ㄆㄜㄊㄧㄡㄙˋ: 初遇 Blynk ( 物聯網手機 APP ) - 如何使用 Arduino 和 AT 韌體 ( Ai-Mod, AT v1.2.0.0 based on SDK v1.5.4.1 ) 的 ESP8266 (ESP-01, ESP-01S) 連上 Blynk 伺服器和儲存數據 {*2_1*nRF24L01+*2

網頁最後修改時間：2017/09/02

之前有網友詢問關於 ESP8266, ESP-01 使用 AT 指令方式連不上 Blynk 伺服器的問題，當時我的直覺認為不是 AT 韌體版本的問題，就是通訊速率的關係，所以就這樣回了！不過，最後他也沒嘗試成功，只好使用建議的 Standalone 的方式再試試；但是，我還是不知道他最後成功了沒有 ?

剛好！這篇網頁的前一篇 (*2*nRF24L01+*2* SHT31 單點無線溫溼度傳輸) 的最後提及到："之後會需要將收到的溫溼度值上傳到雲端去，希望能利用手機來監控與查詢"。也因為這樣，所以寫了 *2*nRF24L01+*2* 的番外篇，順便來初遇認識一下 Blynk；怎麼使用 Arduino Blynk 函式庫控制 ESP8266 的 AT 指令連線 Blynk Server，以其作為中介與 Blynk app 做雙向溝通。

雖然是 *2*nRF24L01+*2* 的番外篇，但單獨閱讀也沒關係，需要但非必要其前導網頁。

既然這一篇網頁跟 Blynk 有關係，不引用一下 Blynk 官網的標題介紹，有點說不過去：

The most popular mobile app for the IOT. Works with anything: ESP8266, Arduino, Raspberry Pi, SparkFun and others.

由上面的描述和下面工作原理圖可以了解，藉由 Blynk Server 做為橋樑，遠端裝置可以利用 Blynk 所提供的函式庫與 Blynk Server 和其 Blynk app 相互溝通互相通訊，不但能遠端控制裝置和顯示感測器數據，還能儲存數據與視覺化數據顯示，更支援 HTTP RESTFUL API 從遠端裝置和 Blynk app 讀取和寫入數據

How Blynk Works, 來源：Blynk

實際使用過後感覺很不錯！可客製化的裝置畫面很有個性，也提供轉換成自製的手機 APP 的功能，非常不錯，建議玩玩看 !

Blynk 使用 ESP8266 來做 WiFi 通訊有兩種方法，官網上面建議的用法是把它當成獨立的微控制器來用，而不是本篇所使用 AT 指令的方式。不管使用哪一種方式，對於 Arduino Blynk 函式庫而言，連接 Blynk Server 基本上都是幾行指令就能搞定的事，很適合了解基本網路知識的初學者。

一旦連上 Blynk Server 之後，只要設計好手機端的 Blynk 操作畫面，一經啟動！遠端裝置與 Blynk app 就能開始互傳資料。

在 Blynk 的官網有釋出使用 ESP8266 AT 指令的網頁說明，若不討厭看英文網頁的話可以上去看看

ESP8266 WiFi module (or shield) with default AT firmware can be used to connect your hardware to Blynk.

如果按照上面的操作來做不能成功連線的話，那麼就繼續往下看吧!

Blynk 安裝：
首先要安裝手機端的 Blank app，按自己的手機型式下載

/*--*//**---/*///**---*-*////***--*/*///***----*///--*/*///**--*/*//**--**/*//
* iPhone app：

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* Android app：

/*--*//**---/*///**---*-*////***--*/*///***----*///--*/*///**--*/*//**--**/*//
* Blynk app：
手機安裝好 Blynk app 之後，方便各位一開始不熟 Blynk app，所以我製作了一個相同畫面的副本 QR Code，掃描之後會自動在 Blynk app 自動生成，但如果不清楚的話，就照著下面步驟動手來吧！

Step 0：開啟 app，建立一個新帳號 (使用電子郵件地址)
Blynk app 使用這個帳號 (電子郵件) 傳送 AUTH TOKENS，所以不要隨便填！建議申請一個新帳號，不要用 Facebook 登入 (只是建議，非必要選項)。

New a Blynk project with QR Code - 00

Step 1：點擊畫面右上角 QR code 的圖示 (右上中間那一顆)

New a Blynk project with QR Code - 01

Step 2：掃描 QR code

New a Blynk project with QR Code - 02

如果一直掃不成功的話，點擊下面的 QR Code，直接用原尺寸大小的 QR Code 圖示去掃，會比較容易成功。

New a Blynk project with QR Code - 03

QR code 掃描成功之後，就會出現下面的畫面

New a Blynk project with QR Code - 04

Step 4：點擊畫面上方六角形圖式，進入 Project Settings 的畫面

New a Blynk project with QR Code - 05

每個 Blynk Project 至少會與一個遠端裝置連線，但是兩者之間為了安全性的關係需要通關密語；所以點擊畫面中的 DEVICE 欄位的 Node0 進入到 My Devices 畫面中

Step 5：再次點擊 Node0

New a Blynk project with QR Code - 06

Step 6：按下 "E-mail" 按鈕，寄送遠端連線需要的 AUTO TOKENS

New a Blynk project with QR Code - 07

Blynk app 寄送 AUTH TOKENS 的郵件應該很快就會寄到。裡面最重要的訊息，就是郵件的第一行，Auth Token：後面的那一長串文字；沒有這段文字，Blank app 無法與遠端裝置互相通訊。

Blynk app 寄送的電子郵件格式範例

上面的步驟完成之後，就能跟網頁中使用相同的 Blynk app 了！

原始 Blynk Project

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* Arduino 函式庫：
手機的部分搞定之後，接著安裝 Blynk Arduino 用的函式庫

下載 Blynk 函式庫

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[ 2017-09-02 ]
這裡特別說明一點：下載的網址中有函式庫安裝的說明，一定要照著上面說的步驟安裝函式庫，而不要使用 Arduino IDE 的 "Sketch/Manager libraries..." 自動安裝，否則編譯會出問題！

如果不是很清楚怎麼手動安裝 Arduino 函式庫，閱讀下面這個網頁
How to install Arduino library manually ?
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參考接線圖：
由於是要測試 Blynk Arduino 函式庫安裝的正確性，以及模擬傳送由 nRF24L01+ 發射端所傳送過來的 raw data 經計算之後的 SHT31 溫濕度值，因此簡化之後參考接線圖如下。

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[2017-09-02] ESP-01 與 ESP-01S 的不同之處
基本上，ESP-01S 是 ESP-01 的升級版，電路跟天線有再經過最佳化。電路中拿掉了電源 LED 指示燈和變更另一顆 LED 狀態指示燈與 <IO2> (原先與 <UTXD> ) 連接，另外 <RST>、<EN> 和 <IO0> 接腳都已預置上拉，所以對於 ESP-01S 而言 <EN> 不需要再額外與 <3V3> 接在一起。
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如果使用 ESP8266, ESP-01 無線模組的話，記得接線圖中的 <EN> (也就是 ESP-01 的 <CH_PD> 接腳 ) 必須要接 <3V3>，否則不會動！

參考接線圖

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[ 2017-09-02 ] 暖心提示 !
當使用網頁所提供的程式進行連線的時候，這時若在 UART 視窗出現以下訊息，最大的原因就是沒有根據上圖接好或未使用外接電源導致

雖然也會有其他情況造成此情形，但與本篇網頁使用相同的硬體、程式碼和接線方式之下，其他情況出現的機率不大！若是與網頁使用不同硬體、程式碼和接線方式之下出現問題，請參考上面提供的那個英文參考網頁。
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* 接線材料：

Arduino Nano / Uno
一些杜邦線
四通道雙向邏輯電壓準位轉換模組或使用分壓電路 ( 1K 和 2 K 電阻 )
Arduino Nano 擴充底板 (可有可無)
V2.1 版 { 萬物皆聯網-ESP8266 IoT(Internet of Things)入門學習套件 }
裡面有 USB 轉 TTL模組、麵包板電源、杜邦線和 ESP8266, ESP-01S ( Ai-Mod, AT v1.2.0.0 based on SDK v1.5.4.1 )

程式碼：
Blynk Arduino 函式庫使用 AT 指令操作 ESP8266, ESP-01S 與 Blynk Server 連線，要成功！很大的因素在於 AT 指令的韌體版本。雖然我使用的不是官網上面建議的版本 (而是更新的 AT v1.2.0.0)，但是又怎樣 ? 沒試怎麼會知道不行！說到底，這些都不是問題，最怕是遇到問題不知道怎麼解決！

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* Arduino 範例修改：
打開 Blynk Arduino 函式庫自帶的範例 "File/Examples/Board_WiFi/ESP8266_Shield"，開始進行修改。

ESP8266_Shield 這個內建的範例程式，適用於 ESP8266 早年出來的 AT 指令 9600 bps 的版本 (不修改 UART 速率的情況下)，不過現在預設的 UART 通訊速率都是 115200 bps，所以未修改前不能成功通訊；另一個問題，範例程式預設使用的開發板不是 Nano，所以編譯會出現 'Serial1' was not declared in this scope 的錯誤，而且 Nano 也沒有第二個 Hardware Serial 可以用。

所以，問題找到了，接下來就是解決問題！

找到下面這一行，在 #define EspSerial Serial1 前面加兩條斜線註釋掉

// Hardware Serial on Mega, Leonardo, Micro...
//#define EspSerial Serial1

然後緊接在下面的程式碼，複製下方這一段最下面兩行程式碼

// or Software Serial on Uno, Nano...
//#include <SoftwareSerial.h>
//SoftwareSerial EspSerial(2, 3); // RX, TX

然後貼到程式碼的第一行，並把前面的雙斜線註釋刪除掉

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial EspSerial(2, 3); // RX, TX
/* Comment this out to disable prints and save space */
#define BLYNK_PRINT Serial

在 setup() 函式裡

line 4：變更 wifi 使用 Hardware Serial
line 8, line 13：互換註解
line 9：變更使用無線模組預設的通訊速率 115200 bps (ESP8266_BAUD)
line 14：修改 Serial.being() 為 debugSerial.begin()

// Your ESP8266 baud rate:
#define ESP8266_BAUD 115200

ESP8266 wifi(&Serial);

void setup()
{
    // Set ESP8266 baud rate
    Serial.begin(ESP8266_BAUD);

    delay(10);
    
    // // Debug console
    debugSerial.begin(ESP8266_BAUD);
    delay(10);

    Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass);
}

Note: 行號只是為了講解方便，與實際程式不一樣！

最後，再跳回程式碼的第一行 (最上面註解的最下面)

line 2：變更 ESPSerial() 名稱為 debugSerial()
line 4：修改 BLYNK_PRINT 定義為 debugSerial

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial debugSerial(2, 3); // RX, TX
/* Comment this out to disable prints and save space */
#define BLYNK_PRINT debugSerial

設定好 Arduino IDE 中的相關選項之後，按下編譯按鈕，看編譯結果是否正常無誤 ? 如果正常編譯成功，就繼續往下；如果不行，別往下了！往上看吧！

/*--*//**---/*///**---*-*////***--*/*///***----*///--*/*///**--*/*//**--**/*//
* Blynk 手機端連線首次測試：
上面的程式碼修改之後還不能直接上傳到 Arduino (Nano) 開發板上，還少 WiFi 和 Blynk app 的資料沒有填上去！

line 3：填入電子郵件上面 Auth Token：後面那一整串文字取代 YourAuthToken
line 7：連線使用的 SSID 名稱
line 8：SSID 連線的密碼

// You should get Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "YourAuthToken";

// Your WiFi credentials.
// Set password to "" for open networks.
char ssid[] = "YourNetworkName";
char pass[] = "YourPassword";

修改後存檔，接上 Arduino 開發板到 PC 上，上傳程式。

上傳完成之後，插上 USB 轉 TTL 模組 --> 打開 UART 通訊軟體連線 USB 轉 TTL 模組 --> 開啟麵包板模組電源 --> 按下 Arduino 開發板 Reset 按鈕，等待一會兒！ UART 通訊軟體的畫面就會出現類似下面的輸出，表示程式正常運作了！

Blynk 連線輸出訊息

*********************************************************************************
[ 溫馨提醒！ ]
此程式的輸出只能選擇 USB 轉 TTL 模組所連接的 COM Port，不要選擇 Arduino 開發板與電腦連接的 COM Port；COM Port 的號碼可用裝置管理員查看。
進行燒錄的時候，請務必拔掉 USB 轉 TTL 模組和關閉麵包板模組的電源，否則程式上傳會失敗！
*********************************************************************************

上面程式一旦成功執行之後，接著只要在 Blynk 手機端新建一個 Project，馬上就可以經由 Blynk Server 監視與控制 Arduino 既有的 IO 週邊，(大部分) 不需要再額外加入任何程式。

但，在這裡不需要再產生一個新的 Blynk Project，否則需要再重新修改 Auth Token 上傳程式一遍。利用剛剛已經建立的 Blynk Project，在裡面已經預先加入了一個按鈕，只要將這個按鈕設定與 Arduino 開發板上面的接腳連接好，就可以直接控制，非常容易！

按鈕我已預先跟 <D13> ( Arduino Nano 內建的 LED 指示燈接腳 ) 連接，所以先將手機連上網路 (3G、4G 或是WiFi 網路...，反正只要連上網就對了)，按下畫面右上方三角形按鈕啟動連線。

一旦成功，手機上面的 "D13" 按鈕就能控制 Aruduino Nano 的 LED 亮滅，動手試試吧！

能夠正常控制 Arduino Nano 上面的 LED 指示燈亮滅，表示不管手機或是 Arduino 相互的資料交換都沒問題了！接下來，進入重頭戲，準備接收來自 Arduino Nano 傳來的溫溼度值。

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接下來內容需要特別了解，Blynk 如何由 Arduino 傳送資料給手機端？手機端怎麼設定 ?
這些內容都在 Blynk 官網的 DOCS 網頁有很詳細的說明，如果接下來關於 Blynk 的部分有些不清楚，請看官網的說明網頁 Blynk DOCS
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Blynk 的資料傳送：
在 *2*nRF24L01+*2* SHT31 單點無線溫溼度傳輸一篇中，成功了傳送與接收 SHT31-D
的溫溼度資料。我們最終的目的，是希望能夠將溫濕度資料傳送到 IoT Server (像是 ThingSpeak，這在部落格中已經有多則相關網頁) 作紀錄，後來更希望能夠將數值顯示在手機上作監控；後來發現，好像都能在 Blynk 做到！

為了將 *2*nRF24L01+*2* 所取得的溫溼度值傳送出去，Blynk Arduino 函式庫使用 Virtual Pin 的方法。在完整將 nRF24L01+ 溫溼度的程式與 Blynk 結合之前，下面先了解一下 Virtual Pin 怎麼用來傳送資料，程式應該怎麼寫

/*--*//**---/*///**---*-*////***--*/*///***----*///--*/*///**--*/*//**--**/*//
* 加入溫濕度的模擬數據：
在不增加現有接線以及大量增加程式碼的情況之下，我採用模擬兩個溫溼度值方式做測試：設定溫度在 30 - 35°C，濕度在 70 - 85%RH 的範圍跳動，溫濕度每隔 5 秒鐘傳送一次。

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[ 2017-09-02 ] Blynk 資料傳送提醒
傳送數據給 Blynk Server，限制每一個 PIN 每一分鐘一筆數據，若一分鐘之內傳送多次，則會將其平均作為此分鐘的數據。
數據傳送的間隔必須考量到微控制器與 Blynk Arduino 函式庫的限制，太密集的傳送間隔會讓微控制器掛掉，也沒有意義！

對於 Blynk 的操作上，下面提供幾個來自官網的建議與限制說明：

Limitations and Recommendations

Don’t put Blynk.virtualWrite and any other Blynk.* command inside void loop() - it will cause lot’s of outgoing messages to our server and your connection will be terminated;

We recommend calling functions with intervals. For example, use BlynkTimer

Avoid using long delays with delay() – it may cause connection breaks;

If you send more than 100 values per second - you may cause Flood Error and your hardware will be automatically disconnected from the server;

Be careful sending a lot of Blynk.virtualWrite commands as most hardware is not very powerful (like ESP8266) so it may not handle many requests.

/*-/--*-*/*/*/*/***//-*-*-**-*/*-*-/*/*/*-*-/-////--/**/**--**/--///--//**----**//--**//**----***//*-**//*

延續上面的程式，在 ESP8266 wifi() 至 setup() 中間插入下面 virtual pins ( line 3 - line 28 ) 這一段的程式碼

ESP8266 wifi(&Serial);

/** virtual pins */
////////////////////////////////
// V1: 溫度 (-40 ~ 125 degC)
// V2: 濕度 (0 ~ 100 %RH)
////////////////////////////////
//unsigned char rawdata[6];
float calcData[2];    // [0]:溫度, [1]:濕度

BlynkTimer timer;

/**
 *  [insertTRH 插入模擬的溫溼度值]
 *
 */
void insertTRH() {
    // 溫溼度使用浮點數模擬值
    // 保持模擬溫度在 30 ~ 35 degC 之間
    calcData[0] = 30.0 + (millis() % 5) * 0.99;
    // 保持模擬濕度在 70 ~ 85 之間
    calcData[1] = 70.0 + (millis() % 15) * 0.99;
    // storing float in V1 pin and V2 pin on server
    Blynk.virtualWrite( V1, calcData[0] );
    Blynk.virtualWrite( V2, calcData[1] );  
}

//--------------------------- end of virtual pins

void setup()
{

其中，在 insertTRH() 函式中，V1 和 V2 是 Blynk Project 上面的兩個顯示溫濕度的 Guage 和用在中間部分的 Graph 的 Virtual Pin (虛擬接腳)，溫溼度的數據直接計算之後寫入到這兩個虛擬接腳，傳送到 Blynk Server 再轉到 Blynk app 的 Project。

要觀看畫面上元件的設定，先停止 Blynk Project 運行，點擊感興趣的畫面圖示，就能進入元件的設定畫面。

例如，點擊 SHT31 溫度 Guage 圖示進入其設定畫面，設定虛擬接腳為 V1，其值範圍介於 -40 ~ 125°C，顯示至小數點第二位，單位為 °C

Guage 設定畫面

繼續上面程式碼未完成的部分。

在 setup() 的最後一行插入下面程式碼

    timer.setInterval( 5000L, insertTRH );

在 loop() 的最後一行插入下面程式碼

    timer.run();

完成上面程式碼的新增之後，存檔後編譯並上傳。如果一切順利的話，那個打開剛剛建立的 Blynk app 並執行，就能開始看到畫面上方兩個 Guage 數值的變化。經過幾分鐘之後，中間 Graph 就會開始有圖形跑出來。經過一個小時之後，就會看到類似我手機上面的畫面

Blynk Project 運行超過 1 小時的手機畫面

這些數值會儲存在 Blynk Server 上，所以之後即便 Arduino 是 Offline 時，也可以再使用手機查詢，數值也能 (點擊圖示右下方 ... ) 匯出為 CSV 檔案

或點選圖示右下角圖示，放大 Graph 區域

Blynk Graph 放大

用手指按住感興趣的數據點，就會顯示相對應的數據資訊在螢幕上

Blynk Graph 數據點資料顯示

經過操作與把玩之後，不知道是否跟我的感覺一樣，畫面很漂亮、有質感！如果想要自己設計畫面的話，一定要先讀過 Blynk 官網中的 DOCS 網頁，再動手做；可以利用此網頁的 Blynk Project 和程式碼與 DOCS 網頁互相對照去看，相信更容易上手！

結論：
雖然在 Blynk 官網並不建議初學者使用 AT 指令操作的 ESP8266 無線模組與 Blynk Server 通訊，但用了又怎樣 ? 只要動作符合最終使用的目的，什麼方法都好 !

完成了 Blynk 數據傳送的目的之後，在下一篇，將完整整個 nRF24L01+、Blynk 和 ESP8266 之間的程式，完成單點無線溫溼度值的程式。

<< 部落格相關網頁 >>

6 則留言:

Unknown2017年10月29日下午4:24
請問我要如何多隻手機以blynk.控制一臺arduino,也就是auth token如何複製到多個APP上。謝謝。
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Ruten.proteus2017年10月29日下午4:44
應該不是這樣用的!
一但手機端的 Blynk APP 都有了相同的 auth token，哪麼每個人都有了修改 Blynk Project 的權限，所以只能分享你所建立的 Blynk Project，只有你(擁有者)可以修改，但是修改之後的畫面都會一起同步到其他手機上。
看這裡的說明 http://docs.blynk.cc/#sharing 就會了解!
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Unknown2018年2月12日下午1:42
請問如何將arduino偵測到的相同數據傳至blynk 裡面不同的project
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Unknown2018年2月12日晚上11:15
請問blynk要如何轉換成自製的手機 APP呢？
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ㄆㄜㄊㄧㄡㄙˋ

2017年9月2日星期六

初遇 Blynk ( 物聯網手機 APP ) - 如何使用 Arduino 和 AT 韌體 ( Ai-Mod, AT v1.2.0.0 based on SDK v1.5.4.1 ) 的 ESP8266 (ESP-01, ESP-01S) 連上 Blynk 伺服器和儲存數據 {2_1nRF24L01+2_1}

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2017年9月2日 星期六

初遇 Blynk ( 物聯網手機 APP ) - 如何使用 Arduino 和 AT 韌體 ( Ai-Mod, AT v1.2.0.0 based on SDK v1.5.4.1 ) 的 ESP8266 (ESP-01, ESP-01S) 連上 Blynk 伺服器和儲存數據 {*2_1*nRF24L01+*2_1*}

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2017年9月2日星期六

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