单片机通过WIFI模块（ESP8266）获取网络时间与天气预报

    前几天发布了开源4.3寸触摸屏的文章 《开源4.3寸触摸屏》，里面有WIFI获取时间和天气预报相关的功能，今天就来介绍一下这个功能是怎样实现的。

1.底层驱动

    首先，硬件上，单片机通过串口AT指令访问WIFI模块（ESP12S）。具体AT指令怎样是写，可以参考之前的文章《AT指令程序的编写》。上电后，先配置WIFI模块的工作模式等，用到的AT指令如下：

    1. 关闭回显

            ATE0                   

    2. 设置为STA模式

            AT+CWMODE_DEF=1 

    3. 设置WIFI名称和密码

            AT+CWJAP_DEF=”SSID”,”Password” 

    4. 开启DHCP

            AT+CWDHCP_DEF=1,1 

    5. 设置为单连接模式

            AT+CIPMUX=0      

    6. 透传模式

            AT+CIPMODE=1         

2.获取网络时间

    获取网络时间的方式有两种，对于较新版本的固件，可以直接通过AT指令来获取。（可以通过AT+GMR指令来查询固件的版本。）

    AT+CIPSNTPTIME?

    对于较老版本的固件，不支持该AT指令，只能通过自己链接网络服务器来获取当前时间。具体需要的AT指令如下：

    1.建立TCP链接

             AT+CIPSTART="TCP","www.beijing-time.org",80

    2.打开传透模式

            AT+CIPSEND

    3.收到‘>’符号后，随便发送个数据

    4.等待接收数据

    接收的数据可以先用网络调试助手来测试，如下，可以看大，数据中包含了当前的日期和时间信息，我们可以先找到字符串中“Data”的位置，再解析后面的数据。数据格式固定，直接按照字符位置解析就行。

    需要注意的是，获取的这个时间是格林威治时间，与北京时间相差8个小时。

当然，也可以通过连接其它NTP时间服务器来获取时间，步骤是类似的。

3.获取天气预报

    天气的获取就要比时间稍复杂一些，网上有很多可以提供天气预报的服务器，有些可以免费试用，一般都需要注册一个账号，这里以“心知天气”为例进行介绍。步骤如下：

    1.在该网站注册一个账号：

    心知天气 - 高精度气象数据 - 天气数据API接口 - 行业气象解决方案。

    注册之后就可以通过其开放的API来获取天气预报。有免费版和付费版，区别在于访问频次和获取的天气信息内容不同。如下：

    2.在控制台查看账号的私钥，这个在程序用要用。

    3.有了这个私钥，我们就可以通过API来获取天气预报了，相关的API可以在这里查询：

未来15天逐日天气预报和昨日天气 · 心知天气

    先用网络调试助手测试一下：

    可以看到，通过TCP连接服务器后，发送GET请求就可以收到天气预报数据，接下来就是解析数据了。

    4.接收的数据是JSON格式的字符串，在单片机中我们可以移植cJSON来进行解析。cJSON是一个开源的C语音解析库，只有cJSON.c、cJSON.h两个文件，直接添加到工程中就可以使用相关函数。程序如下：

void Weather_JSON( )
{    
        char *data;
    cJSON *root;
    cJSON *results;
    cJSON *last_update;
    cJSON *loc_json, *daily_json;
    cJSON *forecast_json;
    char *loc_tmp, *weather_tmp;
    int i = 0;

        data = (char*)(Uart1.RxBuf);//接受到的数据
    root = cJSON_Parse(data);
    if(root)
    {
        //printf("JSON格式正确:\n%s\n\n",cJSON_Print(root));    //输出json字符串
        results = cJSON_GetObjectItem(root, "results");
        results = cJSON_GetArrayItem(results,0);
        if(results)
        {
            loc_json = cJSON_GetObjectItem(results, "location");   //得到location键对应的值，是一个对象

            loc_tmp = cJSON_GetObjectItem(loc_json, "id") -> valuestring;
            //printf("城市ID:%s\n",loc_tmp);
            loc_tmp = cJSON_GetObjectItem(loc_json, "name") -> valuestring;
            memset(loc_str,0,20);
                        memcpy(loc_str,loc_tmp,strlen(loc_tmp));
                    
            loc_tmp = cJSON_GetObjectItem(loc_json, "timezone") -> valuestring;
            //printf("城市时区:%s\n\n",loc_tmp);

            daily_json = cJSON_GetObjectItem(results, "daily");
            if(daily_json)
            {
                                Weather_Dat[0].Flag = 1;
                for(i = 0; i < 3; i++)
                {
                    forecast_json = cJSON_GetArrayItem(daily_json, i);
                    //weather_tmp = cJSON_GetObjectItem(forecast_json, "date") -> valuestring;//日期

                    weather_tmp = cJSON_GetObjectItem(forecast_json, "code_day") -> valuestring;//白天天气代码
                                        Weather_Dat[i].Weathcode = atoi(weather_tmp);

                                        //weather_tmp = cJSON_GetObjectItem(forecast_json, "code_night") -> valuestring;//晚上天气代码

                    weather_tmp = cJSON_GetObjectItem(forecast_json, "high") -> valuestring;//最高温度
                                        memset(Weather_Dat[i].HighT,0,4);
                                        memcpy(Weather_Dat[i].HighT,weather_tmp,strlen(weather_tmp));

                                    
                    weather_tmp = cJSON_GetObjectItem(forecast_json, "low") -> valuestring;//最低温度
                                        memset(Weather_Dat[i].LowT,0,4);
                                        memcpy(Weather_Dat[i].LowT,weather_tmp,strlen(weather_tmp));
                                    
                    weather_tmp = cJSON_GetObjectItem(forecast_json, "wind_direction") -> valuestring;//风向
                                        memset(Weather_Dat[i].Wind_Dir,0,10);
                    memcpy(Weather_Dat[i].Wind_Dir,weather_tmp,strlen(weather_tmp));
                                    
                    weather_tmp = cJSON_GetObjectItem(forecast_json, "wind_scale") -> valuestring;//风力
                                        memset(Weather_Dat[i].WindScale,0,4);
                                        memcpy(Weather_Dat[i].WindScale,weather_tmp,strlen(weather_tmp));
                                    
                                        weather_tmp = cJSON_GetObjectItem(forecast_json, "humidity") -> valuestring;//湿度
                                        memset(Weather_Dat[i].Humi,0,4);
                                        memcpy(Weather_Dat[i].Humi,weather_tmp,strlen(weather_tmp));
                }
            }
            else
                        {
                //printf("daily json格式错误\r\n");
                                Weather_Dat[0].Flag = 0;
                        }
//            last_update = cJSON_GetObjectItem(results, "last_update");
//            update_tmp = last_update->valuestring;
//            if(last_update)
//            {
//                //printf("更新时间:%s\r\n", update_tmp);
//            }
        }
        else
        {
                        Weather_Dat[0].Flag = 0;
            //printf("results格式错误:%s\r\n", cJSON_GetErrorPtr());
        }
    }
    else
    {
                Weather_Dat[0].Flag = 0;
        //printf("JSON格式错误\r\n");
    }
    cJSON_Delete(root);    
}

    解析后，将有用数据转换为自己想要的格式存储在变量中。需要注意的是，cJSON可能占用较大的堆栈，因此堆栈需要设大一些。

    总结一下，获取天气预报的步骤如下：

    1.注册账号

    2.获取私钥

    3.连接服务器

            AT+CIPSTART="TCP”,” api.seniverse.com”,80

    4..打开传透模式

        AT+CIPSEND

    5..收到‘>’符号后，发送GET请求

GEThttps://api.seniverse.com/v3/weather/daily.json?key=your_key&location=ip&language=zh-Hans&unit=c&start=0&days=3

 6.等待接收数据，并解析

    以上就是单片机通过AT指令访问WIFI模块获取网络时间和天气预报的方法，需要注意的是上述所有指令后面别忘了加回车换行符。