使用 ArduinoJson 將裝置狀態格式化為 JSON 並通過 MQTT 廣播

在這節課中，我們將學習如何使用 ESP32 和 ArduinoJson 函數庫將裝置的狀態數據格式化為 JSON，並通過 MQTT 協議將這些數據回傳給伺服器或其他設備。這種技術對於物聯網（IoT）應用中特別有用，因為它允許設備之間以標準化的格式交換狀態信息。

步驟 1：設置 JSON 對象並準備廣播的數據

我們將使用 ArduinoJson 函數庫來創建一個 JSON 對象，並將裝置的狀態數據添加到該對象中。接著，將這些數據序列化為 JSON 字符串，並通過 MQTT 進行廣播。

void updatedata() {
  // 定義一個字符數組來存儲序列化後的 JSON 字符串
  char json_output[100];
  
  // 創建一個靜態 JSON 文檔對象，大小為 200 字節
  StaticJsonDocument<200> json_doc;
  
  // 將裝置的相關狀態數據添加到 JSON 文檔中
  json_doc["device_id"] = "1";       // 設置裝置 ID
  json_doc["status"] = led_flag;     // 設置 LED 的狀態（1 為開，0 為關）
  
  // 將 JSON 文檔序列化為 JSON 字符串並存儲到 json_output 中
  serializeJson(json_doc, json_output);
  
  // 通過 MQTT 將 JSON 數據廣播到指定的主題
  mclient.publish(pubtopic.c_str(), json_output); 
}

解釋：

• StaticJsonDocument<200> json_doc; 創建了一個靜態 JSON 文檔對象，200 表示 JSON 文檔的最大大小。
• json_doc["device_id"] = "1"; 和 json_doc["status"] = led_flag; 用於將裝置 ID 和 LED 的狀態添加到 JSON 對象中。
• serializeJson(json_doc, json_output); 將 JSON 對象序列化為字符串，並存儲在 json_output 字符數組中。
• mclient.publish(pubtopic.c_str(), json_output); 使用 MQTT 客戶端將序列化後的 JSON 數據發布到指定的主題，這樣其他設備或伺服器可以接收到裝置的狀態信息。

步驟 2：整合代碼並運行項目

確保在您的代碼中已經設置了 MQTT 連接和訂閱的部分，並在適當的地方整合 updatedata() 函數。當設備的狀態發生變化時（例如 LED 的狀態改變），可以調用 updatedata() 函數來廣播最新的裝置狀態。

void setup() {
  Serial.begin(115200);  // 初始化串行通信
  pinMode(13, OUTPUT);   // 設置 GPIO 13 為輸出模式（控制 LED）
  wifiini();             // 初始化 Wi-Fi
  connect_mqtt();        // 連接 MQTT 伺服器
}

void loop() {
  // 檢查並維持 Wi-Fi 和 MQTT 連接狀態
  if (!mclient.connected()) {
    connect_mqtt();
  }
  mclient.loop();  // 維持 MQTT 連接

  // 根據您的項目需求更新裝置狀態並廣播
  updatedata(); 
}

解釋：

• setup() 函數初始化硬件配置和連接。
• loop() 函數維持 Wi-Fi 和 MQTT 的連接，並定期更新裝置狀態。

步驟 3：上傳代碼並測試項目

1. 上傳代碼：
   • 將完整的代碼上傳到 ESP32 開發板，並打開串行監視器以查看調試信息。
2. 測試 JSON 數據廣播：
   • 使用 MQTT 客戶端工具（如 MQTTX 或 MQTT Explorer）訂閱 YuanDevice/HK/respone/1 主題，並觀察接收到的消息。
   • 當設備的狀態改變時，應該會看到設備將最新的狀態信息以 JSON 格式廣播到指定的 MQTT 主題。