本篇介紹了如何使用ESP8266,通過WIFI連網獲取網絡天氣和網絡時間,然后借助U8g2庫,在OLED上顯示當前時間和天氣信息。
1 HTTP獲取網絡天氣
連網獲取網絡天氣,一般需要通過http的方式,從天氣信息提供商的網絡地址獲取天氣信息。
1.1 注冊開發者key
這里以心知天氣為例,需要先注冊一個開發者賬號,然后獲取自己的私鑰,也就是等下要用到的key。
然后可以先在瀏覽器中輸入如下鏈接,注意要將自己的key替換進去,然后就可以測試一下天氣信息的獲取情況。
https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=替換為你的私鑰&location=HangZhou&language=en&unit=c
如下即為獲取的天氣信息,是json格式的:
1.2 http請求基本原理
上面先通過瀏覽器的方式獲取到了天氣信息,而ESP8266沒有瀏覽器功能,需要編寫代碼實現http數據請求。
在編寫代碼之前,需要先了解一下基礎的http請求原理。
url全稱是資源描述符,一個url地址,用于描述一個網絡上的資源,而http中的get、post、put、delete就對于著這個資源的查、改、增、刪4個操作,get一般用于獲取/查詢資源信息。
url的格式: 【協議】://【主機名(或者叫域名)】【:端口號(可選)】/【文件路徑】/【文件名】
例如:https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=替換為你的私鑰&location=HangZhou&language=en&unit=c
協議:https
域名:api.seniverse.com
客戶端發送一個HTTP請求到服務器的請求消息包括以下格式:請求行(request line)、請求頭部(header)、空行和請求數據四個部分組成,下圖給出了請求報文的一般格式。
服務器HTTP響應也由四個部分組成,分別是:狀態行、消息報頭、空行和響應正文。
根據http協議,可以編寫ESP8266進行http請求的代碼:
const char* host = "api.seniverse.com"; // 將要連接的服務器地址
const int httpPort = 80; // 將要連接的服務器端口
// 心知天氣HTTP請求所需信息
String reqUserKey = "xxxxxxxxxxxxxxxxx"; // 私鑰
String reqLocation = "HangZhou"; // 城市
String reqUnit = "c"; // 攝氏/華氏
// 建立心知天氣API當前天氣請求資源地址
String reqRes = "/v3/weather/now.json?key=" + reqUserKey +
+ "&location=" + reqLocation +
"&language=en&unit=" +reqUnit;
// 建立http請求信息
// 請求方法(GET)+空格+URL+空格+協議(HTTP/1.1)+回車+換行+
// 頭部字段(Host)+冒號+值(服務器地址)+回車+換行+
// 頭部字段(Connection)+冒號+值(close)+回車+換行+回車+換行
String httpRequest = String("GET ") + reqRes + " HTTP/1.1\r\n" +
"Host: " + host + "\r\n" +
"Connection: close\r\n\r\n";
WiFiClient client;
// 嘗試連接服務器
if (client.connect(host, 80))
{
// 向服務器發送http請求信息
client.print(httpRequest);
Serial.println("Sending request: ");
Serial.println(httpRequest);
// 獲取并顯示服務器響應狀態行
String status_response = client.readStringUntil('\n');
Serial.print("status_response: ");
Serial.println(status_response);
// 使用find跳過HTTP響應頭
if (client.find("\r\n\r\n"))
{
Serial.println("Found Header End. Start Parsing.");
}
// 利用ArduinoJson庫解析心知天氣響應信息
parseInfo(client);
}
1.3 json數據解析
http請求獲取到的天氣數據是json格式的(關于json的介紹可參考:),需要對數據進行解析,獲取到具體的天氣和溫度等數據。
可以將獲取的json原始數據打印出來,方便確認程序是否獲取到的天氣數據。
具體代碼如下:
void parseInfo(WiFiClient client)
{
const size_t capacity = JSON_ARRAY_SIZE(1) + JSON_OBJECT_SIZE(1) + 2 * JSON_OBJECT_SIZE(3) + JSON_OBJECT_SIZE(6) + 230;
DynamicJsonDocument doc(capacity);
deserializeJson(doc, client);
Serial.println(doc.as());
JsonObject result0 = doc["results"][0];
JsonObject result0_now = result0["now"];
// 通過串口監視器顯示以上信息
g_strWeather = result0_now["text"].as();// "Sunny"
g_iCode = result0_now["code"].as();// "0"
g_iTemperature = result0_now["temperature"].as();// "32"
g_strUpdateTime = result0["last_update"].as();// "2020-06-02T14:40:00+08:00"
Serial.println(F("======Weahter Now======="));
Serial.print(F("Weather Now: "));
Serial.print(g_strWeather);
Serial.print(F(" -> "));
Serial.println(g_iCode);
Serial.print(F("Temperature: "));
Serial.println(g_iTemperature);
Serial.print(F("Last Update: "));
Serial.println(g_strUpdateTime);
Serial.println(F("========================"));
}
原始json格式的天氣數據和解析后的天氣和溫度數據如下:
天氣現象代碼對照表
解析到的天氣數據,除了英文形式的天氣信息(text),還有一個對應的天氣碼(code),如上圖的Cloudy對應的天氣碼是4。通過天氣碼,也可以轉換為天氣。天氣碼的對照表可參考心知天氣文檔:https://docs.seniverse.com/api/start/code.html
簡化起見,這里只使用常用的4種天氣。
代碼 | 中文 | 英文 |
---|---|---|
0 | 晴(國內城市白天晴) | Sunny |
4 | 多云 | Cloudy |
9 | 陰 | Overcast |
13 | 小雨 | Light Rain0 |
2 NTP網絡時間
NTP(Network Time Protocol) 是網絡時間協議,它是用來同步網絡中各個計算機時間的協議。
ESP8266可以連網,那就也可以通過獲取網絡時間來得到當前的時間:
time_t getNtpTime()
{
IPAddress ntpServerIP; // NTP服務器的地址
while(Udp.parsePacket() > 0); // 丟棄以前接收的任何數據包
Serial.println("Transmit NTP Request");
// 從池中獲取隨機服務器
WiFi.hostByName(ntpServerName, ntpServerIP);
Serial.print(ntpServerName);
Serial.print(": ");
Serial.println(ntpServerIP);
sendNTPpacket(ntpServerIP);
uint32_t beginWait = millis();
while (millis() - beginWait < 1500)
{
int size = Udp.parsePacket();
if (size >= NTP_PACKET_SIZE)
{
Serial.println("Receive NTP Response");
isNTPConnected = true;
Udp.read(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE); // 將數據包讀取到緩沖區
unsigned long secsSince1900;
// 將從位置40開始的四個字節轉換為長整型,只取前32位整數部分
secsSince1900 = (unsigned long)packetBuffer[40] << 24;
secsSince1900 |= (unsigned long)packetBuffer[41] << 16;
secsSince1900 |= (unsigned long)packetBuffer[42] << 8;
secsSince1900 |= (unsigned long)packetBuffer[43];
Serial.println(secsSince1900);
Serial.println(secsSince1900 - 2208988800UL + timeZone * SECS_PER_HOUR);
return secsSince1900 - 2208988800UL + timeZone * SECS_PER_HOUR;
}
}
Serial.println("No NTP Response :-("); //無NTP響應
isNTPConnected = false;
return 0; //如果未得到時間則返回0
}
3 OLED顯示頁面設計
獲取到天氣信息和時間后,需要將這些信息顯示出來。
這里使用0.96寸OLED顯示屏來顯示,借助U8g2庫,顯示文字與天氣圖標(U8g2庫的使用,可參考:)。
具體的顯示代碼如下:
void testShowTimeAndWeather(rtc_time_t &now_time, weather_info_t &weather_info)
{
u8g2.clearBuffer();
int tm_year = now_time.tm_year;
int tm_month = now_time.tm_mon;
int tm_day = now_time.tm_mday;
int tm_hour = now_time.tm_hour;
int tm_minute = now_time.tm_min;
int tm_sec = now_time.tm_sec;
int tm_week = now_time.tm_week;
//時分
char str_big_time[] = "";
my_strcat(str_big_time, tm_hour);
strcat(str_big_time,":");
my_strcat(str_big_time, tm_minute);
u8g2.setFont(u8g2_font_logisoso24_tf);
u8g2.drawStr(0, 30, str_big_time);
//秒
char str_small_sec[] = "";
my_strcat(str_small_sec, tm_sec);
u8g2.setFont(u8g2_font_wqy14_t_gb2312);
u8g2.drawStr(73, 30, str_small_sec);
//日期
char str_date[] = "";
char str_temp[6];
itoa(tm_year,str_temp,10);
strcat(str_date,str_temp);
strcat(str_date,"-");
my_strcat(str_date, tm_month);
strcat(str_date,"-");
my_strcat(str_date, tm_day);
u8g2.drawStr(0, 47, str_date);
u8g2.setCursor(0, 63);
u8g2.print("星期");
switch (tm_week)
{
case 1: u8g2.print("日"); break;
case 2: u8g2.print("一"); break;
case 3: u8g2.print("二"); break;
case 4: u8g2.print("三"); break;
case 5: u8g2.print("四"); break;
case 6: u8g2.print("五"); break;
case 7: u8g2.print("六"); break;
default: break;
}
u8g2.setCursor(60, 63);
u8g2.print("杭州");
//分割線
u8g2.drawLine(90, 0, 90, 63);
//天氣
if (weather_info.iconIdx<0 || weather_info.iconIdx>3) //沒有對應的天氣圖標
{
Serial.print("no icon for weather: ");
Serial.println(weather_info.weather);
}
else
{
u8g2.setFont(u8g2_font_open_iconic_weather_4x_t );
u8g2.drawStr(96, 34, icon_index[weather_info.iconIdx]);
}
char temperature_tmp[25];
itoa(weather_info.temp, temperature_tmp, 10);
strcat(temperature_tmp,"℃");
u8g2.setFont(u8g2_font_wqy16_t_gb2312);
u8g2.setCursor(96, 55);
u8g2.print(temperature_tmp);
u8g2.sendBuffer();
}
4 最終效果
5 總結
本篇介紹了http獲取網絡天氣的基本原理,并通過實踐,使用ESP8266連網獲取網絡天氣和網絡時間,借助U8g2庫,在OLED上顯示當前時間和天氣信息。
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