获取网络请求

罗大富 BigRich 大约 8 分钟 ESP32 Arduino

这节课我们来学习如何使用 ESP32 获取网络请求。

实验原理

ESP32 支持 2.4G 网络，那我们可以通过发送 HTTP 请求来获取实时天气数据。一般来说，天气数据是由一些公共 API 接口提供的，这些接口需要向它们发送 HTTP 请求以获取数据。

HTTP 请求与 API

当我们在浏览器中输入网址或者使用应用程序时，我们实际上是向服务器发出请求。HTTP 请求是客户端（如浏览器）与服务器之间通信的方式，用于获取或发送 Web 资源。这些资源可以是文本文件、图像、脚本等，客户端通过 HTTP 协议发起请求，服务器返回相应的响应。

HTTP 请求通常由以下几个部分组成：

请求行 ：包含请求方法、请求 URL 和 HTTP 协议版本，例如

GET https://www.baidu.com/content-search.xml HTTP/1.1

GET 是请求方法， https://www.baidu com/ 是 URL 地址， HTTP/1.1 指定了协议版本。

HTTP 协议版本一般都是 HTTP/1.1 ，URL 是你要访问的地址，而请求方法除了 GET 还有 POST、PUT、DELETE 经常使用的 4 个请求方式，以及一些其他的请求方法。

请求头 ：包含与请求相关的信息，例如浏览器类型、请求时间等。
请求体 ：包含请求所需的数据。

我们虽然可以对任意网址发送网络请求，但是这样毫无意义，比如，我想要获取某个地区的天气状况，就需要调用相对应的接口，也就是 API。

API（Application Programming Interface）是指应用程序编程接口，它定义了应用程序之间进行通信的方式和规范。API 允许不同的应用程序之间进行数据交换，使得应用程序可以共享资源和信息，从而提高应用程序的效率和可用性。

API 通常使用 HTTP 请求来提供服务，客户端通过发送 HTTP 请求访问 API，服务器则通过 HTTP 响应返回所需的数据。API 可以提供许多不同的服务，例如访问数据库、获取实时数据、处理图像等。

当我们使用别人提供的 API 的时候就需要遵守别人制定的规则，使用对应的链接、请求方法等等，我们需要查看 API 文档来获取这些信息。比如，我们今天使用聚合数据的 API 接口。

总之，HTTP 请求是客户端与服务器之间通信的方式，API 则是应用程序之间通信的方式。通过 HTTP 请求访问 API，我们可以实现不同应用程序之间的数据交换和共享。

JSON 数据

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，常用于 Web 应用程序之间的数据传输。它是一种文本格式，易于阅读和编写，并且可以被各种编程语言支持。

JSON 数据由键值对组成，其中键是字符串，值可以是字符串、数字、布尔值、数组、对象等数据类型。一个基本的 JSON 对象看起来像这样：

{
  "name": "罗大富",
  "age": 29,
  "isStudent": false,
  "hobbies": ["睡觉", "打游戏"],
  "address": {
    "city": "菏泽",
    "state": "山东"

其中， name 、 age 、 isStudent 、 hobbies 和 address 都是键，而对应的值分别是字符串 "罗大富" 、数字 29 、布尔值 false 、字符串数组 ["睡觉", "打游戏"] 和一个嵌套的 JSON 对象 {"city": "菏泽", "state": "山东"} 。

JSON 数据通常用于 Web 应用程序中，例如从后端服务器获取数据或向后端服务器发送数据。在前端 JavaScript 中，可以使用内置的 JSON 对象将 JSON 字符串转换为 JavaScript 对象，或将 JavaScript 对象转换为 JSON 字符串。

软件程序设计

想要发送 HTTP 请求，我们就需要用到 HTTPClient 库。

HTTPClient 库是一个用于 Arduino 的 HTTP 客户端库，它提供了一组函数来轻松地发送 HTTP 请求并处理服务器响应。 HTTPClient 库基于 ESP-IDF 的 HTTP 客户端实现，并在Arduino框架下进行了封装，使其易于使用。

以下是 HTTPClient 库的一些常用功能和函数：

HTTPClient http; ：创建 HTTPClient 对象。
http.begin(url) ：指定要发送请求的 URL。
http.addHeader(name, value) ：添加 HTTP 头部。
http.setAuthorization(username, password) ：设置 HTTP 基本身份验证的用户名和密码。
http.setTimeout(timeout) ：设置请求超时时间（以毫秒为单位）。
http.GET() ：发送 GET 请求，并返回一个 HTTP 状态码。
http.POST(payload) ：发送 POST 请求，并将 payload 作为请求正文。
http.responseStatusCode() ：获取响应的状态码。
http.responseHeaders() ：获取响应的头部。
http.responseBody() ：获取响应的正文。
http.getString() ：获取响应正文作为字符串。
http.getStream() ：获取响应正文作为流对象。
http.end() ：关闭连接并释放资源。

我们从 Web 服务获取的是 JSON 数据，要想解析 JSON 数据，可以使用 Arduino 的 ArduinoJSON 库。 ArduinoJSON 库使您能够解析和生成 JSON 数据，以及在 Arduino 上处理 JSON 格式的数据。

下面是使用 ArduinoJSON 库解析 JSON 数据的基本步骤：

引入 ArduinoJson.h 头文件；
创建一个 DynamicJsonDocument 对象来存储和处理 JSON 数据，

DynamicJsonDocument doc(1024);  // 指定 JSON 文档的大小

使用 deserializeJson() 函数将 JSON 数据解析到 DynamicJsonDocument 对象中：

deserializeJson(doc, json);

doc ：DynamicJsonDocument 对象，用于存储解析后的 JSON 数据。
json ：包含 JSON 数据的字符串或字符数组。

通过使用 .as<type>() 方法从解析后的 JSON 文档中获取值：

int value = doc["key"].as<int>();

key ：JSON 对象的键。
as<type>() ：将值转换为指定的类型，例如 int、float、String 等。

因此，我们的获取实时天气网络数据的代码可以这么写：

#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
#include <ArduinoJson.h>
const char* ssid = "GeeksMan";
const char* password = "123456qq.";
// 定义
String url = "http://apis.juhe.cn/simpleWeather/query";
String city = "城市名";
String key = "你的请求Key";
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  // 连接 WiFi
  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.print("正在连接 Wi-Fi");
  // 检测是否连接成功
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  Serial.println("连接成功");
  Serial.print("IP 地址：");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  // 创建 HTTPClient 对象
  HTTPClient http;
  // 发送GET请求
  http.begin(url+"?city="+city+"&key="+key);
  int httpCode = http.GET();
  // 获取响应状态码
  Serial.printf("HTTP 状态码: %d", httpCode);
  // 获取响应正文
  String response = http.getString();
  Serial.println("响应数据");
  Serial.println(response);
  http.end();
  // 创建 DynamicJsonDocument 对象
  DynamicJsonDocument doc(1024);
  // 解析 JSON 数据
  deserializeJson(doc, response);
  // 从解析后的 JSON 文档中获取值
  unsigned int temp = doc["result"]["realtime"]["temperature"].as<unsigned int>();
  String info = doc["result"]["realtime"]["info"].as<String>();
  int aqi = doc["result"]["realtime"]["aqi"].as<int>();
  Serial.printf("温度: %d\n", temp);
  Serial.printf("天气: %s\n", info);
  Serial.printf("空气指数: %d\n", aqi);
void loop() {