基于ESP32-S2模块的本地气象台项目vscode+esp-idf

内容介绍

项目介绍

平台：基于ESP32-S2模块的物联网/音频信号处理平台
项目：制作一个本地气象台
要求：利用OLED显示当前本地的时间、温度和气象信息
开发平台：Vscode+esp-idf

设计思路

板子供电启动后立刻进入初始化状态，进行外设初始化和内部数据初始化。在初始化结束后，ESP32进入空闲状态，等待用户调用功能。
在外设初始化中，板子进行OLED初始化、Key按键初始化、WIFI初始化。
在内部数据初始化中，板子先连接SNTP服务器校正ESP32本地时间，然后创建一个时间定时器，最后更新ESP32位置信息。
ESP32进入空闲状态后，等待用户调用功能，可供调用的功能有：显示当前时间、显示本地实时天气、显示本地今明后天气。

实现功能及展示

显示当前时间

显示本地实时天气

显示本地今明后天气

主要代码及功能

OLED屏幕代码

SSD1306芯片驱动的OLED屏幕是一个非常常用的外设，在硬禾学堂往期其他项目，或是各种其他交流论坛上等等，都有丰富的驱动代码文件可以下载。再不济也可以找桃宝商家直接要，事实上许多外设的驱动代码都可以找桃宝商家要。不再赘述。

Key按键代码

3个Key按键利用中断分别实现下列功能

Key1：显示当前时间

Key2：显示本地实时天气

Key3：显示本地今明后天气

Key按键代码基于esp-idf\examples\peripherals\gpio\generic_gpio 工程修改而来。主要对gpio_isr_task函数进行了修改。

收到来自gpio_evt_queue的信号量（按键源）后，先进行按键抖动的识别操作，检测出该中断是否有效，然后根据信号量创建不同的任务，实现三个不同功能（在HTTP代码部分细讲）。

WIFI代码

WIFI代码基本直接使用了esp-idf\examples\wifi\smart_config 工程。

smart_config的思路是利用手机给esp32配置WiFi。具体而言，手机先连接上WiFi(2.4Ghz),然后手机再使用EspTouch来将连接wifi所需要的信息（wifi名，密码）组包给wifi广播，esp32接收到广播后解包就可以得到所需的wifi信息，成功连接WiFi。

Esptouch手机界面如下:

Fs1Hyu-JqJuMkM3lygzwrsFHpo8Z

EspTouch下载，Github搜索EspTouch，然后点击releases。

SNTP代码

SNTP代码用于校正ESP32本地时间。

SNTP代码基于esp-idf\examples\protocols\sntp 工程修改而来。由于例程本身已经帮忙校正好了时间，因此代码修改的目标有两点：

1.得到已经校正好的时间。(位于esp32定义的系统时间结构体struct tm)

2.将校正好的时间展示在OLED上。

系统时间结构体struct tm定义如下代码段所示。其中包含了许多变量，但我们所关心的只是前面几个。

struct tm
{
  int	tm_sec;
  int	tm_min;
  int	tm_hour;
  int	tm_mday;
  int	tm_mon;
  int	tm_year;
  int	tm_wday;
  int	tm_yday;
  int	tm_isdst;
#ifdef __TM_GMTOFF
  long	__TM_GMTOFF;
#endif
#ifdef __TM_ZONE
  const char *__TM_ZONE;
#endif
};

Timer代码

Timer代码基于esp-idf\examples\system\esp_timer 工程修改而来。只需要在原工程的基础上把timer定时器的回调函数内容修改为SNTP代码中更新OLED时间的代码即可。

工程一共定义了两个Timer定时器，用于每隔一分钟更新时间数据到OLED屏幕上，一个是单次定时器，一个是周期定时器。周期定时器周期设定为一分钟，每隔一分钟启动一次更新OLED时间任务。单次定时器的仅在SNTP服务器校正时间后的第一分钟启动，在校正时间后的第一分钟并不需要完整等待一分钟后才进行更新OLED时间任务。例如从SNTP服务器获取时间为4点56分35秒，则单次定时器仅需定时60-35=25秒即可。

HTTP 代码

HTTP代码用于访问丰富的网络API接口并得到返回的所需地理位置数据、天气数据。

HTTP代码基于C:\Users\M\Desktop\esp-idf\examples\protocols\esp_http_client修改而来。Esp32所给出的HTTP_Client例程展示了丰富的HTTP协议例子，这里仅仅用到了GET方法获取HTTP数据。

由于API接口返回的数据通常为CJSON数据结构，因此为了正确利用API返回的数据，首先应该对CJSON基础知识以及常用函数做一个相应的了解(自行百度)。

代码所用到的三个API接口如下：

1.获取地理位置信息API，该API通过分析数据报所走过的路由来得知ESP32的地理信息。API源于高德地图。我们所关心的是该API返回的经纬度。

https://restapi.amap.com/v3/ip?key=015ce8a4997fcb07ca81eccf5306902d

Please visit https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/ipconfig to learn about the imformation of this API.

2.获取实时天气信息API，该API通过分析URL中的location变量（经纬度）来返回对应的实时天气信息。API源于心知天气。下面给出了查询北京实时天气的URL。

https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=SUmWC7CegIIrYvj1w&language=en&unit=c&location=39.90:116.33

Please visit https://www.seniverse.com/ to learn about the imformation of this API.

3.获取今明后天气信息API，该API通过分析URL中的location变量（经纬度）来返回对应的实时天气信息。API源于心知天气。下面给出了查询北京今明后天气的URL。

https://api.seniverse.com/v3/weather/daily.json?key=SUmWC7CegIIrYvj1w&language=en&unit=c&start=0&days=3&location=39.90:116.33

Please visit https://www.seniverse.com/ to learn about the imformation of this API.

遇到的问题及解决方案

本次项目遇到的最大问题位于HTTP代码部分。由于我对HTTP协议并没有太多了解，也缺乏API，CJSON的相关知识，因此在编写代码时较为艰难。

所幸的是该项目对上述的知识要求并不高，可以说是仅仅接触皮毛即可，而且ESP32提供的HTTP_Client例程也比较详细。通过上网查阅HTTP协议GET，POST数据报的用法，以及CJSON的基础知识，结合各个API的返回值，经过一整天的奋战，终于鼓捣出了结果。

附件：工程文件下载链接：https://pan.baidu.com/s/1vI3ZCTsIbs3bf8KKvJyfRA
提取码：fkgz