alex9ufo 聰明人求知心切: Python 人機介面設定Wifi ,MQTT 參數控制自訂的GPIO ON,OFF,FLASH,TIMER(20S)

Python 人機介面設定Wifi ,MQTT 參數控制自訂的GPIO ON,OFF,FLASH,TIMER(20S)

當 ESP32 卡住時 (例如當前的 DNS 錯誤，或 Wi-Fi 連線失敗)：

使用者操作：

將 ESP32 斷電。
將 GPIO34 = GND (或您定義的 SAFE_MODE_PIN 按鈕)。
再重新插電啟動設備會進入訂定模式 alex9ufo ,alex9981

ESP32 動作：

check_safe_mode() 偵測到按鈕按下。
執行 clear_config() 清除 NVS 中錯誤的配置。
設備使用硬編碼的預設配置（SSID: alex9ufo, Broker: broker.mqtt-dashboard.com）啟動。

恢復連線：

設備現在會連線到預設的 Wi-Fi 和 MQTT Broker (如果預設的 Wi-Fi 是可用的)。
設備重新訂閱 TOPIC_CONFIG (alex9ufo/rfid/config)。

重新配置：

在 Python GUI 中輸入正確的配置 (例如，將 Broker 從錯誤的 broker.mqttgo.io 改回正確的 broker.mqtt-dashboard.com)。
點擊 "發送配置並儲存" 按鈕。

設備恢復：設備收到正確的配置後，會儲存 NVS 並重新啟動，從而恢復正常操作。

#include <Arduino.h>
#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <Preferences.h> 
#include <ArduinoJson.h> 

// 專門用於接收配置的主題，必須硬編碼
const char* TOPIC_CONFIG = "alex9ufo/rfid/config"; 
const int MQTT_PORT = 1883;

// --- 安全模式設定 ---
// 使用 GPIO 34 (BOOT 按鈕) 作為安全模式啟動按鈕
const int SAFE_MODE_PIN = 34; 
const int SAFE_MODE_TRIGGER_STATE = LOW; 

// --- 全域變數 ---
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
Preferences preferences;

// 配置結構體
struct DeviceConfig {
    int LED_PIN;
    char ssid[32];
    char password[64];
    char broker[64];
    char controlTopic[64];
    char statusTopic[64];
} config;

// LED 狀態變數
enum LedMode { OFF, ON, FLASH, TIMER_ACTIVE };
LedMode currentMode = OFF;
unsigned long previousMillis = 0;
const long flashInterval = 500; 
unsigned long timerStartTime = 0;
const unsigned long timerDuration = 20000; // 20 秒

// --- 函式宣告 ---
void setup_default_config();
void load_config();
void save_config();
void clear_config();
void check_safe_mode();
void setup_wifi();
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length);
void reconnect();
void publishLedStatus(const char* status);
void handleTimer();
void handleConfig(byte* payload, unsigned int length);

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    
    // !!! 新增：檢查是否進入安全模式 (按住 BOOT 鍵啟動) !!!
    check_safe_mode(); 
    
    // 1. 載入或設定配置
    setup_default_config(); 
    load_config();          
    
    // 2. 設置 LED 腳位 (根據配置)
    pinMode(config.LED_PIN, OUTPUT);
    digitalWrite(config.LED_PIN, LOW); 
    
    Serial.print("當前配置 LED PIN: "); Serial.println(config.LED_PIN);
    Serial.print("當前配置 SSID: "); Serial.println(config.ssid);
    Serial.print("當前配置 Broker: "); Serial.println(config.broker);

    // 3. 連接 Wi-Fi
    setup_wifi();
    
    // 4. 設置 MQTT
    client.setServer(config.broker, MQTT_PORT);
    client.setCallback(callback);
}

void loop() {
    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
    client.loop();

    // 處理閃爍邏輯 (FLASH)
    if (currentMode == FLASH) {
        unsigned long currentMillis = millis();
        if (currentMillis - previousMillis >= flashInterval) {
            previousMillis = currentMillis;
            int ledState = digitalRead(config.LED_PIN);
            digitalWrite(config.LED_PIN, !ledState);
        }
    }
    
    // 處理計時器邏輯 (TIMER)
    handleTimer();
}

// --- 配置和安全模式處理函式 ---

/**
 * @brief 檢查按鈕是否按下，以進入安全模式並清除NVS
 */
void check_safe_mode() {
    pinMode(SAFE_MODE_PIN, INPUT_PULLUP);
    delay(50); 

    if (digitalRead(SAFE_MODE_PIN) == SAFE_MODE_TRIGGER_STATE) {
        Serial.println("\n*** 偵測到 SAFE MODE 按鈕按下 (GPIO 34) ***");
        Serial.println("*** 將清除 NVS 配置並使用預設值啟動 ***");
        delay(1000); 
        clear_config();
    }
}

/**
 * @brief 清除整個 NVS 命名空間的配置
 */
void clear_config() {
    preferences.begin("device-cfg", false); 
    preferences.clear(); 
    preferences.end();
    Serial.println("NVS 配置已清除！設備將使用預設 Wi-Fi/MQTT 連線。");
}

/**
 * @brief 設定硬編碼預設配置
 */
void setup_default_config() {
    config.LED_PIN = 2; // ESP32 預設板載 LED
    strcpy(config.ssid, "alex9ufo");
    strcpy(config.password, "alex9981");
    strcpy(config.broker, "broker.mqtt-dashboard.com");
    strcpy(config.controlTopic, "alex9ufo/rfid/led");
    strcpy(config.statusTopic, "alex9ufo/rfid/ledStatus");
}

/**
 * @brief 從 NVS 載入配置 (已修正 isKey 錯誤)
 */
void load_config() {
    preferences.begin("device-cfg", true); // 只讀模式
    
    if (preferences.isKey("ssid")) { 
        Serial.println("從 NVS 載入配置...");
        config.LED_PIN = preferences.getInt("led_pin", config.LED_PIN);
        preferences.getString("ssid", config.ssid, sizeof(config.ssid));
        preferences.getString("password", config.password, sizeof(config.password));
        preferences.getString("broker", config.broker, sizeof(config.broker));
        preferences.getString("control", config.controlTopic, sizeof(config.controlTopic));
        preferences.getString("status", config.statusTopic, sizeof(config.statusTopic));
    } else {
        Serial.println("NVS 中未找到配置，將使用預設值。");
    }
    preferences.end();
}

/**
 * @brief 儲存當前配置到 NVS
 */
void save_config() {
    Serial.println("正在儲存配置到 NVS...");
    preferences.begin("device-cfg", false); // 讀寫模式
    preferences.putInt("led_pin", config.LED_PIN);
    preferences.putString("ssid", config.ssid);
    preferences.putString("password", config.password);
    preferences.putString("broker", config.broker);
    preferences.putString("control", config.controlTopic);
    preferences.putString("status", config.statusTopic);
    preferences.end();
    Serial.println("配置儲存完成。");
}

// --- 通訊和控制函式 ---

void setup_wifi() {
    Serial.print("嘗試連接到 SSID: ");
    Serial.println(config.ssid);
    WiFi.begin(config.ssid, config.password);

    int attempts = 0;
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && attempts < 20) {
        delay(1000);
        Serial.print(".");
        attempts++;
    }

    if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
        Serial.println("\nWiFi 連線成功");
        Serial.print("IP: "); Serial.println(WiFi.localIP());
    } else {
        Serial.println("\nWiFi 連線失敗 (可能 SSID/Password 錯誤)");
    }
}

void reconnect() {
    while (!client.connected()) {
        Serial.print("嘗試 MQTT 連線到 ");
        Serial.print(config.broker);
        Serial.print("...");

        String clientId = "ESP32_";
        clientId += String(random(0xffff), HEX);
        
        if (client.connect(clientId.c_str())) {
            Serial.println("成功!");
            // 訂閱控制主題和配置主題
            client.subscribe(config.controlTopic);
            client.subscribe(TOPIC_CONFIG); 

            publishLedStatus("READY");
        } else {
            Serial.print("失敗, rc=");
            Serial.print(client.state());
            Serial.println(" 5 秒後重試 (可能 Broker 地址/DNS 錯誤)");
            delay(5000);
        }
    }
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
    
    // 1. 檢查是否為配置主題
    if (strcmp(topic, TOPIC_CONFIG) == 0) {
        handleConfig(payload, length);
        return; 
    }

    // 2. LED 控制邏輯 
    if (strcmp(topic, config.controlTopic) == 0) {
        String message;
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            message += (char)payload[i];
        }

        if (message == "on") {
            currentMode = ON;
            digitalWrite(config.LED_PIN, HIGH);
            publishLedStatus("ON");
        } else if (message == "off") {
            currentMode = OFF;
            digitalWrite(config.LED_PIN, LOW);
            publishLedStatus("OFF");
        } else if (message == "flash") {
            currentMode = FLASH;
            publishLedStatus("FLASH");
        } else if (message == "timer_20") {
            currentMode = TIMER_ACTIVE;
            timerStartTime = millis(); 
            digitalWrite(config.LED_PIN, HIGH); 
            publishLedStatus("TIMER_20S");
        }
    }
}

void handleConfig(byte* payload, unsigned int length) {
    StaticJsonDocument<1024> doc; 
    DeserializationError error = deserializeJson(doc, payload, length);

    if (error) {
        Serial.print(F("deserializeJson() 失敗: "));
        Serial.println(error.f_str());
        return;
    }

    // 檢查並更新結構體
    if (doc.containsKey("LED_PIN")) {
        config.LED_PIN = doc["LED_PIN"].as<int>();
    }
    if (doc.containsKey("ssid")) {
        strlcpy(config.ssid, doc["ssid"] | "", sizeof(config.ssid));
    }
    if (doc.containsKey("password")) {
        strlcpy(config.password, doc["password"] | "", sizeof(config.password));
    }
    if (doc.containsKey("broker")) {
        strlcpy(config.broker, doc["broker"] | "", sizeof(config.broker));
    }
    if (doc.containsKey("control_topic")) {
        strlcpy(config.controlTopic, doc["control_topic"] | "", sizeof(config.controlTopic));
    }
    if (doc.containsKey("status_topic")) {
        strlcpy(config.statusTopic, doc["status_topic"] | "", sizeof(config.statusTopic));
    }

    // 儲存新配置
    save_config();

    // 提示並重新啟動以應用新配置 
    Serial.println("新配置已儲存。ESP32 將在 3 秒後重新啟動...");
    delay(3000);
    ESP.restart();
}


void publishLedStatus(const char* status) {
    if (client.connected()) {
        client.publish(config.statusTopic, status);
    }
}

void handleTimer() {
    if (currentMode == TIMER_ACTIVE) {
        if (millis() - timerStartTime >= timerDuration) {
            currentMode = OFF;
            digitalWrite(config.LED_PIN, LOW); 
            publishLedStatus("OFF_TIMER_DONE");
        }
    }
}

Python TKinter程式

import tkinter as tk

from tkinter import ttk

from tkinter import messagebox

import paho.mqtt.client as mqtt

import time

import json

import threading

# --- MQTT 設定 (用於程式自身的連線) ---

MQTT_BROKER_DEFAULT = "broker.mqtt-dashboard.com"

MQTT_PORT = 1883

# 用於傳送配置的主題，程式本身和ESP32都需要硬編碼此主題

TOPIC_CONFIG = "alex9ufo/rfid/config"

TOPIC_LED_CONTROL_DEFAULT = "alex9ufo/rfid/led"

TOPIC_LED_STATUS_DEFAULT = "alex9ufo/rfid/ledStatus"

class LedControllerApp:

def __init__(self, master):

self.master = master

master.title("MQTT LED 控制器與設定 (NVS)")

self.led_status_var = tk.StringVar(value="狀態: 離線")

self.timer_label_var = tk.StringVar(value="計時器: 閒置")

self.timer_end_time = 0

# --- 配置輸入變數 (必須初始化) ---

self.led_pin_var = tk.StringVar(value="2")

self.ssid_var = tk.StringVar(value="alex9ufo")

self.password_var = tk.StringVar(value="alex9981")

self.broker_var = tk.StringVar(value=MQTT_BROKER_DEFAULT)

self.control_topic_var = tk.StringVar(value=TOPIC_LED_CONTROL_DEFAULT)

self.status_topic_var = tk.StringVar(value=TOPIC_LED_STATUS_DEFAULT)

# --- 設定 MQTT 客戶端 ---

self.client = mqtt.Client()

self.client.on_connect = self.on_connect

self.client.on_message = self.on_message

self.connect_mqtt()

# --- 建立 GUI ---

self.create_widgets()

self.master.after(100, self.update_timer)

def connect_mqtt(self):

try:

print(f"嘗試連線到 MQTT Broker: {MQTT_BROKER_DEFAULT}")

self.client.connect(MQTT_BROKER_DEFAULT, MQTT_PORT, 60)

self.client.loop_start()

except Exception as e:

print(f"MQTT 連線失敗: {e}")

self.master.after(0, self.led_status_var.set, "狀態: 連線失敗")

def on_connect(self, client, userdata, flags, rc):

"""在 MQTT 客戶端執行緒中執行"""

if rc == 0:

print("MQTT 連線成功!")

# 訂閱狀態主題

client.subscribe(self.status_topic_var.get())

client.subscribe(TOPIC_CONFIG)

# 使用 after 轉移到主執行緒更新 UI

self.master.after(0, self.update_status_on_connect, rc)

else:

print(f"連線失敗，返回碼 {rc}")

self.master.after(0, self.update_status_on_connect, rc)

# 在主執行緒中執行 UI 更新

def update_status_on_connect(self, rc):

if rc == 0:

self.led_status_var.set("狀態: 已連線, LED未知")

else:

self.led_status_var.set(f"狀態: 連線失敗 {rc}")

def on_message(self, client, userdata, msg):

"""在 MQTT 客戶端執行緒中執行"""

topic = msg.topic

payload = msg.payload.decode()

if topic == self.status_topic_var.get():

self.master.after(0, self.update_status_on_message, payload)

if topic == TOPIC_CONFIG:

print("收到配置訊息，通常表示設備準備好接收新配置。")

# 在主執行緒中執行 UI 更新

def update_status_on_message(self, payload):

self.led_status_var.set(f"狀態: LED {payload.upper()}")

def send_command(self, command):

"""發送 LED 控制指令到 MQTT"""

if self.client.is_connected():

control_topic = self.control_topic_var.get()

self.client.publish(control_topic, command, qos=1)

print(f"發送指令到 {control_topic}: {command}")

if command == "timer_20":

self.timer_end_time = time.time() + 20

self.timer_label_var.set("計時器: 20秒倒數中...")

else:

self.timer_end_time = 0

self.timer_label_var.set("計時器: 閒置")

else:

messagebox.showerror("錯誤", "MQTT 未連線，請檢查網路連線。")

def send_config(self):

"""將所有配置參數打包成 JSON 並透過 MQTT 發送"""

try:

config_data = {

"LED_PIN": int(self.led_pin_var.get()),

"ssid": self.ssid_var.get(),

"password": self.password_var.get(),

"broker": self.broker_var.get(),

"control_topic": self.control_topic_var.get(),

"status_topic": self.status_topic_var.get()

}

except ValueError:

messagebox.showerror("錯誤", "LED PIN 必須是有效的整數。")

return

config_json = json.dumps(config_data)

if self.client.is_connected():

self.client.publish(TOPIC_CONFIG, config_json, qos=1)

print(f"發送配置數據到 {TOPIC_CONFIG}: {config_json}")

messagebox.showinfo("配置發送", "配置已發送給 ESP32。設備將儲存並重新啟動以應用新設定。\n\n**提示: 如果配置錯誤，請在啟動時按住 BOOT 按鈕進入安全模式。**")

else:

messagebox.showerror("錯誤", "MQTT 未連線，無法發送配置。")

def update_timer(self):

"""更新計時器顯示 (在主執行緒中執行)"""

if self.timer_end_time > 0:

remaining = int(self.timer_end_time - time.time())

if remaining > 0:

self.timer_label_var.set(f"計時器: 剩餘 {remaining} 秒")

else:

self.timer_end_time = 0

self.timer_label_var.set("計時器: 結束 (LED OFF)")

self.master.after(1000, self.update_timer)

def create_widgets(self):

# --- 狀態顯示區 ---

status_frame = ttk.LabelFrame(self.master, text="當前連線狀態")

status_frame.pack(pady=10, padx=10, fill="x")

ttk.Label(status_frame, textvariable=self.led_status_var, font=('Arial', 12, 'bold')).pack(pady=5)

ttk.Label(status_frame, textvariable=self.timer_label_var, font=('Arial', 10)).pack(pady=5)

# --- LED 控制區 ---

control_frame = ttk.LabelFrame(self.master, text="LED 控制")

control_frame.pack(pady=10, padx=10, fill="x")

button_frame = ttk.Frame(control_frame)

button_frame.pack(pady=10, padx=5)

ttk.Button(button_frame, text="LED ON", command=lambda: self.send_command("on")).pack(side=tk.LEFT, padx=5)

ttk.Button(button_frame, text="LED OFF", command=lambda: self.send_command("off")).pack(side=tk.LEFT, padx=5)

ttk.Button(button_frame, text="LED FLASH", command=lambda: self.send_command("flash")).pack(side=tk.LEFT, padx=5)

ttk.Button(button_frame, text="TIMER (20s)", command=lambda: self.send_command("timer_20")).pack(side=tk.LEFT, padx=5)

# --- 裝置配置區 ---

config_frame = ttk.LabelFrame(self.master, text="ESP32 裝置配置 (發送並儲存到 NVS)")

config_frame.pack(pady=10, padx=10, fill="x")

fields = [

("LED PIN (GPIO)", self.led_pin_var),

("Wi-Fi SSID", self.ssid_var),

("Wi-Fi Password", self.password_var),

("MQTT Broker", self.broker_var),

("Control Topic", self.control_topic_var),

("Status Topic", self.status_topic_var)

]

for i, (label_text, variable) in enumerate(fields):

row = ttk.Frame(config_frame)

row.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X, padx=5, pady=2)

ttk.Label(row, text=label_text + ":", width=15, anchor='w').pack(side=tk.LEFT)

ttk.Entry(row, textvariable=variable).pack(side=tk.LEFT, expand=tk.YES, fill=tk.X)

ttk.Button(config_frame, text="🚀 發送配置並儲存", command=self.send_config, style='Accent.TButton').pack(pady=10)

def on_closing(self):

"""關閉應用程式時清理資源"""

print("關閉應用程式...")

self.client.loop_stop()

self.client.disconnect()

self.master.destroy()

if __name__ == "__main__":

if not threading.main_thread().is_alive():

print("警告: Tkinter 應在主執行緒中運行。")

root = tk.Tk()

style = ttk.Style()

style.theme_use('clam')

style.configure('Accent.TButton', font=('Arial', 10, 'bold'), foreground='black', background='#4CAF50')

app = LedControllerApp(root)

root.protocol("WM_DELETE_WINDOW", app.on_closing)

root.mainloop()

GPIO34 =3.3V 使用新的訂定值

rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)

configsip: 0, SPIWP:0xee

clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00

mode:DIO, clock div:2

load:0x3fff0030,len:1184

load:0x40078000,len:13232

load:0x40080400,len:3028

entry 0x400805e4

從 NVS 載入配置...

當前配置 LED PIN: 2

當前配置 SSID: ASUS_30

當前配置 Broker: broker.mqtt-dashboard.com

嘗試連接到 SSID: ASUS_30

WiFi 連線成功

IP: 192.168.50.24

嘗試 MQTT 連線到 broker.mqtt-dashboard.com...成功

GPIO34 =GND 內定值的設定

Leaving...

Hard resetting via RTS pin...

--- Terminal on COM6 | 115200 8-N-1

--- Available filters and text transformations: colorize, debug, default, direct, esp32_exception_decoder, hexlify, log2file, nocontrol, printable, send_on_enter, time

--- More details at https://bit.ly/pio-monitor-filters

--- Quit: Ctrl+C | Menu: Ctrl+T | Help: Ctrl+T followed by Ctrl+H

*** 偵測到 SAFE MODE 按鈕按下 (GPIO 34) ***

*** 將清除 NVS 配置並使用預設值啟動 ***

NVS 配置已清除！設備將使用預設 Wi-Fi/MQTT 連線。

NVS 中未找到配置，將使用預設值。

當前配置 LED PIN: 2

當前配置 SSID: alex9ufo

當前配置 Broker: broker.mqtt-dashboard.com

嘗試連接到 SSID: alex9ufo

WiFi 連線成功

IP: 10.143.40.112

嘗試 MQTT 連線到 broker.mqtt-dashboard.com...成功!

alex9ufo 聰明人求知心切

2025年11月27日星期四

Python 人機介面設定Wifi ,MQTT 參數控制自訂的GPIO ON,OFF,FLASH,TIMER(20S)

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ESP32 (ESP-IDF in VS Code) MFRC522 + MQTT + PYTHON TKinter +SQLite

2025年11月27日 星期四

Python 人機介面 設定Wifi ,MQTT 參數 控制 自訂的GPIO ON,OFF,FLASH,TIMER(20S)

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ESP32 (ESP-IDF in VS Code) MFRC522 + MQTT + PYTHON TKinter +SQLite

2025年11月27日星期四

Python 人機介面設定Wifi ,MQTT 參數控制自訂的GPIO ON,OFF,FLASH,TIMER(20S)