一个漂亮的数据采集+渲染解决方案

目的

MCU 采集到的数据能够直接渲染出来，不需要与前端、后端进行对接，而是直接渲染，效果图如下

效果

准备

1. 单片机一块，AT89C52RC 即可

2. WIFi 通讯模块，Esp8266

3. 数据存储，InfluxDB（建议 Docker 版本）

4. 数据渲染，Grafana（建议 Docker 版本）

链路

链路如下，其中整个服务端仅需要部署 InfluxDB + Grafana 即可，无需任何代码，相关参考文档

• InfluxDB 中文文档

• Grafana 教程 - 构建你的第一个仪表盘

注：InfluxDB 默认提供了 HTTP RESTful API，HTTP 协议 就是 TCP 的文字，所以直接通过 TCP 就能上报 HTTP 数据

相关细节

Esp8266 操作比较简单，连接上单片机后基本就是对串口的操作，网上也有很多资料这里仅列举几项关键说明

1. 需要修改的宏

   // WiFi ssid 和 password
   #define WIFI_CMD_CONNECT_ROUTER "AT+CWJAP_DEF=\"SSID\",\"PASSWORD\"\r\n"
   // InfluxDB 所在的 TCP 服务，默认是 8086端口
   #define WIFI_CMD_TCP_SERVER "AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.50.11\",8086\r\n"
   // InfluxDB HTTP 请求里面的 Host 字段
   #define WIFI_HTTP_INFLUXDB_HOST "192.168.50.11:8086"
   
   

2. 默认波特率为 115200，仅能使用定时器 2 才支持，初始化如下：

   /**
    * 通过定时器 2 来初始化 esp8266，波特率 115200
    */
   void wifi_init_timer2()
   {
       SCON = 0x50;
       TH2 = 0xFF;
       TL2 = 0xFD;
       RCAP2H = 0xFF;
       RCAP2L = 0xFD;
       TCLK = 1;
       RCLK = 1;
       C_T2 = 0;
       EXEN2 = 0;
       TR2 = 1;
       ES = 1;
   }
   
   

3. InfluxDB 的写入格式如下：

   可以先用串口往 PC 上面调试，PC 复制转发 TCP 给 InfluxDB 查看效果

   POST /write?db=telegraf HTTP/1.1
   Host: 192.168.50.11:8086
   Content-Length: 42
   
   embedded,mcu=c51,name=temperature value=10
   
   

4. 代码里面是通过按键模拟事件上传的随机数

   /**
    * 模拟采集，并上传数据
    */
   void mock_data_post(u8 event_type, u8 key_code)
   {
   
   	WifiPost xdata mock_post;
   	char xdata mock_value_str[4];
   	char xdata mock_name_str[5] = "btn_";
   	int xdata mock_value = 0;
   	mock_name_str[4] = '0' + key_code;
   	// 0-key_code*100 的随机数
   	// random_seeds 调度器每扫描一次就 +1
   	mock_value = random_seeds % ((key_code + 1) * 100);
   	sprintf(mock_value_str, "%d", mock_value);
   
   	mock_post.host = WIFI_HTTP_INFLUXDB_HOST;
   	mock_post.path = WIFI_HTTP_INFLUXDB_WRITE_PATH;
   	mock_post.content_type = NULL_STR;
   	mock_post.body = NULL_STR;
   	mock_post.influx_db_measure_name = mock_name_str;
   	mock_post.influx_db_measure_value = mock_value_str;
   	wifi_exec_post(&mock_post);
   }
   
   

5. 经测试，并不是每次都能读到 Esp8266 响应的 OK，所以用亮灯警告，比如连接 TCP 服务器的时候，用 0 号 Led 告警，告警并不代表没连上

   /**
    * 连接指定的服务器，会自动进入透传模式
    * @param server 服务器地址
    */
   bool wifi_connect_tcp_server(char code *server)
   {
       bool is_ok = false;
       is_ok = wifi_exec_cmd(server, WIFI_RESP_OK, 11000);
       if (!is_ok)
       {
           // wifi 连接 tcp 服务器失败
           led_light_one(0);
       }
       // 进入透传模式
       is_ok &= wifi_enter_auto_trans();
       return is_ok;
   }
   
   /**
    * wifi 执行命令
    * @param cmd AT 命令
    * @param resp_ok AT 命令响应 ok 的字符串
    * @param delay_ms 执行命令等待多久延迟才获取响应数据
    */
   bool wifi_exec_cmd(char *cmd, char *resp_ok, u16 delay_ms)
   {
       bool is_ok = false;
       wifi_response_clear();
       wifi_send_cmd(cmd);
       soft_delay_ms(delay_ms);
       is_ok = string_contains(wifi_response.bytes, resp_ok);
       wifi_response_clear();
       return is_ok;
   }
   
   

6. Esp8266 模块的初始化，调用一次即可，通过 led 来标识步骤异常

   /**
    * wifi 首次初始化配置，仅需调用一次
    */
   void wifi_first_init()
   {
   
       // 1. 测试响应
       if (!wifi_exec_cmd(WIFI_CMD_TEST, WIFI_RESP_OK, 2000))
       {
           led_light_one(0);
           return;
       }
   
       // 2. 设置工作模式 STA+AP
       if (!wifi_exec_cmd(WIFI_CMD_MODE_STA, WIFI_RESP_OK, 2000))
       {
           led_light_one(3);
           return;
       }
   
       // 3. 连接路由器
       if (!wifi_exec_cmd(WIFI_CMD_CONNECT_ROUTER, WIFI_RESP_OK, 10000))
       {
           led_light_one(5);
           return;
       }
   
       // 4. 设置自动连接路由器
       if (!wifi_exec_cmd(WIFI_CMD_AUTO_CONN, WIFI_RESP_OK, 2000))
       {
           led_light_one(7);
           return;
       }
       // 5. 配置成功点亮所有 LED
       P1 = 0x00;
   }
   
   

7. HTTP POST 结构体

   /**
    * Post 请求结构体
    */
   typedef xdata struct
   {
       /**
        * 请求的服务器地址，比如 192.168.50.11:8086
        */
       char *host;
       /**
        * 请求路由
       */
       char *path;
   
       /**
        * body 内容，body 和 influx_xxx 二选一，优先 body
        */
       char *body;
   
       /**
        * 往 influxdb 写入的 name
        */
       char *influx_db_measure_name;
   
       /**
        * 往 influxDB 写入的 value
        */
       char *influx_db_measure_value;
   
       /**
        * text/plain  application/json 等等
        */
       char *content_type;
   } WifiPost;
   
   

8. 构建 HTTP POST 请求 的相关逻辑如下

   /**
    * 透传模式下发送数据
    */
   void wifi_auto_trans(char *package)
   {
       wifi_send_cmd(package);
   }
   
   /**
    * 操作 influx post api
    * 
    * POST /write?db=mcu HTTP/1.1
    * Host: 192.168.50.11:8086
    * Content-Type:text/plain
    * Content-Length:59
    * 
    * weather,mcu=c51,measure_name=temperature,region=hz value=10
    * 
    * @param post 请求结构体
    */
   void wifi_exec_post(void xdata *param)
   {
       // 1. 优先取 post->body
       WifiPost xdata *post = (WifiPost *)param;
       bool body_clear = false;
       char *body = post->body;
       // sprintf 仅支持 int
       int content_len = 0;
       char content_len_str[3];
       //2. 其次取 influxdb 写入
       if (string_len(body) == 0)
       {
           body = wifi_influx_write_body(post->influx_db_measure_name, post->influx_db_measure_value);
           body_clear = true;
       }
       //3. 得出最终的 content_len
       content_len = string_len(body);
       sprintf(content_len_str, "%d", content_len);
   
       //拼接写入字符串
       wifi_auto_trans("POST ");
       wifi_auto_trans(post->path);
       wifi_auto_trans(" HTTP/1.1\r\n");
       wifi_auto_trans("Host: ");
       wifi_auto_trans(post->host);
       wifi_auto_trans("\r\n");
       // 可以忽略 content_type
       if (string_len(post->content_type) != 0)
       {
           wifi_auto_trans("Content-Type: ");
           wifi_auto_trans(post->content_type);
           wifi_auto_trans("\r\n");
       }
       wifi_auto_trans("Content-Length: ");
       wifi_auto_trans(content_len_str);
       wifi_auto_trans("\r\n\r\n");
       wifi_auto_trans(body);
       if (body_clear)
       {
           free(body);
       }
   }
   
   /**
    * 获取 influx 写入的 body
    */
   char *wifi_influx_write_body(char *measure_name, char *value)
   {
       char xdata body[WIFI_HTTP_BODY_MAX_LENGTH] = "embedded,mcu=c51,name=";
       string_append(body, measure_name);
       string_append(body, " value=");
       string_append(body, value);
       return body;
   }
   
   

源码

仓库

• https://github.com/ychost/HybSCH

核心代码

1. https://github.com/ychost/HybSCH/blob/master/Sources/Esp8266Wifi.c

2. https://github.com/ychost/HybSCH/blob/master/Sources/Main.c

引用链接

[1]
 InfluxDB中文文档: https://jasper-zhang1.gitbooks.io/influxdb/content/
[2]
 Grafana 教程 - 构建你的第一个仪表盘: https://kalasearch.cn/blog/grafana-with-prometheus-tutorial/
[3]
 https://github.com/ychost/HybSCH
[4]
 https://github.com/ychost/HybSCH/blob/master/Sources/Esp8266Wifi.c
[5]
 https://github.com/ychost/HybSCH/blob/master/Sources/Main.c