RYMCU

一个漂亮的数据采集+渲染解决方案

ychost 2 年前
# 采集 # MCU # InfluxDB # Grafana

目的

MCU 采集到的数据能够直接渲染出来，不需要与前端、后端进行对接，而是直接渲染，效果图如下

效果

image.png

准备

  1. 单片机一块，AT89C52RC 即可
  2. WIFi 通讯模块，Esp8266
  3. 数据存储，InfluxDB（建议 Docker 版本）
  4. 数据渲染，Grafana（建议 Docker 版本）

链路

链路如下，其中整个服务端仅需要部署 InfluxDB + Grafana 即可，无需任何代码，相关参考文档

注：InfluxDB 默认提供了 HTTP RESTful API，HTTP 协议 就是 TCP 的文字，所以直接通过 TCP 就能上报 HTTP 数据

image.png

相关细节

Esp8266 操作比较简单，连接上单片机后基本就是对串口的操作，网上也有很多资料这里仅列举几项关键说明

  1. 需要修改的宏

    // WiFi ssid 和 password
#define WIFI_CMD_CONNECT_ROUTER "AT+CWJAP_DEF="SSID","PASSWORD"rn"
// InfluxDB 所在的 TCP 服务，默认是 8086端口
#define WIFI_CMD_TCP_SERVER "AT+CIPSTART="TCP","192.168.50.11",8086rn"
// InfluxDB HTTP 请求里面的 Host 字段
#define WIFI_HTTP_INFLUXDB_HOST "192.168.50.11:8086"

  2. 默认波特率为 115200，仅能使用定时器 2 才支持，初始化如下：

    /**
 * 通过定时器 2 来初始化 esp8266，波特率 115200
 */
void wifi_init_timer2()
{
    SCON = 0x50;
    TH2 = 0xFF;
    TL2 = 0xFD;
    RCAP2H = 0xFF;
    RCAP2L = 0xFD;
    TCLK = 1;
    RCLK = 1;
    C_T2 = 0;
    EXEN2 = 0;
    TR2 = 1;
    ES = 1;
}

  3. InfluxDB 的写入格式如下：

    可以先用串口往 PC 上面调试，PC 复制转发 TCP 给 InfluxDB 查看效果

    POST /write?db=telegraf HTTP/1.1
Host: 192.168.50.11:8086
Content-Length: 42

embedded,mcu=c51,name=temperature value=10

  4. 代码里面是通过按键模拟事件上传的随机数

    /**
 * 模拟采集，并上传数据
 */
void mock_data_post(u8 event_type, u8 key_code)
{

	WifiPost xdata mock_post;
	char xdata mock_value_str[4];
	char xdata mock_name_str[5] = "btn_";
	int xdata mock_value = 0;
	mock_name_str[4] = '0' + key_code;
	// 0-key_code*100 的随机数
	// random_seeds 调度器每扫描一次就 +1
	mock_value = random_seeds % ((key_code + 1) * 100);
	sprintf(mock_value_str, "%d", mock_value);

	mock_post.host = WIFI_HTTP_INFLUXDB_HOST;
	mock_post.path = WIFI_HTTP_INFLUXDB_WRITE_PATH;
	mock_post.content_type = NULL_STR;
	mock_post.body = NULL_STR;
	mock_post.influx_db_measure_name = mock_name_str;
	mock_post.influx_db_measure_value = mock_value_str;
	wifi_exec_post(&mock_post);
}

  5. 经测试，并不是每次都能读到 Esp8266 响应的 OK，所以用亮灯警告，比如连接 TCP 服务器的时候，用 0 号 Led 告警，告警并不代表没连上

    /**
 * 连接指定的服务器，会自动进入透传模式
 * @param server 服务器地址
 */
bool wifi_connect_tcp_server(char code *server)
{
    bool is_ok = false;
    is_ok = wifi_exec_cmd(server, WIFI_RESP_OK, 11000);
    if (!is_ok)
    {
        // wifi 连接 tcp 服务器失败
        led_light_one(0);
    }
    // 进入透传模式
    is_ok &= wifi_enter_auto_trans();
    return is_ok;
}

/**
 * wifi 执行命令
 * @param cmd AT 命令
 * @param resp_ok AT 命令响应 ok 的字符串
 * @param delay_ms 执行命令等待多久延迟才获取响应数据
 */
bool wifi_exec_cmd(char *cmd, char *resp_ok, u16 delay_ms)
{
    bool is_ok = false;
    wifi_response_clear();
    wifi_send_cmd(cmd);
    soft_delay_ms(delay_ms);
    is_ok = string_contains(wifi_response.bytes, resp_ok);
    wifi_response_clear();
    return is_ok;
}

  6. Esp8266 模块的初始化，调用一次即可，通过 led 来标识步骤异常

    /**
 * wifi 首次初始化配置，仅需调用一次
 */
void wifi_first_init()
{

    // 1. 测试响应
    if (!wifi_exec_cmd(WIFI_CMD_TEST, WIFI_RESP_OK, 2000))
    {
        led_light_one(0);
        return;
    }

    // 2. 设置工作模式 STA+AP
    if (!wifi_exec_cmd(WIFI_CMD_MODE_STA, WIFI_RESP_OK, 2000))
    {
        led_light_one(3);
        return;
    }

    // 3. 连接路由器
    if (!wifi_exec_cmd(WIFI_CMD_CONNECT_ROUTER, WIFI_RESP_OK, 10000))
    {
        led_light_one(5);
        return;
    }

    // 4. 设置自动连接路由器
    if (!wifi_exec_cmd(WIFI_CMD_AUTO_CONN, WIFI_RESP_OK, 2000))
    {
        led_light_one(7);
        return;
    }
    // 5. 配置成功点亮所有 LED
    P1 = 0x00;
}

  7. HTTP POST 结构体

    /**
 * Post 请求结构体
 */
typedef xdata struct
{
    /**
     * 请求的服务器地址，比如 192.168.50.11:8086
     */
    char *host;
    /**
     * 请求路由
    */
    char *path;

    /**
     * body 内容，body 和 influx_xxx 二选一，优先 body
     */
    char *body;

    /**
     * 往 influxdb 写入的 name
     */
    char *influx_db_measure_name;

    /**
     * 往 influxDB 写入的 value
     */
    char *influx_db_measure_value;

    /**
     * text/plain  application/json 等等
     */
    char *content_type;
} WifiPost;

  8. 构建 HTTP POST 请求 的相关逻辑如下

    /**
 * 透传模式下发送数据
 */
void wifi_auto_trans(char *package)
{
    wifi_send_cmd(package);
}

/**
 * 操作 influx post api
 * 
 * POST /write?db=mcu HTTP/1.1
 * Host: 192.168.50.11:8086
 * Content-Type:text/plain
 * Content-Length:59
 * 
 * weather,mcu=c51,measure_name=temperature,region=hz value=10
 * 
 * @param post 请求结构体
 */
void wifi_exec_post(void xdata *param)
{
    // 1. 优先取 post->body
    WifiPost xdata *post = (WifiPost *)param;
    bool body_clear = false;
    char *body = post->body;
    // sprintf 仅支持 int
    int content_len = 0;
    char content_len_str[3];
    //2. 其次取 influxdb 写入
    if (string_len(body) == 0)
    {
        body = wifi_influx_write_body(post->influx_db_measure_name, post->influx_db_measure_value);
        body_clear = true;
    }
    //3. 得出最终的 content_len
    content_len = string_len(body);
    sprintf(content_len_str, "%d", content_len);

    //拼接写入字符串
    wifi_auto_trans("POST ");
    wifi_auto_trans(post->path);
    wifi_auto_trans(" HTTP/1.1rn");
    wifi_auto_trans("Host: ");
    wifi_auto_trans(post->host);
    wifi_auto_trans("rn");
    // 可以忽略 content_type
    if (string_len(post->content_type) != 0)
    {
        wifi_auto_trans("Content-Type: ");
        wifi_auto_trans(post->content_type);
        wifi_auto_trans("rn");
    }
    wifi_auto_trans("Content-Length: ");
    wifi_auto_trans(content_len_str);
    wifi_auto_trans("rnrn");
    wifi_auto_trans(body);
    if (body_clear)
    {
        free(body);
    }
}

/**
 * 获取 influx 写入的 body
 */
char *wifi_influx_write_body(char *measure_name, char *value)
{
    char xdata body[WIFI_HTTP_BODY_MAX_LENGTH] = "embedded,mcu=c51,name=";
    string_append(body, measure_name);
    string_append(body, " value=");
    string_append(body, value);
    return body;
}

源码

仓库

核心代码

  1. https://github.com/ychost/HybSCH/blob/master/Sources/Esp8266Wifi.c
  2. https://github.com/ychost/HybSCH/blob/master/Sources/Main.c
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ii11nnocent

能直接采集数据就很棒了！

2 年前
Hugh

wow....👍

2 年前