描述

如果你有一只物聯網寵物，它會吃什么？當然是 WiFi SSID！

Nerd 是一種無線電子寵物，通過收集 WiFi SSID 以及一些休息和陽光來生存。為了讓它茁壯成長，你必須平衡離線和在線模式以及明暗，以確保它有一個適當的日常飲食 - 睡眠 - 書呆子例程。如果它長時間沒有連接 WiFi，它會使用其內置的壓電揚聲器以摩爾斯電碼發送 SOS。脫機時間越長，蜂鳴聲越多。

簡而言之

Nerd 每半小時醒來一次，掃描它周圍的網絡。如果它檢測到新網絡，它將存儲它們并以低功耗模式返回睡眠狀態（以節省電池壽命）。否則它會通過蜂鳴器發出噪音來抱怨，直到你喂它或把它放在黑暗中。它還會通過連接到您的 wifi 網絡了解它何時在家。當在家時，書呆子將能夠連接到互聯網并獲取當前時間和日期。如果超過兩天不喂食，它會急劇死亡，發出很大的聲音。

成分

• 紅綠燈
• 光電晶體管
• 蜂鳴器
• 電池
• 220歐姆電阻

學習目標

• 管理完整的 WiFi 功能
• 在閃存中存儲數據
• 管理時間和實時時鐘
• 管理低功耗模式

想知道更多？

本教程是讓您熟悉 MKR1010 和物聯網的一系列實驗的一部分。所有實驗都可以使用 MKR IoT Bundle 中包含的組件來構建。

• 帶 MKR WiFi 1010 的我愛你枕頭
• 帶 MKR WiFi 1010 的拼圖盒
• 巴甫洛夫的貓與 MKR WiFi 1010
• 帶 MKR WiFi 1010 的書呆子
• 帶 MKR WiFi 1010 的工廠通訊器

設置董事會

為了實現所有功能，我們將使用以下庫：

• WiFiNINA //連接到互聯網并掃描網絡
• FlashStorage // 保存值，這樣它們就不會在每次重啟時被刪除
• RTCZero // 管理時間觸發事件
• ArduinoLowPower // 節省電池電量
• WiFiUdp // 從互聯網獲取時間和日期

您可以按照本指南中的說明從庫管理器下載它們。

掃描 WiFi 網絡

書呆子渴望網絡！掃描網絡非常簡單， 只需上傳此示例草圖或轉到> 示例 > WiFiNINA > ScanNetworksAdvanced以獲得更擴展的版本。

#include 
#include 
void setup()
 {
  //Initialize serial and wait for port to open:
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
  }  // scan for existing networks:
  Serial.println();
  Serial.println("Scanning available networks...");
  listNetworks();
 }
 void loop()
 {
  delay(10000);  // scan for existing networks:
  Serial.println("Scanning available networks...");
  listNetworks();
 }
 void listNetworks()
 {  // scan for nearby networks:
  Serial.println("** Scan Networks **");
  int numSsid = WiFi.scanNetworks();
  if (numSsid == -1)
  {
    Serial.println("Couldn't get a WiFi connection");
    while (true);
  }  // print the list of networks seen:
  Serial.print("number of available networks: ");
  Serial.println(numSsid);
  // print the network number and name for each network found:
  for (int thisNet = 0; thisNet < numSsid; thisNet++) {
    Serial.print(thisNet + 1);
    Serial.print(" SSID: ");
    Serial.println(WiFi.SSID(thisNet));
    Serial.flush();
  }
  Serial.println();
 } 

在閃存中存儲值

你肯定不希望 Nerd 每次沒電時都死掉！為了避免這種行為，我們將在閃存中保存一些變量（如食物量），以便即使在電路板轉動后也可以檢索它們關閉并再次打開。您可以通過以下方式了解基本功能：

示例 > FlashStorage > FlashStoreAndRetrieve

我們將保存網絡的名稱，以便 Nerd 只吃一次，我們還將使用保存這些 SSID 的數組來計算它白天吃的食物量。保存在閃存中的值將保留下來重置電路板但不上傳新草圖。每次上傳新草圖時，閃存也會被清空。此草圖將掃描網絡并將 SSID 保存在閃存中。

#include 
#include 
#include 
#define MAGIC_NUMBER 0x7423  // arbitrary number to double check the saved SSID 
#define MaxNet 30  // max amount of network to be saved  
int PosToBeSaved = 0; // Variable used to navigate the array of networks 
int daily_amount_of_food = 12; // The amount of food per day needed to survive 
// Struct of variable to be saved in flash memory 
typedef struct {
  int magic;
  boolean valid[MaxNet];
  char SSIDs[MaxNet][100];
 } Networks;
 FlashStorage(my_flash_store, Networks);
 Networks values;
 void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while(!Serial); // wait until the Serial montior has be opened
  delay(2000);
  values = my_flash_store.read();
  if (values.magic == MAGIC_NUMBER) { // If token is correct print saved networks
    Serial.println("saved data:");
    Serial.println("");
    for (int a = 0; a < MaxNet; a++) {
      if (values.valid[a]) {
        Serial.println(values.SSIDs[a]);
      } else {
        PosToBeSaved = a;
      }
    }
  }
 }
 void loop() {  // Temporarly save the number of networks
  int networks_already_saved = PosToBeSaved;
  getNetwork();
  if (PosToBeSaved >= daily_amount_of_food) {
    Serial.println("Enough food for today");
  }
  delay(5000);
 }
 // Feed the Nerd with networks's SSID
 void getNetwork() {  // scan for nearby networks:
  Serial.println("\n*Scan Networks*\n");
  int numSsid = WiFi.scanNetworks();
  delay(1000);
  if (numSsid == -1)  {
    Serial.println("There are no WiFi networks here..");
  } else {
    Serial.print("number of available networks: ");
    Serial.println(numSsid);
    // print the network number and name for each network found:
    for (int thisNet = 0; thisNet < numSsid; thisNet++) {
      Serial.print("SSID: ");
      Serial.println(WiFi.SSID(thisNet));
      delay(500);
      char* net = WiFi.SSID(thisNet);
      bool canBeSaved = true;
      // check if the network has already been saved
      for (int a = 0; a < PosToBeSaved ; a++) {
        if (values.valid[a]) {
          if (strncmp(net, values.SSIDs[a], 100) == 0 || strnlen(net, 100) == 0) {
            Serial.println("Not saved");
            canBeSaved = false;
          }
        }
      }
      // Store ssid name
      if (canBeSaved && PosToBeSaved < MaxNet) {
        if (strlen(net) + 1 < 100 && strlen(net) > 0) {
          memset(values.SSIDs[PosToBeSaved], 0, sizeof(values.SSIDs[PosToBeSaved])); // set all characters to zero
          memcpy(values.SSIDs[PosToBeSaved], net, strlen(net) + 1); // copy "net" to values.SSDs[thisNet]
          values.valid[PosToBeSaved] = true;
          values.magic = MAGIC_NUMBER;
          my_flash_store.write(values);
          Serial.println(String(values.SSIDs[PosToBeSaved]) + " saved in position " + String(PosToBeSaved));
          PosToBeSaved ++;
        }
        else {
          Serial.println(" network skipped");
        }
      }
    }
  }
 } 

請注意我們如何定義可以保存的最大網絡數量，以避免內存空間問題：

#define MaxNet 30  
int PosToBeSaved = 0; 

已用于導航保存網絡名稱的數組并測量已經吃掉的食物量。

管理時間

我們可以將實時時鐘 (RTC) 的功能與 WiFi 相結合，以獲取當前時間和日期，然后設置電路板的內部時鐘。通過這種方式，我們可以在很長一段時間內觸發基于時間的事件，而無需使用millis()將毫秒轉換為天時可能會很棘手的功能。我們將從網絡時間協議(NTP) 時間服務器獲取時間，然后設置 RTC用它。請注意，收到的時間采用紀元格式，即自 1970 年 1 月 1 日以來的秒數。您可以從示例 > WiFiNINA> WiFiUdpNtpClient運行基本草圖在下面的草圖中，我們將所有內容放在一起：掃描網絡功能和時間相關的。

• bool atHome = false; 用于觸發 WiFi 連接，因此請求服務器獲取時間。
• check_home() 用于掃描所有可用網絡，并查看其中一個是否是家庭 WiFi 網絡。
• connect_WiFi()然后調用，它會將開發板連接到 WiFi，觸發對服務器的請求并打印當前時間。
• rtc.setEpoch(epoch + GMT);用于以紀元格式的當前時間啟動 RTC，修改 GMT 變量以將時間調整為您當前的時區。

#include 
#include 
#include 
#define MAGIC_NUMBER 0x7423  // arbitrary number to double check the saved SSID 
#define MaxNet 30  // max amount of network to be saved  
int PosToBeSaved = 0; // Variable used to navigate the array of networks 
int daily_amount_of_food = 12; // The amount of food per day needed to survive 
// Struct of variable to be saved in flash memory 
typedef struct {
  int magic;
  boolean valid[MaxNet];
  char SSIDs[MaxNet][100];
 } Networks;
 FlashStorage(my_flash_store, Networks);
 Networks values;
 void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while(!Serial); // wait until the Serial montior has be opened
  delay(2000);
  values = my_flash_store.read(); // Read values from flash memory
  if (values.magic == MAGIC_NUMBER) {
    Serial.println("saved data:");
    Serial.println("");
    for (int a = 0; a < MaxNet; a++) {
      if (values.valid[a]) {
        Serial.println(values.SSIDs[a]);
      } else {
        PosToBeSaved = a;
      }
    }
  }
 }
 void loop() {  // Temporarly save the number of networks
  int networks_already_saved = PosToBeSaved;
  getNetwork();
  if (PosToBeSaved >= daily_amount_of_food) {
    Serial.println("Enough food for today");
  }
  delay(5000);
 }
 // Feed the Nerd with networks's SSID 
void getNetwork() {  // scan for nearby networks:
  Serial.println("\n*Scan Networks*\n");
  int numSsid = WiFi.scanNetworks();
  delay(1000);
  if (numSsid == -1)  {
    Serial.println("There are no WiFi networks here..");
  } else {
    Serial.print("number of available networks: ");
    Serial.println(numSsid);
    // print the network number and name for each network found:
    for (int thisNet = 0; thisNet < numSsid; thisNet++) {
      Serial.print("SSID: ");
      Serial.println(WiFi.SSID(thisNet));
      delay(500);
      char* net = WiFi.SSID(thisNet);
      bool canBeSaved = true;
      // check if the network has already been saved
      for (int a = 0; a < PosToBeSaved ; a++) {
        if (values.valid[a]) {
          if (strncmp(net, values.SSIDs[a], 100) == 0 || strnlen(net, 100) == 0) {
            Serial.println("Not saved");
            canBeSaved = false;
          }
        }
      }
      // Store ssid name
      if (canBeSaved && PosToBeSaved < MaxNet) {
        if (strlen(net) + 1 < 100 && strlen(net) > 0) {
          memset(values.SSIDs[PosToBeSaved], 0, sizeof(values.SSIDs[PosToBeSaved]));
          memcpy(values.SSIDs[PosToBeSaved], net, strlen(net) + 1);
          values.valid[PosToBeSaved] = true;
          values.magic = MAGIC_NUMBER;
          my_flash_store.write(values);
          Serial.println(String(values.SSIDs[PosToBeSaved]) + " saved in position " + String(PosToBeSaved));
          PosToBeSaved ++;
        }
        else {
          Serial.println(" network skipped");
        }
      }
    }
  }
 } 

實現當前時間允許我們使用像這樣的簡單函數來管理 Nerd 的生死：

 if(rtc.getEpoch() - values.last_time_fed >= 86400*2){
 // complain and eventually die :(
 } 

其中86400是一天中的秒數， 是書呆子最后一次被喂食的紀元格式values.last_time_fed 時間的存儲值，并以紀元格式返回當前時間。rtc.getEpoch()

低功耗模式

我們可以使用低功耗模式讓我們的電路板進入睡眠狀態。這意味著它將禁用大部分功能（包括 WiFi）以節省電池電量。由于我們希望書呆子定期醒來，我們可以輕松設置一個計時器：

#include "ArduinoLowPower.h" 
int sleeping_time = 5000; // 5 seconds 
bool awake = true;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  LowPower.attachInterruptWakeup(RTC_ALARM_WAKEUP, WakeUp, CHANGE);
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
 }
 void loop() {
  if (awake) {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
    delay(500);
  }
  awake = false;
  Serial.println("going to sleep");
  LowPower.sleep(sleeping_time);
 }
 void WakeUp() {
  Serial.println("awake");
  awake = true;
 } 

請注意，該WakeUp()函數附加到中斷，這意味著它不能包含任何包含延遲的代碼。但是我們可以設置 s 布爾變量 so 來觸發循環中的事件。