说明（read!me!please!!!）：
①本篇目旨在讲解，所附代码为片段截取式，每一个片段侧重于展现一项功能，不同片段各有省略和重合部分，完整项目代码详见GitHub哦
②注意看代码注释，可以说是 相 当 之 详 细（不吹）
目录：
①功能要求
②流程概况
③代码简介
序：一些准备工作
python基本知识补充（附代码说明）
python相关学习笔记：
https://blog.csdn.net/zhuaishao_/category_11588953.html?spm=1001.2014.3001.5482
https://blog.csdn.net/zhuaishao_/category_11581861.html?spm=1001.2014.3001.5482
# 定义一个类# class 类名class Gun: # 类中的初始化方法：实例化类时自动调用 def __init__(self,model,count): Gun.model = model Gun.count = count # 类中的方法，可通过类名.方法名调用 # 类中的实例方法应含有self变量，self为实例名 def add_bullet(self,count_add): Gun.count = Gun.count + count_add def shoot(self): if Gun.count > 0: print('子弹发射') Gun.count -= 1 else: print("没子弹了")class Soldier: def __init__(self,name,gun): Soldier.name = name Soldier.gun = gun def __name__(self): return "士兵%s持有枪支%s" %(Soldier.name,Soldier.gun) def fire(self): if Gun.count > 0: print('开火') Gun.shoot(gun) print("子弹剩余%d" %Gun.count) else: print('没子弹了')# 实例化Gun类gun = Gun("AK47",3)# 输出实例的存储地址等信息print(gun)# 实例化Soldier，传入参数Xu = Soldier("许三多","AK47")print(Xu)# 使用类名调用类中封装的方法Gun.add_bullet(gun,3)Soldier.fire(Xu)# 类属性和类方法就是针对类对象定义的属性和方法# 在类方法中可以直接访问类属性和其他的类方法；# 除类方法外类中定义的其他方法为实例方法# 定义类，以object为父类（继承自object）class Tool(object): # 定义类变量count count = 0 # 修饰器，表明定义类方法 @classmethod # 类方法参数必含cls def show_tool_count(cls): print("内含工具的数量%d" %Tool.count) def __init__(self): Tool.count += 1# 开发时，如果需要在类中封装一个方法，这个方法：# ①需要访问实例属性，定义为实例方法（以self作为第一个参数）# ②需要访问类属性，定义为类方法# ③实例方法与类方法均不需要访问，则定义为静态方法即可（无需参数）class Dog(object): # 定义为静态方法 @staticmethod def run(): print("小狗跑步")# 使用类名.方法名调用静态方法，无需创建实例Dog.run()class Game(object): # 定义类变量 highest_score = 0 # 定义类方法 @classmethod def show_score(cls): print("历史最高分为%d" %cls.highest_score) def __init__(self,name): self.name = name def start_game(self): print("%s开始游戏" %self.name) # 定义静态方法 @staticmethod def help(): print("游戏说明")# 使用类名调用静态方法Game.help()# 使用类名调用类方法Game.show_score()# 实例化Game类player = Game("玩家1")# 使用实例名调用实例方法player.start_game()
flask官方参考文档：Welcome to Flask — Flask documentation (2.0.x)
websocket官方参考文档：websocket.org - Powered by Kaazing
redis官方参考文档：Welcome to redis-py’s documentation! — redis-py dev documentation
PART1:功能要求
制作一个老年求助机，设备实现当用户按下求助按键时，将不同的求助信息通过企业微信转发，显示到用户微信消息，用户通过微信回复消息，该消息可由求助机收到并显示
实现用户端（求助机）---用户端（手机微信）的双向通信
PART2:流程概况
前三步完成的功能逻辑：
第一步：开通企业微信，新建自定义应用用于消息转接
第二步：调试
①发送HTTP请求，获取调用企业微信发送消息API的凭证
②使用API，发送HTTP请求，验证API有效性
③用户若成功接收到自定义应用发来的消息则证明发送消息接口可用，可进一步编写入代码中
第三步：验证
验证URL有效性，使自定义应用的后台（服务器）能接收到来自客户端的回复
前三步整合：企业微信自定义应用的收发消息---实际实现了HTTP服务器与用户之间的通信
第四步：
①在服务器中部署写入redis的代码实现服务器间通信
②在websocket服务器中部署写入websocket的代码实现服务器到单片机设备的双向通信
PART3:代码简介
1.HTTP服务器端代码：
基础配置：
from flask import Flask, request, jsonify, make_responseimport apifrom WXBizMsgCrypt import WXBizMsgCrypt, ETimport redis# 导入模块app = Flask(__name__)# 实例化flask类，创建项目对象token = api.get_token()my_crypt = WXBizMsgCrypt(api.receive_token, api.AESKey, api.corpid)# 调用企业微信api接口，获取token、AESkey、corpid等信息r = redis.Redis(host='redis', port=6379, db=0)p = r.pubsub()# 创建redis pubsub对象# redis 提供两个类 Redis 和 StrictRedis, StrictRedis 用于实现大部分官方的命令# Redis 是StrictRedis 的子类，用于向后兼用旧版本。
初始化设置：
功能：
①验证URL有效性---回调请求
@app.route('/', methods=["GET"])# 注册路由：当访问域名根目录且使用GET请求方法时，执行以下函数def check(): # 企业微信验证SSL接口 if request.method == 'GET': msg_signature = request.args.get('msg_signature') timestamp = request.args.get('timestamp') nonce = request.args.get('nonce') echostr = request.args.get('echostr') content = my_crypt.VerifyURL(msg_signature, timestamp, nonce, echostr) response = make_response(content) return response # 将请求回调所需信息打包回复，以通过验证
主要应用flask中表示当前请求的request对象，request对象中保存一次HTTP请求的所有信息
表单数据：通过表单让用户填写内容然后提交到服务器端的数据
查询参数：用函数方法进行查询操作时，函数或方法要使用的参数
form和data是用来提取请求体数据，通过request.form可以直接提取请求体中的表单格式的数据，是一个类字典的对象；args是用来提取url中的参数
Flask——request的form_data_args用法_活动的笑脸的博客-CSDN博客
②接收用户消息
@app.route('/', methods=["POST"]) # 注册路由def receive(): # 企业微信用户发送消息的处理接口 if request.method == 'POST': msg_signature = request.args.get('msg_signature') timestamp = request.args.get('timestamp') nonce = request.args.get('nonce') _, xml_content = my_crypt.DecryptMsg( request.get_data(), msg_signature, timestamp, nonce) content = ET.fromstring(xml_content).find("Content") user = ET.fromstring(xml_content).find("FromUserName")# 使用企业微信封装api，解码出消息内容和用户名 response = make_response(jsonify({'message': 'OK'}, 200))# 返回消息，表示成功接收 pass# ... return response
③redis订阅/广播消息
@app.route('/', methods=["POST"])def receive(): pass# ... r.publish('w2d-channel', user.text + ": " + content.text)# http服务器端需要向websocket服务器端发送消息# 即：向 ① wechat to desk 频道广播消息 return responsedef message_handler(message): api.send_message_all(message['data'].decode('utf-8'), token)# @message: String --从websocket服务器端publish来的消息对象# 将收到的订阅消息显示在自定义应用后台if __name__ == "__main__": app.config['SERVER_NAME'] = 'chichibomm.com:6666' p.subscribe(**{'d2w-channel': message_handler})# http服务器需要接收来自websocket服务器端的消息# 订阅 ② desk to wechat 频道至 message_handler 函数 p.run_in_thread(sleep_time=0.001)# 新开一个进程来保证订阅消息被处理# 多线程 app.run('0.0.0.0', debug=True, port=6666, ssl_context=( "/ssl/chichibomm.com.pem", "/ssl/chichibomm.com.key"))# 配置flask运行的服务器端口、ssl证书等
redis-py 带有可以订阅频道又可以聆听新信息的PubSub目标
创建一个PubSub的方法如下：
r = redis.StrictRedis(...)p = r.pubsub()
创建PubSub 实例后就可以聆听频道和模式了。
p.subscribe('my-first-channel', 'my-second-channel', ...)p.psubscribe('my-*', ...)
Redis 发布订阅 (pub/sub)是一种消息通信模式：发送者 (pub) 发送消息，订阅者 (sub) 接收消息。Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。
当我们创建1个Flask实例对象(app),就可以通过app.config来查看这个app的所有配置变量
官方说明文档：Configuration Handling — Flask documentation (0.12.x)
SERVER_NAME 的作用：
①协助flask在活动的请求（request）之外生成绝对url
②用于子域名支持
线程是程序中的一个单一的顺序控制流程，在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程
线程和进程的区别在于，子进程和父进程有不同的代码和数据空间，而多个线程则共享数据空间，多线程主要是为了节约CPU时间
2.websocket服务器端代码：
基础配置：
from websocket_server import WebsocketServerimport redis# 导入redis和websocket模块r = redis.Redis(host='redis', port=6379, db=0)p = r.pubsub()# 连接到redisserver = WebsocketServer(host="0.0.0.0", port=2333)# 创建websocket对象
websocket是一种通信协议，实现网络全双工
通信
websocket提供了三个简单的函数，onopen,onclose以及onmessage，分别监听socket的开启、断开和消息状态。
服务器端需要给客户端推送消息，通常的做法就是轮询或长轮询
轮询：就是在每特定的时间内（例如每个2秒），向服务器端发送http请求，然后由服务器端返回最新的数据给用户端第一次http请求----------客户端：有消息？---------------------服务器端：没有消息第二次http请求----------客户端：有消息？---------------------服务器端：没有消息重复http请求....
长轮询：客户端向服务器发送http请求，如果服务器端没有数据就不返回数据，等待时一直保持http连接，等到服务器端有数据后在返回数据，然后再继续请求。
第一次http请求----------客户端：有消息？---------------------服务器端：服务器没有消息，则不回应，一直保持http连接，等啊等。---------------------服务器端：有消息，返回给客户端信息，第二次http请求----------客户端：有消息？---------------------服务器端：服务器没有消息，则不回应，一直保持http连接，等啊等。---------------------服务器端：有消息，返回给客户端信息，一直重复http请求....
缺点：
①每次都要建立http连接，连接次数多，占用服务器带宽造成带宽浪费
②不是服务器发送消息主动发起的请求
WebSocket实现网页实时聊天工具 | 消息推送 | 搭建WebSocket服务、python WebsocketServer_九瓜的博客-CSDN博客_网页聊天工具
功能：
①对是否连接的判断及反应：
# 定义连接成功和断开连接两个功能函数def new_client(client, server): """ 新的求助机连接的事件处理函数 @client: websocket client对象 @server: websocket server对象 """ print("当新的客户端连接时会提示:%s" % client['id']) r.publish('d2w-channel',"%s号求助机已连接" % client['id']) # 广播消息到d2w频道 def client_left(client, server): """ 求助机断开连接的事件处理函数 @client: websocket client对象 @server: websocket server对象 """ r.publish('d2w-channel',"%s号求助机断开连接" % client['id']) # 广播消息到d2w频道
②发送消息到服务器及处理接收到的消息
def message_received(client, server, message): """ 求助机向服务器端发送消息的事件处理函数 @client: websocket client对象 @server: websocket server对象 @message: 发送的消息对象 """ r.publish('d2w-channel',"%s号求助机发送消息：" % client['id'] + message) # 向 d2w 频道广播消息def message_handler(message): """ 订阅消息的处理函数 @message: String //从HTTP服务器端publish来的消息对象 """ server.send_message_to_all(message['data'].decode('utf-8')) # 将收到的消息广播至全体求助机（websocket发送消息到所有连接）
程序运行：
if __name__ == '__main__': p.subscribe(**{'w2d-channel': message_handler}) # 订阅 wechat to desk 频道至 message_handler 函数 server.set_fn_new_client(new_client) # 有新设备连接上（()内为定义的设备连接函数） server.set_fn_client_left(client_left) # 有设备断开连接（()内为定义的设备断开函数） server.set_fn_message_received(message_received) # 开始监听消息 thread = p.run_in_thread(sleep_time=0.001) # 新开一个进程来保证订阅消息被处理 server.run_forever() # 持续运行
附：服务器端 docker的使用
Docker作为一个软件集装箱化平台，可以让开发者构建应用程序时，将它与其依赖环境一起打包到一个容器中，然后很容易地发布和应用到任意平台中。
Docker广泛应用于Web应用的自动化打包和发布。
什么是Docker，它可干什么？ - 听海漫步 - 博客园
version: '2'services: http_server: build: ./http_server/. links: - redis ports: - 6666:6666 networks: - helpdesk_network depends_on: - redis volumes: - /root/ssl:/ssl websocket_server: build: ./websocket_server/. links: - redis ports: - 2333:2333 networks: - helpdesk_network depends_on: - redis redis: image: redis networks: - helpdesk_network expose: - 6379networks: helpdesk_network: {}
3.MCU端代码：
MCU大部分功能在上一部分已经实现，以下主要展开websocket服务相关部分代码
基础配置：
①接线方式：
②导入库：
// Arduino架构库#include // 基于Arduino架构的显示屏驱动库#include
③封装websocket服务：
附：以代码方式代替AT指令连接WiFi
// 导入库// 基于Arduino架构的WIFI连接库#include
// 定义相关参数// 2.4G WiFi名称#define WIFI_SSID "luckin"// 对应的WiFi密码#define WIFI_PASS "20030708"// Websocket服务器域名/IP地址#define WEBSOCKET_SERVER "chichibomm.com"// 二次封装WiFi连接函数char connect(){ // 调用WiFi连接库，接入WiFiWiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASS); Serial.print("等待连接WIFI");int timeout_s = 30;// 当WiFi未接入，持续等待时显示“...” // while条件判断中与运算：需要同时满足&&前后两个条件，执行循环 // timeout_s--：每次循环timeout自减1 // 等待时延：delay(1000)*30 while (WiFi.status() != WL_ConNECTED && timeout_s-- > 0){delay(1000);Serial.print(".");} // 检测到超过时延后WiFi状态仍为未连接if (WiFi.status() != WL_CONNECTED){Serial.print("无法连接，请检查密码"); message = "无法连接，请检查密码";return 0;} // 检测到时延内WiFi状态为成功连接else{Serial.println("WIFI连接成功！"); message = "WIFI连接成功！";Serial.print(WiFi.localIP());return 1;}}
// 基于Arduino架构的Websocket协议库#include
// websocket事件逻辑定义// 定义事件处理函数// 参数WStype_t type判断websocket与服务器连接状态void webSocketEvent(WStype_t type, uint8_t * payload, size_t length){// C语言switch语句（不同并列条件对应不同处理方式） switch(type) { // 情况1：websocket未成功连接 case WStype_DISCONNECTED:Serial.printf("Websocket断开连接！n");message = "服务器断开连接"; // 调用封装好的蜂鸣器函数ez_beep(2);break;// 情况2：websocket成功连接 case WStype_CONNECTED:Serial.printf("Websocket已连接至路由：%sn", payload);message = "服务器已连接";break; // 情况3：websocket收到来自服务器的消息case WStype_TEXT:Serial.printf("Websocket收到信息： %sn", payload);message = String((const char*)payload);ez_beep(1);break;}}
// 尝试连接服务器webSocket.begin(WEBSOCKET_SERVER, WEBSOCKET_PORT, WEBSOCKET_PATH);webSocket.setReconnectInterval(5000);webSocket.onEvent(webSocketEvent);
主程序展现：
// 按钮按下时，定义触发逻辑void click(Button2 &btn){if (btn == buttonA){ // 单片机显示Serial.println("按键A按下"); // 传入显示函数的message参数message = "我生病了"; // 调用ez_beep(1); // 使用websocket发送消息"我生病了"到websocket服务器端webSocket.sendTXT("我生病了");} // ... pass}