带MKR WiFi 1010的书呆子

描述

如果你有一只物联网宠物，它会吃什么？当然是 WiFi SSID！

Nerd 是一种无线电子宠物，通过收集 WiFi SSID 以及一些休息和阳光来生存。为了让它茁壮成长，你必须平衡离线和在线模式以及明暗，以确保它有一个适当的日常饮食 - 睡眠 - 书呆子例程。如果它长时间没有连接 WiFi，它会使用其内置的压电扬声器以摩尔斯电码发送 SOS。脱机时间越长，蜂鸣声越多。

简而言之

Nerd 每半小时醒来一次，扫描它周围的网络。如果它检测到新网络，它将存储它们并以低功耗模式返回睡眠状态（以节省电池寿命）。否则它会通过蜂鸣器发出噪音来抱怨，直到你喂它或把它放在黑暗中。它还会通过连接到您的 wifi 网络了解它何时在家。当在家时，书呆子将能够连接到互联网并获取当前时间和日期。如果超过两天不喂食，它会急剧死亡，发出很大的声音。

成分

• 红绿灯
• 光电晶体管
• 蜂鸣器
• 电池
• 220欧姆电阻

学习目标

• 管理完整的 WiFi 功能
• 在闪存中存储数据
• 管理时间和实时时钟
• 管理低功耗模式

想知道更多？

本教程是让您熟悉 MKR1010 和物联网的一系列实验的一部分。所有实验都可以使用 MKRIoTBundle 中包含的组件来构建。

• 带 MKR WiFi 1010 的我爱你枕头
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设置董事会

为了实现所有功能，我们将使用以下库：

• WiFiNINA //连接到互联网并扫描网络
• FlashStorage // 保存值，这样它们就不会在每次重启时被删除
• RTCZero // 管理时间触发事件
• ArduinoLowPower // 节省电池电量
• WiFiUdp // 从互联网获取时间和日期

您可以按照本指南中的说明从库管理器下载它们。

扫描 WiFi 网络

书呆子渴望网络！扫描网络非常简单，只需上传此示例草图或转到> 示例 > WiFiNINA > ScanNetworksAdvanced以获得更扩展的版本。

#include#includevoidsetup(){//Initialize serial and wait for port to open:Serial.begin(9600);while(!Serial) {;// wait for serial port to connect. Needed for nativeUSBport only}// scan for existing networks:Serial.println();Serial.println("Scanning available networks...");listNetworks();}voidloop(){delay(10000);// scan for existing networks:Serial.println("Scanning available networks...");listNetworks();}voidlistNetworks(){// scan for nearby networks:Serial.println("** Scan Networks **");intnumSsid =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(intthisNet =0; thisNet < numSsid; thisNet++) {Serial.print(thisNet +1);Serial.print(" SSID: ");Serial.println(WiFi.SSID(thisNet));Serial.flush();}Serial.println();}

在闪存中存储值

你肯定不希望 Nerd 每次没电时都死掉！为了避免这种行为，我们将在闪存中保存一些变量（如食物量），以便即使在电路板转动后也可以检索它们关闭并再次打开。您可以通过以下方式了解基本功能：

示例 > FlashStorage > FlashStoreAndRetrieve

我们将保存网络的名称，以便 Nerd 只吃一次，我们还将使用保存这些 SSID 的数组来计算它白天吃的食物量。保存在闪存中的值将保留下来重置电路板但不上传新草图。每次上传新草图时，闪存也会被清空。此草图将扫描网络并将 SSID 保存在闪存中。

#include#include#include#defineMAGIC_NUMBER 0x7423// arbitrary number to double check the saved SSID#defineMaxNet 30// max amount of network to be savedintPosToBeSaved =0;// Variable used to navigate the array of networksintdaily_amount_of_food =12;// The amount of food per day needed to survive// Struct of variable to be saved in flash memorytypedefstruct{intmagic;booleanvalid[MaxNet];charSSIDs[MaxNet][100];} Networks;FlashStorage(my_flash_store, Networks);Networks values;voidsetup(){Serial.begin(115200);while(!Serial);// wait until the Serial montior has be openeddelay(2000);values = my_flash_store.read();if(values.magic == MAGIC_NUMBER) {// If token is correct print saved networksSerial.println("saved data:");Serial.println("");for(inta =0; a < MaxNet; a++) {if(values.valid[a]) {Serial.println(values.SSIDs[a]);}else{PosToBeSaved = a;}}}}voidloop(){//Temporarly save the number of networksintnetworks_already_saved = PosToBeSaved;getNetwork();if(PosToBeSaved >= daily_amount_of_food) {Serial.println("Enough food for today");}delay(5000);}// Feed the Nerd with networks's SSIDvoidgetNetwork(){// scan for nearby networks:Serial.println("\n*Scan Networks*\n");intnumSsid =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(intthisNet =0; thisNet < numSsid; thisNet++) {Serial.print("SSID: ");Serial.println(WiFi.SSID(thisNet));delay(500);char* net =WiFi.SSID(thisNet);boolcanBeSaved =true;// check if the network has already been savedfor(inta =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 nameif(canBeSaved && PosToBeSaved < MaxNet) {if(strlen(net) +1<100&&strlen(net) >0) {memset(values.SSIDs[PosToBeSaved],0,sizeof(values.SSIDs[PosToBeSaved]));// set all charactersto zeromemcpy(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");}}}}}

请注意我们如何定义可以保存的最大网络数量，以避免内存空间问题：

#define MaxNet30intPosToBeSaved =0;

已用于导航保存网络名称的数组并测量已经吃掉的食物量。

管理时间

我们可以将实时时钟 (RTC) 的功能与 WiFi 相结合，以获取当前时间和日期，然后设置电路板的内部时钟。通过这种方式，我们可以在很长一段时间内触发基于时间的事件，而无需使用millis()将毫秒转换为天时可能会很棘手的功能。我们将从网络时间协议(NTP) 时间服务器获取时间，然后设置 RTC用它。请注意，收到的时间采用纪元格式，即自 1970 年 1 月 1 日以来的秒数。您可以从示例 > WiFiNINA> WiFiUdpNtpClient运行基本草图在下面的草图中，我们将所有内容放在一起：扫描网络功能和时间相关的。

• bool atHome = false;用于触发 WiFi 连接，因此请求服务器获取时间。
• check_home()用于扫描所有可用网络，并查看其中一个是否是家庭 WiFi 网络。
• connect_WiFi()然后调用，它会将开发板连接到 WiFi，触发对服务器的请求并打印当前时间。
• rtc.setEpoch(epoch + GMT);用于以纪元格式的当前时间启动 RTC，修改 GMT 变量以将时间调整为您当前的时区。

#include#include#include#defineMAGIC_NUMBER 0x7423// arbitrary number to double check the saved SSID#defineMaxNet 30// max amount of network to be savedintPosToBeSaved =0;// Variable used to navigate the array of networksintdaily_amount_of_food =12;// The amount of food per day needed to survive// Struct of variable to be saved in flash memorytypedefstruct{intmagic;booleanvalid[MaxNet];charSSIDs[MaxNet][100];} Networks;FlashStorage(my_flash_store, Networks);Networks values;voidsetup(){Serial.begin(115200);while(!Serial);// wait until the Serial montior has be openeddelay(2000);values = my_flash_store.read();// Read values from flash memoryif(values.magic == MAGIC_NUMBER) {Serial.println("saved data:");Serial.println("");for(inta =0; a < MaxNet; a++) {if(values.valid[a]) {Serial.println(values.SSIDs[a]);}else{PosToBeSaved = a;}}}}voidloop(){// Temporarly save the number of networksintnetworks_already_saved = PosToBeSaved;getNetwork();if(PosToBeSaved >= daily_amount_of_food) {Serial.println("Enough food for today");}delay(5000);}// Feed the Nerd with networks's SSIDvoidgetNetwork(){// scan for nearby networks:Serial.println("\n*Scan Networks*\n");intnumSsid =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(intthisNet =0; thisNet < numSsid; thisNet++) {Serial.print("SSID: ");Serial.println(WiFi.SSID(thisNet));delay(500);char* net =WiFi.SSID(thisNet);boolcanBeSaved =true;// check if the network has already been savedfor(inta =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 nameif(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");}}}}}

实现当前时间允许我们使用像这样的简单函数来管理 Nerd 的生死：

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

其中86400是一天中的秒数， 是书呆子最后一次被喂食的纪元格式values.last_time_fed时间的存储值，并以纪元格式返回当前时间。rtc.getEpoch()

低功耗模式

我们可以使用低功耗模式让我们的电路板进入睡眠状态。这意味着它将禁用大部分功能（包括 WiFi）以节省电池电量。由于我们希望书呆子定期醒来，我们可以轻松设置一个计时器：

#include"ArduinoLowPower.h"intsleeping_time =5000;// 5 secondsboolawake =true;voidsetup(){Serial.begin(9600);LowPower.attachInterruptWakeup(RTC_ALARM_WAKEUP, WakeUp, CHANGE);pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);}voidloop(){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);}voidWakeUp(){Serial.println("awake");awake =true;}

请注意，该WakeUp()函数附加到中断，这意味着它不能包含任何包含延迟的代码。但是我们可以设置 s 布尔变量 so 来触发循环中的事件。