使用ESP12和Arduino IDE创建NodeMCU Mesh网络

物联网的发展正在跟上步伐，随着这种发展，它需要更多的节点与互联网连接。但是可以直接连接到同一路由器的节点连接是有限制的。大约有32个节点可以连接到同一台路由器上，这个问题使得它成本高昂且耗时。

如果我们不再需要路由器来扩展我们的物联网网络呢?是的，它可以从网络中移除，或者只用几个路由器就可以将大量节点与互联网连接起来。这就是网状网络进入画面的地方。

什么是Mesh网络?

网状网络是一种本地网络拓扑结构，其中节点之间直接、动态和非分层连接，并相互协作以有效地从客户端发送数据。因此，大量的节点可以连接到互联网，而不需要在网络中增加路由器的数量。我们可以用一个路由器连接多达87个节点，如下所示。

Mesh网络支持自动联网，这意味着当用户设置Mesh网络时，任何节点都可以扫描此接入点并可以轻松连接。

如上所示，有一个路由器连接到互联网的网络图，其中有一个根节点直接连接到路由器，其他节点称为非根节点。因此，通过这种方式，我们可以使用一个路由器连接许多节点，并可以使用互联网或本地控制这些节点。

现在，好消息是ESP8266、esp12和ESP32也支持使用Wi-Fi网络的网状网络。网上有官方文档，您可以在其中找到ESP如何在Mesh网络中工作以及如何编写示例代码。

在本教程中，我们将使用三个NodeMCU (ESP-12e)通过控制led /继电器连接到不同的NodeMCU，并将按钮连接到另一个NodeMCU，从而制作本地ESP网状网络。我们也会将DHT11的温湿度读数发送给其他节点。

那么，我们开始吧。

组件的要求

•NodeMCU(至少2个-任何ESP8266， ESP32或ESP12)

•DHT11温湿度传感器(任何其他传感器)

•按钮

•led或继电器模块

NodeMCU Wi-Fi Mesh网络电路图

这里使用三个NodeMCU来演示NodeMCU Wi-Fi Mesh网络：

连接:

Node1：连接引脚D5和D6的按钮。

Node2：连接DHT11在D5和LED在D6。

Node3：连接D5 LED。

面向Mesh网络的NodeMCU编程

这里将使用Arduino IDE来编程ESP12 NodeMCU，为此我们需要一些ESP12的板文件。按照我们之前的ESP8266教程学习如何使用Arduino IDE编程NodeMCU或检查此物联网停车系统教程。

这里将使用一个库来创建一个网状网络。有一个名为painlessMesh的库，使用起来完全无痛，负责创建和构建网络。你可以在github上找到这个库的文档。

要安装这个库，打开Arduino IDE，进入Sketch->Include library ->Manage Libraries，搜索painlessMesh并安装最新版本，如下所示。

这个库还使用ArduinoJson， TaskScheduler， ESPAsyncTCP和AsyncTCP库。当你点击install时，它也会要求安装这些库。所以，点击“Install All”。

该库支持ArduinoJson 6.0及以上版本。因此，在安装无痛网格库后，搜索ArduinoJson并确保安装6.0及更高版本。

在编写NodeMCU之前的一些重要注意事项：

•PainlessMesh库使用JSON对象进行所有消息传递。使用JSON，我们可以轻松地发送和接收来自不同节点的数据。

•PainlessMesh不是IP网络，所以没有TCP/IP节点。网络中的每个节点都使用其32位芯片进行唯一标识，可以使用system_get_chip_id()函数找到该芯片。

•避免在编程中使用delay()函数，因为它会停止CPU。为了维持网格，我们需要在后台执行一些任务，所以如果使用延迟，那么这个后台任务也会停止，节点之间的连接可能会丢失。

现在，我们准备为NodeMCU网状网络编写代码。

代码的解释

这里我们有三个节点(三个NodeMCU ESP12)

Node1：它有2个按钮来控制其他2个节点上的led。

Node2：它有一个DHT11传感器和1个LED。它将向Node1和Node3发送温度和湿度数据。

Node3：它有一个LED。

因此，每个节点将有三个单独的代码。

Node1的代码：

1. 首先，包括painlessMesh头文件。

2. 定义网状网络的Wi-Fi凭据。它包括SSID、密码和端口号。对于网络中的每个节点，这三个参数应该保持相同。

“端口号”可以是除其他web工具预定义的端口号外的任意数字。您可以使用上面给出的方法。

3. 创建无痛网格和调度实例。

4. 定义两个按钮连接的NodeMCU的Pin号。我使用D5和D6。另外，初始化按钮状态。

5. 现在，我们要做两个函数。一个用来发送信息，另一个用来接收信息。第一个节点发送按钮状态，接收网络温湿度数据。

在sendMessage()函数中，检查数字引脚值。如果它是HIGH，那么只需使用NOT(!)操作符切换按钮状态。

然后使用JSON将此按钮状态值发送到网络。为此，使用DynamicJsonDocument。我们定义了一个实例来使用这个文档的大小，如下所示。

现在，将按钮状态值存储在两个不同的文档变量中。

使用serializeJson()函数将此文档数据转换为字符串。

现在，使用mesh. sendbroadcast()在mesh网络中发送此消息;在固定的时间间隔后。

6. 每当网络中有消息时，接收回调函数就会出现。这个函数有两个参数：节点ID和消息。由于数据在发送函数中是序列化的，因此在接收函数中必须对数据进行反序列化。

然后将获取的数据存储到字符串变量中，并显示在串行监视器上。

7. 在void setup函数中，以115200波特率启动串行通信，定义pinMode作为按钮的输入。

从调试函数开始，该函数用于获取与节点建立连接时发生的任何错误。

初始化网格绕过SSID，密码，端口号和调度程序地址。

现在，我们将一个接一个地调用所有回调函数。每当一个节点接收到一条消息，下面的回调例程就会被调用。

mesh.onReceive(&receivedCallback) -当一个新节点建立连接时，这个回调被调用。

mesh. onnewconnection (&newConnectionCallback)-当网格拓扑发生变化时，调用此回调。

mesh. onchangedconnections (&changedConnectionCallback)-每次调整本地时间以使其与网格时间同步时触发。

mesh.onNodeTimeAdjusted(&nodeTimeAdjustedCallback)-当任何回调被触发时，调度器执行任务并向节点发送适当的消息

8. 现在，我们必须实现所有回调函数，如下所示。

9. 在void loop()函数中，只需添加mesh.update()函数。这个例程运行各种维护任务，如果缺少它，将无法工作。

至此，Node1的代码就完成了。

Node2的代码：

对于Node2，结构将保持不变。只有发送和接收功能会有轻微的变化。在发送消息功能中，只需使用DHT温度和湿度功能从DHT传感器获取读数，并将数据序列化如下所示。

在接收功能中，只需将消息反序列化并将值写入数字写入功能即可切换led。

类似地，为Node3修改上述代码。在本教程的末尾可以找到三个节点的所有代码。

最后根据电路图制作电路，并将代码上传到各个NodeMCU。

现在，为了观察来自所有节点的数据，您必须使用Putty或任何其他串行软件，因为Arduino IDE中的串行监视器一次只显示单个端口数据。

在putty中，单击串口选项，输入每个NodeMCU的com端口，速度为115200。打开三个终端，您将在各自的终端上看到每个节点的数据，如下所示。

通过这种方式，通过在不同的地方部署节点，可以使用NodeMCU网状网络进行不同的项目，如家庭自动化、智能农业等。此外，您可以使用NodeMCU ESP8266或ESP32来创建Mesh Network。

本文编译自iotdesignpro