物联网（五）---搭建自己的云平台[ESP8266+Django]

下面的这些文章写的都比我好很多，但：
希望你在点击完下面的连接后，最终能回归文章，继续搭建自己的物联网平台。

本节所用到的程序源码下载地址： https://github.com/keep1234quiet/IOT

使用到的工具：

这篇文章来之不易，总共花费了我整整6天的时间，其中5天摸索，1天写文章，还望好好阅读。

其中未使用 STM32 + ESP8266 的方式是因为我不知道该如何回应服务器端 Ping ESP8266 的 Pong ，这里应该是要自己手动去实现 WebSocket 的 Ping 、 Pong 的，然后再发送给 ESP8266 的串口，后期需要的话再看下能自己实现不。

这里本来没什么难度，但要注意的是：

当上面的工作完成后，应该就能够用Arduino IDE给ESP8266下载程序了，这里自己下载程序验证一下，推荐使用串口程序验证，看看是否生效。

二、云平台开发

2.1 为什么需要用WEB框架来进行开发

你可能会问，为什么需要用WEB框架来进行开发，如果是小型项目，确实可以不用，但是当你要做一个大项目，比如[OneNET云平台]、[机智云]、[贝壳物联] 这样的稍大型平台，甚至要做体量更大的平台，没有一个好的WEB框架，想要完成开发是十分困难的。

2.2 继续阅读下去需要什么基础

如果看完了前面的 预读文章 ，这里应该对 Django 的一些概念有一定的了解了，比如路由 urls 、模型 models 、视图 views 这些概念都应该要知道了。当然，对其他类型框架了解的同学也可以使用其他类型的框架来代替 Django 。

2.3 怎么搭建云平台

本文使用的云平台是由 Django-channels 的聊天室例程改编而来的。原文在此：
[如何搭建一个简单的网页聊天室]

文章是原作者写的，教程也写的非常详细，每一步都有详细说明。

整个过程可能需要安装各种 pythont 的库，这个Terminal会给出详细的说明，可以自己根据错误提示去安装需要的库，如果要我提供的程序里已经将需要用到的库写在了 requirements.txt 文件中了，直接使用 pip3 命令安装即可；这里注意一下 asgiref 这个库，需要升级到最新版本才行，否则会因使用了新版本里的模块而导致无法从旧版本导入而报错。

唯独 Part 2 里的 Enable a channel layer 这里使用Redis数据库建立了一个通信管道，只告诉了要安装 channels_redis 库，并没有说明如何安装 Redis 数据库，这里在前面的使用到的工具里提供了安装方法【Redis 数据库安装方法：[Redis安装]】，里面有详细的安装教程，也对 Redis 数据库进行了相应的介绍与讲解。

需要注意的是， Redis 数据库安装完成后，若要服务器中要使用到管道通信，则必须保持Redis数据库在后台运行，否则将无法完成多对多的通信。

下面的教程只需要完成前三个就好了，第四个自动化测试可以不用。

完成上面的Tutorial之后应该是下面这种效果的，可以完成同通信功能。
1.先启动 redis 数据库： redis-server
2.启动 django 自带的服务器： python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000
3.查看自己的 ip ： ipconfig
4.访问自己的聊天室： http://ip:8000/chat/ChatRoom/
5.发送消息，服务器对消息进行广播，各个客户端都会收到消息

2.5 适当修改ESP8266的WebSocketClient程序和服务端的程序

当前面的工作做完之后，接下来的工作就简单了，只要给 ESP8266 烧入好程序即可。 ESP8266 自带的例程里面有一个 WebSocketClient.ino 的例程，只要对这个例程稍加修改即可，下面是我修改好的 ESP8266 的程序。

注：其中主要是要注意 ESP8266 发送数据的格式，由于服务端聊天室只对 JSON 的数据进行了解析，所以 ESP8266 的发送的数据必须以 JSON 的格式发送，否则会造成服务端崩溃。即应以这种形式发送才能在网页上正常显示出来：
webSocket.sendTXT("{\"message\":\"heartbeat\"}");

ESP8266的程序较为简短，我就直接贴了，程序阅读没有什么难点，应该不会看不懂，如果有缺少的库就自己去装一下就好了。

将上面的程序下载至 ESP8266 中，从烧录模式切换为正常运行模式，复位或重新上电。若服务器没有关闭，会从服务器的 Debug 窗口看到有新的客户端连接上了。

当连接成功之后，就可以让 ESP8266 和服务器的其他客户端加入同一个聊天室进行聊天了，这里必须是同一个聊天室，不然无法收到信息，聊天室是由 /chat/ 后的字符决定的。

这里我对 Web 端 的服务器的 consumer.py 文件中的 ChatConsumer类 里的 receive 稍加修改，以避免服务器收到非 JSON 消息而崩溃，修改如下：

    # Receive message from WebSocket
    def receive(self, text_data):
        print('====' * 10)
        print('rawMsg:'+text_data)
        print('====' * 10)
            text_data_json = json.loads(text_data)
            message = text_data_json['message']
        except:
            message = text_data
        # Send message to room group
        async_to_sync(self.channel_layer.group_send)(
            self.room_group_name,
                'type': 'chat_message',
                'message': message
2.6 让ESP8266作为客户端，发送或接收信息
电脑开启热点，让手机和服务器处于同一局域网内，如果没问题的话应该能看到如下现象：
通过串口助手向ESP8266发送数据，以\n结尾，不要以\r\n结尾，程序里没作相应的处理；
ESP8266 将从串口接收到的数据进行解析，封装成JSON格式的数据，在通过调用函数webSocket.sendTXT(your JSON message)将数据发送至服务器；
服务器收到ESP8266发来的JSON格式数据后，对其进行解析，并广播出去，其中也包括客户端ESP8266。
从网页端发送数据，服务器收到后，也同样会广播出去，ESP8266作为客户端也会收到被广播出来的数据，这样就完成了一次数据收发的过程了。
到这里就完成开发了一个自己的云平台了，虽让功能比较简陋，但是整个流程已经走通了。相比于上一节所讲的，这一节似乎并没有太多的变化，但不同的是，我们这一节引入了WEB框架 Django，有了WEB框架，我们开发大型项目就方便快速多了，也非常有利于项目管理。
2.7 整体框架梳理
总结：本文内容篇幅不算长，但是大量引用了相关链接，对别人已经做得比较好的部分没有进行重复讲解，而是给出链接，希望读者能前去学习完毕后再来继续学习节教程，其中给出了Django、channels、WebSocket、ESP8266 Arduino core等均给出原作者原文链接及官网，也都是很好的教程，非常详细。
本文只是走通了【搭建自己的云平台并使用ESP8266成功连接云平台】这条道路，仍然有诸多问题尚未解决，比如：
服务端不应该给所有的客户端进行消息广播，而应该是有选择性的；
这里是用了ESP8266 Arduino core的库，利用的是其内置的WebSocket 协议实现，如果加上单片机呢，换一种连接方式又该怎么实现呢？
这里的所有消息都是明文传输，未进行加解密，是十分不安全的；
浏览器端这么丑，是不是应该美化一下呢，功能是不是应该继续丰富呢？
虽然已经做了蛮多的，但是接下来要做的一点也比现在已经做的事要少，后续就留给读者自己去探寻吧，我此后我会间断的更新此系列的文章，以尽量使整个过程完整而详尽。
本系列的物联网文章就暂时告一段落了吧。