píng)論留言哦！文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-774425.html

到了這里，關(guān)于九、W5100S/W5500+RP2040之MicroPython開發(fā)＜HTTP&OneNET示例＞的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！