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一、實現(xiàn)功能
當前文章介紹如何使用ESP8266和STM32微控制器，搭配OLED顯示屏，制作一個能夠實時顯示天氣預報的智能設備。將使用心知天氣API來獲取天氣數(shù)據(jù)，并使用MQTT協(xié)議將數(shù)據(jù)傳遞給STM32控制器，最終在OLED顯示屏上顯示。
心知天氣是一家專業(yè)的氣象數(shù)據(jù)服務提供商，致力于為全球用戶提供高質量、定制化的氣象數(shù)據(jù)服務。其主要產(chǎn)品包括天氣API、空氣質量API、災害預警API等。用戶可以通過心知天氣的API接口，獲取準確、實時的天氣數(shù)據(jù)，從而為各種應用場景提供支持，例如智能家居、出行、電商等。心知天氣的數(shù)據(jù)覆蓋全球200多個國家和地區(qū)，每日處理超過10億次API請求，是業(yè)內領先的氣象數(shù)據(jù)服務提供商之一。
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二、硬件準備
1. ESP8266模塊
ESP8266是一款WiFi模塊，它具有強大的網(wǎng)絡連接功能，可以輕松地連接到互聯(lián)網(wǎng)。將使用ESP8266模塊來獲取天氣數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給STM32控制器。具體來說，我們將使用正點原子ATK-ESP8266模塊，這是一款集成ESP8266芯片的小板子。
2. STM32微控制器
STM32是一款強大的32位微控制器，具有多種接口和功能。將使用STM32F103C8T6控制器，這是一款非常流行的型號，易于獲得且價格較為合理。
3. OLED顯示屏
OLED是一種非常流行的顯示技術，具有高對比度、低功耗、快速響應等優(yōu)點。將使用0.96英寸128x64像素的OLED顯示屏。
三、CJSON解析天氣預報數(shù)據(jù)
3.1 接口返回的數(shù)據(jù)
{
"results": [
{
"location": {
"id": "WTEMH46Z5N09",
"name": "合肥",
"country": "CN",
"path": "合肥,合肥,安徽,中國",
"timezone": "Asia/Shanghai",
"timezone_offset": "+08:00"
},
"now": {
"text": "陰",
"code": "9",
"temperature": "12",
"feels_like": "18",
"pressure": "1000",
"humidity": "89",
"visibility": "12.0",
"wind_direction": "西南",
"wind_direction_degree": "245",
"wind_speed": "19.0",
"wind_scale": "3",
"clouds": "85",
"dew_point": ""
},
"last_update": "2023-04-04T14:20:13+08:00"
}
]
}
3.2 CJSON是什么
CJSON是一款輕量級的C語言JSON解析器，其全稱是“cJSON”，由Dave Gamble編寫。它簡單易用，可嵌入到C應用程序中，既支持JSON字符串的解析，也支持JSON對象的創(chuàng)建及操作。CJSON不依賴于任何其他的庫或組件，使用它只需要引入其頭文件即可。
CJSON的使用方式相對來說比較簡單，需要進行以下幾個步驟：
1. 在應用程序中包含cJSON的頭文件：#include "cJSON.h"。
2. 調用cJSON_Parse函數(shù)，將JSON字符串轉換為CJSON對象。
3. 使用cJSON提供的API函數(shù)對CJSON對象進行操作，包括讀取、修改、刪除、添加等。
4. 在程序結束時，記得釋放cJSON對象的內存空間，避免內存泄漏。
CJSON的解析速度相對較快，占用的內存開銷也比較小，因此非常適用于資源有限的嵌入式系統(tǒng)中使用。
3.3 解析數(shù)據(jù)
使用CJSON解析上述JSON數(shù)據(jù)非常簡單，只需要按照以下步驟操作：
- 引入CJSON庫文件
#include <cJSON.h>
- 解析JSON數(shù)據(jù)并創(chuàng)建cJSON對象
char* json_data = "{"results":[{"location":{"id":"WTEMH46Z5N09","name":"合肥","country":"CN","path":"合肥,合肥,安徽,中國","timezone":"Asia/Shanghai","timezone_offset":"+08:00"},"now":{"text":"陰","code":"9","temperature":"12","feels_like":"18","pressure":"1000","humidity":"89","visibility":"12.0","wind_direction":"西南","wind_direction_degree":"245","wind_speed":"19.0","wind_scale":"3","clouds":"85","dew_point":""},"last_update":"2023-04-04T14:20:13+08:00"}]}";
cJSON* root = cJSON_Parse(json_data);
在這個代碼片段中，我們首先定義了一個字符串類型的變量json_data，用于存儲上述JSON數(shù)據(jù)。然后，我們調用cJSON_Parse()函數(shù)來解析JSON數(shù)據(jù)，并將解析結果保存在root指針所指向的cJSON對象中。
- 從cJSON對象中提取數(shù)據(jù)
cJSON* location = cJSON_GetObjectItem(root, "location");
char* city = cJSON_GetObjectItem(location, "name")->valuestring;
cJSON* now = cJSON_GetObjectItem(root, "now");
int temperature = cJSON_GetObjectItem(now, "temperature")->valueint;
char* text = cJSON_GetObjectItem(now, "text")->valuestring;
在這個代碼片段中，我們使用cJSON_GetObjectItem()函數(shù)從root指針所指向的cJSON對象中提取一個名為location的JSON對象，并從該JSON對象中獲取名為name的字符串類型變量。類似地，我們也可以從root指針所指向的cJSON對象中提取名為now的JSON對象，并從該JSON對象中獲取名為temperature和text的整型和字符串類型變量。
- 釋放cJSON對象
cJSON_Delete(root);
最后，我們需要釋放之前創(chuàng)建的cJSON對象，以釋放內存空間。
完整的代碼示例如下：
#include <cJSON.h>
#include <stdio.h>
int main() {
char* json_data = "{"results":[{"location":{"id":"WTEMH46Z5N09","name":"合肥","country":"CN","path":"合肥,合肥,安徽,中國","timezone":"Asia/Shanghai","timezone_offset":"+08:00"},"now":{"text":"陰","code":"9","temperature":"12","feels_like":"18","pressure":"1000","humidity":"89","visibility":"12.0","wind_direction":"西南","wind_direction_degree":"245","wind_speed":"19.0","wind_scale":"3","clouds":"85","dew_point":""},"last_update":"2023-04-04T14:20:13+08:00"}]}";
cJSON* root = cJSON_Parse(json_data);
cJSON* location = cJSON_GetObjectItem(root, "location");
char* city = cJSON_GetObjectItem(location, "name")->valuestring;
cJSON* now = cJSON_GetObjectItem(root, "now");
int temperature = cJSON_GetObjectItem(now, "temperature")->valueint;
char* text = cJSON_GetObjectItem(now, "text")->valuestring;
printf("City: %sn", city);
printf("Temperature: %dn", temperature);
printf("Weather: %sn", text);
cJSON_Delete(root);
return 0;
}
在這個代碼示例中，使用了cJSON_Parse()、cJSON_GetObjectItem()、cJSON_Delete()等函數(shù)來解析和處理JSON數(shù)據(jù)。
3.4 獲取數(shù)據(jù)
下面是ESP8266訪問HTTP接口請求的代碼：
#include <SoftwareSerial.h>
// 定義ESP8266串口對象
SoftwareSerial esp8266(PA10, PA9); // RX, TX
void setup() {
Serial.begin(9600);
// 初始化ESP8266串口通信波特率為9600
esp8266.begin(9600);
// 發(fā)送AT指令測試ESP8266是否正常工作
esp8266.println("AT");
delay(500);
if (esp8266.find("OK")) {
Serial.println("ESP8266 is working properly.");
} else {
Serial.println("ESP8266 is not working properly.");
}
}
void loop() {
// 向ESP8266發(fā)送HTTP請求
esp8266.println("AT+CIPSTART="TCP","api.seniverse.com",80");
if (esp8266.find("OK")) {
Serial.println("TCP connection established.");
} else {
Serial.println("TCP connection failed.");
}
String url = "/v3/weather/now.json?key=your_API_KEY&location=your_LOCATION";
String request = "GET " + url + " HTTP/1.1rn" +
"Host: api.seniverse.comrn" +
"User-Agent: STM32/1.0rn" +
"Connection: closernrn";
int length = request.length();
String cmd = "AT+CIPSEND=" + String(length);
esp8266.println(cmd);
if (esp8266.find(">")) {
Serial.println("Sending HTTP request...");
esp8266.print(request);
} else {
Serial.println("Failed to send HTTP request.");
}
// 接收HTTP響應
while (esp8266.available()) {
String response = esp8266.readStringUntil('n');
Serial.println(response);
}
// 關閉TCP連接
esp8266.println("AT+CIPCLOSE");
delay(1000);
}
在這個示例代碼中，初始化了ESP8266串口對象，并通過發(fā)送AT指令測試ESP8266是否正常工作。然后，在loop()函數(shù)中，向ESP8266發(fā)送一個HTTP請求，包括請求頭和請求體。發(fā)送完畢后，等待ESP8266返回HTTP響應并將其打印出來。最后，關閉TCP連接并等待一秒鐘，然后重復上述步驟。
