物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展正在跟上步伐，隨著這種發(fā)展，它需要更多的節(jié)點(diǎn)與互聯(lián)網(wǎng)連接。但是可以直接連接到同一路由器的節(jié)點(diǎn)連接是有限制的。大約有32個(gè)節(jié)點(diǎn)可以連接到同一臺(tái)路由器上，這個(gè)問(wèn)題使得它成本高昂且耗時(shí)。

如果我們不再需要路由器來(lái)擴(kuò)展我們的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)呢?是的，它可以從網(wǎng)絡(luò)中移除，或者只用幾個(gè)路由器就可以將大量節(jié)點(diǎn)與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)。這就是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入畫面的地方。

什么是Mesh網(wǎng)絡(luò)?

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一種本地網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中節(jié)點(diǎn)之間直接、動(dòng)態(tài)和非分層連接，并相互協(xié)作以有效地從客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，大量的節(jié)點(diǎn)可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，而不需要在網(wǎng)絡(luò)中增加路由器的數(shù)量。我們可以用一個(gè)路由器連接多達(dá)87個(gè)節(jié)點(diǎn)，如下所示。

Mesh網(wǎng)絡(luò)支持自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)，這意味著當(dāng)用戶設(shè)置Mesh網(wǎng)絡(luò)時(shí)，任何節(jié)點(diǎn)都可以掃描此接入點(diǎn)并可以輕松連接。

如上所示，有一個(gè)路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)圖，其中有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)直接連接到路由器，其他節(jié)點(diǎn)稱為非根節(jié)點(diǎn)。因此，通過(guò)這種方式，我們可以使用一個(gè)路由器連接許多節(jié)點(diǎn)，并可以使用互聯(lián)網(wǎng)或本地控制這些節(jié)點(diǎn)。

現(xiàn)在，好消息是ESP8266、esp12和ESP32也支持使用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)上有官方文檔，您可以在其中找到ESP如何在Mesh網(wǎng)絡(luò)中工作以及如何編寫示例代碼。

在本教程中，我們將使用三個(gè)NodeMCU (ESP-12e)通過(guò)控制led /繼電器連接到不同的NodeMCU，并將按鈕連接到另一個(gè)NodeMCU，從而制作本地ESP網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。我們也會(huì)將DHT11的溫濕度讀數(shù)發(fā)送給其他節(jié)點(diǎn)。

那么，我們開始吧。

組件的要求

?NodeMCU(至少2個(gè)-任何ESP8266， ESP32或ESP12)

?DHT11溫濕度傳感器(任何其他傳感器)

?按鈕

?led或繼電器模塊

NodeMCU Wi-Fi Mesh網(wǎng)絡(luò)電路圖

這里使用三個(gè)NodeMCU來(lái)演示NodeMCU Wi-Fi Mesh網(wǎng)絡(luò)：

連接:

Node1：連接引腳D5和D6的按鈕。

Node2：連接DHT11在D5和LED在D6。

Node3：連接D5 LED。

面向Mesh網(wǎng)絡(luò)的NodeMCU編程

這里將使用Arduino IDE來(lái)編程ESP12 NodeMCU，為此我們需要一些ESP12的板文件。按照我們之前的ESP8266教程學(xué)習(xí)如何使用Arduino IDE編程N(yùn)odeMCU或檢查此物聯(lián)網(wǎng)停車系統(tǒng)教程。

這里將使用一個(gè)庫(kù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。有一個(gè)名為painlessMesh的庫(kù)，使用起來(lái)完全無(wú)痛，負(fù)責(zé)創(chuàng)建和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。你可以在github上找到這個(gè)庫(kù)的文檔。

要安裝這個(gè)庫(kù)，打開Arduino IDE，進(jìn)入Sketch->Include library ->Manage Libraries，搜索painlessMesh并安裝最新版本，如下所示。

這個(gè)庫(kù)還使用ArduinoJson， TaskScheduler， ESPAsyncTCP和AsyncTCP庫(kù)。當(dāng)你點(diǎn)擊install時(shí)，它也會(huì)要求安裝這些庫(kù)。所以，點(diǎn)擊“Install All”。

該庫(kù)支持ArduinoJson 6.0及以上版本。因此，在安裝無(wú)痛網(wǎng)格庫(kù)后，搜索ArduinoJson并確保安裝6.0及更高版本。

在編寫NodeMCU之前的一些重要注意事項(xiàng)：

?PainlessMesh庫(kù)使用JSON對(duì)象進(jìn)行所有消息傳遞。使用JSON，我們可以輕松地發(fā)送和接收來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

?PainlessMesh不是IP網(wǎng)絡(luò)，所以沒有TCP/IP節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都使用其32位芯片進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，可以使用system_get_chip_id()函數(shù)找到該芯片。

?避免在編程中使用delay()函數(shù)，因?yàn)樗鼤?huì)停止CPU。為了維持網(wǎng)格，我們需要在后臺(tái)執(zhí)行一些任務(wù)，所以如果使用延遲，那么這個(gè)后臺(tái)任務(wù)也會(huì)停止，節(jié)點(diǎn)之間的連接可能會(huì)丟失。

現(xiàn)在，我們準(zhǔn)備為NodeMCU網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)編寫代碼。

代碼的解釋

這里我們有三個(gè)節(jié)點(diǎn)(三個(gè)NodeMCU ESP12)

Node1：它有2個(gè)按鈕來(lái)控制其他2個(gè)節(jié)點(diǎn)上的led。

Node2：它有一個(gè)DHT11傳感器和1個(gè)LED。它將向Node1和Node3發(fā)送溫度和濕度數(shù)據(jù)。

Node3：它有一個(gè)LED。

因此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)將有三個(gè)單獨(dú)的代碼。

Node1的代碼：

1. 首先，包括painlessMesh頭文件。

2. 定義網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的Wi-Fi憑據(jù)。它包括SSID、密碼和端口號(hào)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，這三個(gè)參數(shù)應(yīng)該保持相同。

“端口號(hào)”可以是除其他web工具預(yù)定義的端口號(hào)外的任意數(shù)字。您可以使用上面給出的方法。

3. 創(chuàng)建無(wú)痛網(wǎng)格和調(diào)度實(shí)例。

4. 定義兩個(gè)按鈕連接的NodeMCU的Pin號(hào)。我使用D5和D6。另外，初始化按鈕狀態(tài)。

5. 現(xiàn)在，我們要做兩個(gè)函數(shù)。一個(gè)用來(lái)發(fā)送信息，另一個(gè)用來(lái)接收信息。第一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送按鈕狀態(tài)，接收網(wǎng)絡(luò)溫濕度數(shù)據(jù)。

在sendMessage()函數(shù)中，檢查數(shù)字引腳值。如果它是HIGH，那么只需使用NOT(!)操作符切換按鈕狀態(tài)。

然后使用JSON將此按鈕狀態(tài)值發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。為此，使用DynamicJsonDocument。我們定義了一個(gè)實(shí)例來(lái)使用這個(gè)文檔的大小，如下所示。

現(xiàn)在，將按鈕狀態(tài)值存儲(chǔ)在兩個(gè)不同的文檔變量中。

使用serializeJson()函數(shù)將此文檔數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串。

現(xiàn)在，使用mesh. sendbroadcast()在mesh網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送此消息;在固定的時(shí)間間隔后。

6. 每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有消息時(shí)，接收回調(diào)函數(shù)就會(huì)出現(xiàn)。這個(gè)函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)：節(jié)點(diǎn)ID和消息。由于數(shù)據(jù)在發(fā)送函數(shù)中是序列化的，因此在接收函數(shù)中必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反序列化。

然后將獲取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到字符串變量中，并顯示在串行監(jiān)視器上。

7. 在void setup函數(shù)中，以115200波特率啟動(dòng)串行通信，定義pinMode作為按鈕的輸入。

從調(diào)試函數(shù)開始，該函數(shù)用于獲取與節(jié)點(diǎn)建立連接時(shí)發(fā)生的任何錯(cuò)誤。

初始化網(wǎng)格繞過(guò)SSID，密碼，端口號(hào)和調(diào)度程序地址。

現(xiàn)在，我們將一個(gè)接一個(gè)地調(diào)用所有回調(diào)函數(shù)。每當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到一條消息，下面的回調(diào)例程就會(huì)被調(diào)用。

mesh.onReceive(&receivedCallback) -當(dāng)一個(gè)新節(jié)點(diǎn)建立連接時(shí)，這個(gè)回調(diào)被調(diào)用。

mesh. onnewconnection (&newConnectionCallback)-當(dāng)網(wǎng)格拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，調(diào)用此回調(diào)。

mesh. onchangedconnections (&changedConnectionCallback)-每次調(diào)整本地時(shí)間以使其與網(wǎng)格時(shí)間同步時(shí)觸發(fā)。

mesh.onNodeTimeAdjusted(&nodeTimeAdjustedCallback)-當(dāng)任何回調(diào)被觸發(fā)時(shí)，調(diào)度器執(zhí)行任務(wù)并向節(jié)點(diǎn)發(fā)送適當(dāng)?shù)南?

8. 現(xiàn)在，我們必須實(shí)現(xiàn)所有回調(diào)函數(shù)，如下所示。

9. 在void loop()函數(shù)中，只需添加mesh.update()函數(shù)。這個(gè)例程運(yùn)行各種維護(hù)任務(wù)，如果缺少它，將無(wú)法工作。

至此，Node1的代碼就完成了。

Node2的代碼：

對(duì)于Node2，結(jié)構(gòu)將保持不變。只有發(fā)送和接收功能會(huì)有輕微的變化。在發(fā)送消息功能中，只需使用DHT溫度和濕度功能從DHT傳感器獲取讀數(shù)，并將數(shù)據(jù)序列化如下所示。

在接收功能中，只需將消息反序列化并將值寫入數(shù)字寫入功能即可切換led。

類似地，為Node3修改上述代碼。在本教程的末尾可以找到三個(gè)節(jié)點(diǎn)的所有代碼。

最后根據(jù)電路圖制作電路，并將代碼上傳到各個(gè)NodeMCU。

現(xiàn)在，為了觀察來(lái)自所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，您必須使用Putty或任何其他串行軟件，因?yàn)锳rduino IDE中的串行監(jiān)視器一次只顯示單個(gè)端口數(shù)據(jù)。

在putty中，單擊串口選項(xiàng)，輸入每個(gè)NodeMCU的com端口，速度為115200。打開三個(gè)終端，您將在各自的終端上看到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，如下所示。

通過(guò)這種方式，通過(guò)在不同的地方部署節(jié)點(diǎn)，可以使用NodeMCU網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不同的項(xiàng)目，如家庭自動(dòng)化、智能農(nóng)業(yè)等。此外，您可以使用NodeMCU ESP8266或ESP32來(lái)創(chuàng)建Mesh Network。

本文編譯自iotdesignpro