帶MKR WiFi 1010的書(shū)呆子

描述

如果你有一只物聯(lián)網(wǎng)寵物，它會(huì)吃什么？當(dāng)然是 WiFi SSID！

Nerd 是一種無(wú)線電子寵物，通過(guò)收集 WiFi SSID 以及一些休息和陽(yáng)光來(lái)生存。為了讓它茁壯成長(zhǎng)，你必須平衡離線和在線模式以及明暗，以確保它有一個(gè)適當(dāng)?shù)娜粘ｏ嬍?- 睡眠 - 書(shū)呆子例程。如果它長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有連接 WiFi，它會(huì)使用其內(nèi)置的壓電揚(yáng)聲器以摩爾斯電碼發(fā)送 SOS。脫機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，蜂鳴聲越多。

簡(jiǎn)而言之

Nerd 每半小時(shí)醒來(lái)一次，掃描它周?chē)?a href='http://srfitnesspt.com/v/tag/1722/' target='_blank' class='arckwlink_none'>網(wǎng)絡(luò)。如果它檢測(cè)到新網(wǎng)絡(luò)，它將存儲(chǔ)它們并以低功耗模式返回睡眠狀態(tài)（以節(jié)省電池壽命）。否則它會(huì)通過(guò)蜂鳴器發(fā)出噪音來(lái)抱怨，直到你喂它或把它放在黑暗中。它還會(huì)通過(guò)連接到您的 wifi 網(wǎng)絡(luò)了解它何時(shí)在家。當(dāng)在家時(shí)，書(shū)呆子將能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)并獲取當(dāng)前時(shí)間和日期。如果超過(guò)兩天不喂食，它會(huì)急劇死亡，發(fā)出很大的聲音。

成分

• 紅綠燈
• 光電晶體管
• 蜂鳴器
• 電池
• 220歐姆電阻

學(xué)習(xí)目標(biāo)

• 管理完整的 WiFi 功能
• 在閃存中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)
• 管理時(shí)間和實(shí)時(shí)時(shí)鐘
• 管理低功耗模式

想知道更多？

本教程是讓您熟悉 MKR1010 和物聯(lián)網(wǎng)的一系列實(shí)驗(yàn)的一部分。所有實(shí)驗(yàn)都可以使用 MKR IoT Bundle 中包含的組件來(lái)構(gòu)建。

• 帶 MKR WiFi 1010 的我愛(ài)你枕頭
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• 巴甫洛夫的貓與 MKR WiFi 1010
• 帶 MKR WiFi 1010 的書(shū)呆子
• 帶 MKR WiFi 1010 的工廠通訊器

設(shè)置董事會(huì)

為了實(shí)現(xiàn)所有功能，我們將使用以下庫(kù)：

• WiFiNINA //連接到互聯(lián)網(wǎng)并掃描網(wǎng)絡(luò)
• FlashStorage // 保存值，這樣它們就不會(huì)在每次重啟時(shí)被刪除
• RTCZero // 管理時(shí)間觸發(fā)事件
• ArduinoLowPower // 節(jié)省電池電量
• WiFiUdp // 從互聯(lián)網(wǎng)獲取時(shí)間和日期

您可以按照本指南中的說(shuō)明從庫(kù)管理器下載它們。

掃描 WiFi 網(wǎng)絡(luò)

書(shū)呆子渴望網(wǎng)絡(luò)！掃描網(wǎng)絡(luò)非常簡(jiǎn)單， 只需上傳此示例草圖或轉(zhuǎn)到> 示例 > WiFiNINA > ScanNetworksAdvanced以獲得更擴(kuò)展的版本。

#include 
#include 
void setup()
 {
  //Initialize serial and wait for port to open:
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
  }  // scan for existing networks:
  Serial.println();
  Serial.println("Scanning available networks...");
  listNetworks();
 }
 void loop()
 {
  delay(10000);  // scan for existing networks:
  Serial.println("Scanning available networks...");
  listNetworks();
 }
 void listNetworks()
 {  // scan for nearby networks:
  Serial.println("** Scan Networks **");
  int numSsid = WiFi.scanNetworks();
  if (numSsid == -1)
  {
    Serial.println("Couldn't get a WiFi connection");
    while (true);
  }  // print the list of networks seen:
  Serial.print("number of available networks: ");
  Serial.println(numSsid);
  // print the network number and name for each network found:
  for (int thisNet = 0; thisNet < numSsid; thisNet++) {
    Serial.print(thisNet + 1);
    Serial.print(" SSID: ");
    Serial.println(WiFi.SSID(thisNet));
    Serial.flush();
  }
  Serial.println();
 } 

在閃存中存儲(chǔ)值

你肯定不希望 Nerd 每次沒(méi)電時(shí)都死掉！為了避免這種行為，我們將在閃存中保存一些變量（如食物量），以便即使在電路板轉(zhuǎn)動(dòng)后也可以檢索它們關(guān)閉并再次打開(kāi)。您可以通過(guò)以下方式了解基本功能：

示例 > FlashStorage > FlashStoreAndRetrieve

我們將保存網(wǎng)絡(luò)的名稱，以便 Nerd 只吃一次，我們還將使用保存這些 SSID 的數(shù)組來(lái)計(jì)算它白天吃的食物量。保存在閃存中的值將保留下來(lái)重置電路板但不上傳新草圖。每次上傳新草圖時(shí)，閃存也會(huì)被清空。此草圖將掃描網(wǎng)絡(luò)并將 SSID 保存在閃存中。

#include 
#include 
#include 
#define MAGIC_NUMBER 0x7423  // arbitrary number to double check the saved SSID 
#define MaxNet 30  // max amount of network to be saved  
int PosToBeSaved = 0; // Variable used to navigate the array of networks 
int daily_amount_of_food = 12; // The amount of food per day needed to survive 
// Struct of variable to be saved in flash memory 
typedef struct {
  int magic;
  boolean valid[MaxNet];
  char SSIDs[MaxNet][100];
 } Networks;
 FlashStorage(my_flash_store, Networks);
 Networks values;
 void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while(!Serial); // wait until the Serial montior has be opened
  delay(2000);
  values = my_flash_store.read();
  if (values.magic == MAGIC_NUMBER) { // If token is correct print saved networks
    Serial.println("saved data:");
    Serial.println("");
    for (int a = 0; a < MaxNet; a++) {
      if (values.valid[a]) {
        Serial.println(values.SSIDs[a]);
      } else {
        PosToBeSaved = a;
      }
    }
  }
 }
 void loop() {  // Temporarly save the number of networks
  int networks_already_saved = PosToBeSaved;
  getNetwork();
  if (PosToBeSaved >= daily_amount_of_food) {
    Serial.println("Enough food for today");
  }
  delay(5000);
 }
 // Feed the Nerd with networks's SSID
 void getNetwork() {  // scan for nearby networks:
  Serial.println("\n*Scan Networks*\n");
  int numSsid = WiFi.scanNetworks();
  delay(1000);
  if (numSsid == -1)  {
    Serial.println("There are no WiFi networks here..");
  } else {
    Serial.print("number of available networks: ");
    Serial.println(numSsid);
    // print the network number and name for each network found:
    for (int thisNet = 0; thisNet < numSsid; thisNet++) {
      Serial.print("SSID: ");
      Serial.println(WiFi.SSID(thisNet));
      delay(500);
      char* net = WiFi.SSID(thisNet);
      bool canBeSaved = true;
      // check if the network has already been saved
      for (int a = 0; a < PosToBeSaved ; a++) {
        if (values.valid[a]) {
          if (strncmp(net, values.SSIDs[a], 100) == 0 || strnlen(net, 100) == 0) {
            Serial.println("Not saved");
            canBeSaved = false;
          }
        }
      }
      // Store ssid name
      if (canBeSaved && PosToBeSaved < MaxNet) {
        if (strlen(net) + 1 < 100 && strlen(net) > 0) {
          memset(values.SSIDs[PosToBeSaved], 0, sizeof(values.SSIDs[PosToBeSaved])); // set all characters to zero
          memcpy(values.SSIDs[PosToBeSaved], net, strlen(net) + 1); // copy "net" to values.SSDs[thisNet]
          values.valid[PosToBeSaved] = true;
          values.magic = MAGIC_NUMBER;
          my_flash_store.write(values);
          Serial.println(String(values.SSIDs[PosToBeSaved]) + " saved in position " + String(PosToBeSaved));
          PosToBeSaved ++;
        }
        else {
          Serial.println(" network skipped");
        }
      }
    }
  }
 } 

請(qǐng)注意我們?nèi)绾味x可以保存的最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)量，以避免內(nèi)存空間問(wèn)題：

#define MaxNet 30  
int PosToBeSaved = 0; 

已用于導(dǎo)航保存網(wǎng)絡(luò)名稱的數(shù)組并測(cè)量已經(jīng)吃掉的食物量。

管理時(shí)間

我們可以將實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (RTC) 的功能與 WiFi 相結(jié)合，以獲取當(dāng)前時(shí)間和日期，然后設(shè)置電路板的內(nèi)部時(shí)鐘。通過(guò)這種方式，我們可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)觸發(fā)基于時(shí)間的事件，而無(wú)需使用millis()將毫秒轉(zhuǎn)換為天時(shí)可能會(huì)很棘手的功能。我們將從網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP) 時(shí)間服務(wù)器獲取時(shí)間，然后設(shè)置 RTC用它。請(qǐng)注意，收到的時(shí)間采用紀(jì)元格式，即自 1970 年 1 月 1 日以來(lái)的秒數(shù)。您可以從示例 > WiFiNINA> WiFiUdpNtpClient運(yùn)行基本草圖在下面的草圖中，我們將所有內(nèi)容放在一起：掃描網(wǎng)絡(luò)功能和時(shí)間相關(guān)的。

• bool atHome = false; 用于觸發(fā) WiFi 連接，因此請(qǐng)求服務(wù)器獲取時(shí)間。
• check_home() 用于掃描所有可用網(wǎng)絡(luò)，并查看其中一個(gè)是否是家庭 WiFi 網(wǎng)絡(luò)。
• connect_WiFi()然后調(diào)用，它會(huì)將開(kāi)發(fā)板連接到 WiFi，觸發(fā)對(duì)服務(wù)器的請(qǐng)求并打印當(dāng)前時(shí)間。
• rtc.setEpoch(epoch + GMT);用于以紀(jì)元格式的當(dāng)前時(shí)間啟動(dòng) RTC，修改 GMT 變量以將時(shí)間調(diào)整為您當(dāng)前的時(shí)區(qū)。

#include 
#include 
#include 
#define MAGIC_NUMBER 0x7423  // arbitrary number to double check the saved SSID 
#define MaxNet 30  // max amount of network to be saved  
int PosToBeSaved = 0; // Variable used to navigate the array of networks 
int daily_amount_of_food = 12; // The amount of food per day needed to survive 
// Struct of variable to be saved in flash memory 
typedef struct {
  int magic;
  boolean valid[MaxNet];
  char SSIDs[MaxNet][100];
 } Networks;
 FlashStorage(my_flash_store, Networks);
 Networks values;
 void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while(!Serial); // wait until the Serial montior has be opened
  delay(2000);
  values = my_flash_store.read(); // Read values from flash memory
  if (values.magic == MAGIC_NUMBER) {
    Serial.println("saved data:");
    Serial.println("");
    for (int a = 0; a < MaxNet; a++) {
      if (values.valid[a]) {
        Serial.println(values.SSIDs[a]);
      } else {
        PosToBeSaved = a;
      }
    }
  }
 }
 void loop() {  // Temporarly save the number of networks
  int networks_already_saved = PosToBeSaved;
  getNetwork();
  if (PosToBeSaved >= daily_amount_of_food) {
    Serial.println("Enough food for today");
  }
  delay(5000);
 }
 // Feed the Nerd with networks's SSID 
void getNetwork() {  // scan for nearby networks:
  Serial.println("\n*Scan Networks*\n");
  int numSsid = WiFi.scanNetworks();
  delay(1000);
  if (numSsid == -1)  {
    Serial.println("There are no WiFi networks here..");
  } else {
    Serial.print("number of available networks: ");
    Serial.println(numSsid);
    // print the network number and name for each network found:
    for (int thisNet = 0; thisNet < numSsid; thisNet++) {
      Serial.print("SSID: ");
      Serial.println(WiFi.SSID(thisNet));
      delay(500);
      char* net = WiFi.SSID(thisNet);
      bool canBeSaved = true;
      // check if the network has already been saved
      for (int a = 0; a < PosToBeSaved ; a++) {
        if (values.valid[a]) {
          if (strncmp(net, values.SSIDs[a], 100) == 0 || strnlen(net, 100) == 0) {
            Serial.println("Not saved");
            canBeSaved = false;
          }
        }
      }
      // Store ssid name
      if (canBeSaved && PosToBeSaved < MaxNet) {
        if (strlen(net) + 1 < 100 && strlen(net) > 0) {
          memset(values.SSIDs[PosToBeSaved], 0, sizeof(values.SSIDs[PosToBeSaved]));
          memcpy(values.SSIDs[PosToBeSaved], net, strlen(net) + 1);
          values.valid[PosToBeSaved] = true;
          values.magic = MAGIC_NUMBER;
          my_flash_store.write(values);
          Serial.println(String(values.SSIDs[PosToBeSaved]) + " saved in position " + String(PosToBeSaved));
          PosToBeSaved ++;
        }
        else {
          Serial.println(" network skipped");
        }
      }
    }
  }
 } 

實(shí)現(xiàn)當(dāng)前時(shí)間允許我們使用像這樣的簡(jiǎn)單函數(shù)來(lái)管理 Nerd 的生死：

 if(rtc.getEpoch() - values.last_time_fed >= 86400*2){
 // complain and eventually die :(
 } 

其中86400是一天中的秒數(shù)， 是書(shū)呆子最后一次被喂食的紀(jì)元格式values.last_time_fed 時(shí)間的存儲(chǔ)值，并以紀(jì)元格式返回當(dāng)前時(shí)間。rtc.getEpoch()

低功耗模式

我們可以使用低功耗模式讓我們的電路板進(jìn)入睡眠狀態(tài)。這意味著它將禁用大部分功能（包括 WiFi）以節(jié)省電池電量。由于我們希望書(shū)呆子定期醒來(lái)，我們可以輕松設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器：

#include "ArduinoLowPower.h" 
int sleeping_time = 5000; // 5 seconds 
bool awake = true;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  LowPower.attachInterruptWakeup(RTC_ALARM_WAKEUP, WakeUp, CHANGE);
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
 }
 void loop() {
  if (awake) {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
    delay(500);
  }
  awake = false;
  Serial.println("going to sleep");
  LowPower.sleep(sleeping_time);
 }
 void WakeUp() {
  Serial.println("awake");
  awake = true;
 } 

請(qǐng)注意，該WakeUp()函數(shù)附加到中斷，這意味著它不能包含任何包含延遲的代碼。但是我們可以設(shè)置 s 布爾變量 so 來(lái)觸發(fā)循環(huán)中的事件。