程序代码篇---ESP32云开发

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前言

本文简单介绍了实现 ESP32-S3 传感器数据上传至云平台 + 手机远程控制电机 的完整方案，涵盖推荐的云平台、手机端。

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一、推荐云平台及工具

1. 云平台选择
   阿里云 IoT 平台

优势：国内稳定、支持大规模设备接入、提供完整设备管理及安全认证。

协议：支持 MQTT、HTTP(S) 等协议，适合 ESP32-S3 通信。

免费额度：新用户可免费使用基础功能。

文档：阿里云 IoT 文档

ThingsBoard（开源）

优势：免费、可私有化部署、自带可视化仪表盘和手机端控制界面。

协议：MQTT、HTTP、CoAP。

部署：可使用公有云托管版（如 ThingsBoard Cloud）或自行搭建。

Blynk（快速开发）

优势：提供现成的手机 App，拖拽式界面设计，适合快速验证原型。

限制：免费版有设备数量和数据量限制。

推荐：阿里云 IoT 平台（适合长期稳定项目）或 ThingsBoard（适合快速开发+自定义界面）。

二、手机端显示与控制方法

1. 方案选择
   阿里云 IoT 平台 + 自定义 App

使用 Flutter 或 React Native 开发手机 App，通过阿里云 API 获取数据并下发控制指令。

优点：完全自定义界面。

缺点：需开发代码。

ThingsBoard 自带 Web 界面

直接使用 ThingsBoard 的仪表盘功能，通过手机浏览器访问 Web 页面。

优点：无需开发，支持实时数据展示和控件绑定。

Blynk App

使用 Blynk 提供的 App，通过拖拽控件绑定设备数据和控制按钮。

优点：5 分钟完成配置。

推荐：ThingsBoard（平衡功能与开发成本）或 Blynk（最快实现）。

三、硬件与传感器配置

1. 硬件清单
   主控：ESP32-S3 开发板（支持 Wi-Fi 和 BLE）。

传感器：

温湿度传感器：DHT11/DHT22 或 SHT30。

光照传感器：BH1750 或光敏电阻模块。

执行器：直流电机 + L298N 电机驱动模块。

其他：杜邦线、电源（5V/12V 适配器）。

2. 硬件连接
   传感器：

DHT11：GPIO 引脚（如 GPIO4）连接数据线。

BH1750：I2C 接口（SCL=GPIO5, SDA=GPIO6）。

电机驱动：

L298N 的 IN1、IN2 连接 ESP32-S3 的 GPIO12、GPIO13，控制电机转向。

电机电源需独立供电（避免 ESP32 过载）。

四、详细实现步骤（以阿里云 IoT + ThingsBoard 为例）
步骤 1：云平台配置
阿里云 IoT 平台设置

创建产品：登录阿里云 IoT 控制台，新建产品（如 “ESP32-S3_Sensor”），选择“自定义品类”。

添加设备：在产品下创建设备，记录 ProductKey、DeviceName、DeviceSecret。

定义物模型：添加属性（温度、湿度、光照）和服务（电机开关）。

ThingsBoard 配置（若选择）

注册 ThingsBoard Cloud 账号，创建设备，记录设备访问令牌（ACCESS_TOKEN）。

创建仪表盘，添加图表（温度/湿度曲线）和开关控件（绑定电机控制）。

步骤 2：ESP32-S3 固件开发
开发环境

使用 Arduino IDE 或 PlatformIO，安装 ESP32 开发板支持包。

代码逻辑

依赖库：

阿里云 IoT SDK 或 PubSubClient（MQTT 库）。

DHT sensor library、BH1750 库。

核心代码：

cpp
#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <DHT.h>
#include <BH1750.h>

// 配置 Wi-Fi 和云平台参数
const char* ssid = “Your_WiFi_SSID”;
const char* password = “Your_WiFi_Password”;
const char* mqttServer = “iot-xxx.mqtt.aliyuncs.com”; // 阿里云 MQTT 地址
const int mqttPort = 1883;
const char* deviceName = “Your_Device_Name”;
const char* deviceSecret = “Your_Device_Secret”;

// 传感器与电机引脚定义
#define DHTPIN 4
#define MOTOR_IN1 12
#define MOTOR_IN2 13
DHT dht(DHTPIN, DHT11);
BH1750 lightMeter;
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup() {
Serial.begin(115200);
dht.begin();
lightMeter.begin();
pinMode(MOTOR_IN1, OUTPUT);
pinMode(MOTOR_IN2, OUTPUT);

connectWiFi();
connectMQTT();
}

void loop() {
if (!client.connected()) reconnectMQTT();
client.loop();

// 读取传感器数据并上传
float humidity = dht.readHumidity();
float temperature = dht.readTemperature();
float lux = lightMeter.readLightLevel();
publishSensorData(temperature, humidity, lux);

delay(5000); // 5秒上传一次
}

void publishSensorData(float temp, float humi, float light) {
String payload = “{“temp”:” + String(temp) +
“,“humi”:” + String(humi) +
“,“light”:” + String(light) + “}”;
client.publish(“/sys/your-product-key/your-device-name/thing/event/property/post”, payload.c_str());
}

// MQTT 回调处理控制指令
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
String msg = String((char*)payload, length);
if (msg.indexOf(“motor_on”) != -1) {
digitalWrite(MOTOR_IN1, HIGH);
digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
} else if (msg.indexOf(“motor_off”) != -1) {
digitalWrite(MOTOR_IN1, LOW);
digitalWrite(MOTOR_IN2, LOW);
}
}
步骤 3：手机端实现
阿里云方案

自定义 App：

使用 Flutter 开发，集成阿里云 IoT SDK，监听设备属性变化并显示图表。

添加按钮控件，调用阿里云 API 下发服务（电机开关）。

ThingsBoard 方案：

登录 ThingsBoard Web 仪表盘，手机浏览器访问页面。

开关控件绑定设备属性，点击后通过 MQTT 下发指令至 ESP32-S3。

Blynk 方案：

在 Blynk App 中创建项目，添加数值显示控件（温度/湿度/光照）和按钮。

绑定虚拟引脚（如 V1 为温度，V2 为电机控制）。

步骤 4：联调测试
数据上传验证

查看云平台设备日志，确认传感器数据是否正常上报。

手机控制测试

在手机端点击开关，观察电机是否响应，并通过云平台确认指令下发状态。

故障排查

Wi-Fi 连接失败：检查 SSID/密码、路由器设置。

MQTT 断开：确保设备三元组（ProductKey/DeviceName/DeviceSecret）正确。

传感器数据异常：检查硬件连接和库函数调用。

五、扩展优化
低功耗模式：ESP32-S3 启用 Deep Sleep，定时唤醒上传数据。

数据加密：启用 TLS 加密 MQTT 通信（阿里云支持 8883 端口）。

OTA 升级：通过云平台推送固件更新。

多设备协同：添加多个 ESP32 节点，构建分布式监控网络。

六、总结
通过 ESP32-S3 + 阿里云/ThingsBoard + 手机 App 的组合，可实现传感器数据上云与远程控制功能。选择云平台时需权衡开发成本与功能需求，若追求快速验证，优先使用 Blynk 或 ThingsBoard；若需企业级稳定性，选择阿里云 IoT。

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