HTTPS API数据获取（Node-RED）

HTTPS API数据获取（Node-RED）

概述

本节介绍使用 Node-RED 从 REST API 获取天气数据。电子纸显示屏显示天气数据，该数据先从 API 获取，在 Node-RED 中处理，然后通过 MQTT 发送到 ESP32。完成本节后，你将能够：

• 在 Node-RED 中配置 HTTP Request 节点
• 从公共 REST API（OpenWeatherMap）获取数据
• 处理 API 响应和错误情况
• 为通过 MQTT 传输到 ESP32 准备数据

前置条件

开始本节前，请确保：

• Node-RED 已安装并运行（参见第 9 章）
• MQTT Broker（Mosquitto）正在运行
• 基本理解 REST API
• OpenWeatherMap API 密钥（在 openweathermap.org 免费注册）

关键概念

架构概览

[天气 API] ──HTTPS──→ [Node-RED] ──MQTT──→ [ESP32] ──SPI──→ [电子墨水屏]
                             │
                             ↓
                      [调试/日志]

Node-RED 作为中间件：

1. 定期从 API 获取天气数据
2. 解析 JSON 响应
3. 提取相关值（温度、湿度、预报）
4. 通过 MQTT 将处理后的数据发布到 ESP32

为什么用 Node-RED 而非 ESP32 直接获取？

考量	ESP32 直接获取	Node-RED 中间件
API 密钥安全	暴露在固件中	存储在服务器上
数据处理	内存有限	完整的 JavaScript
多个显示屏	各自独立获取	一次获取，多端订阅
错误处理	复杂且含延迟	使用 catch 节点轻松处理
API 速率限制	难以管理	集中控制
固件更新	API 更改需要更新固件	无需更改固件

实现步骤

步骤 1：注册 OpenWeatherMap API

1. 访问 openweathermap.org
2. 点击 Sign In → Create an Account
3. 注册后，转到 API Keys 标签页
4. 复制默认 API 密钥（或创建一个新密钥）

重要提示：新 API 密钥可能需要 1-2 小时才能激活。在 Node-RED 中使用前，先在浏览器中测试密钥。

步骤 2：获取位置坐标

查找你所在位置的纬度和经度：

# 选项 1：使用 latlong.net
https://www.latlong.net/

# 选项 2：使用 OpenWeatherMap 的地理编码 API
# https://api.openweathermap.org/geo/1.0/direct?q={city}&limit=1&appid={API_KEY}

示例：中国北京 → lat: 39.9042, lon: 116.4074

步骤 3：构建 Node-RED 流程

在 Node-RED 中创建一个包含以下节点的新流程：

流程图：

[Inject（时间戳）] ─→ [HTTP Request] ─→ [JSON Parse] ─→ [Function] ─→ [MQTT Out]
                                             │
                                             ↓
                                        [Debug]

节点 1：Inject（触发器）

创建一个 Inject 节点来触发流程：

• 名称：每 30 分钟触发
• 载荷：timestamp
• 重复：interval，每 30 分钟

节点 2：HTTP Request

添加 HTTP Request 节点来获取天气数据：

• 方法：GET
• URL：

https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?lat=39.9042&lon=116.4074&units=metric&appid=YOUR_API_KEY

• 名称：获取天气数据
• 返回：A parsed JSON object

参数说明：

• lat：纬度
• lon：经度
• units=metric：以摄氏度返回温度
• appid：你的 API 密钥

节点 3：JSON Parse

添加 JSON 节点来解析响应：

• 名称：解析 JSON
• 动作：Always convert to JSON object

节点 4：Function（数据转换）

添加 Function 节点来提取和格式化数据：

// 从 OpenWeatherMap 响应中提取相关数据
const weatherData = {
    temperature: msg.payload.main.temp.toFixed(1),
    feels_like: msg.payload.main.feels_like.toFixed(1),
    humidity: msg.payload.main.humidity,
    pressure: msg.payload.main.pressure,
    description: msg.payload.weather[0].description,
    icon: msg.payload.weather[0].icon,
    city: msg.payload.name,
    timestamp: new Date().toISOString()
};

// 设置输出为 JSON 字符串，用于 MQTT
msg.payload = JSON.stringify(weatherData);

return msg;

名称：格式化天气数据

节点 5：MQTT Out

添加 MQTT Out 节点来发布格式化后的数据：

• 服务器：选择你的 Mosquitto Broker
• 主题：factory/weather/data
• QoS：1
• 名称：发布天气数据

步骤 4：完整流程 JSON（可直接导入）

将此 JSON 复制并导入到 Node-RED：

[
    {
        "id": "trigger",
        "type": "inject",
        "name": "每 30 分钟触发",
        "repeat": "1800",
        "crontab": "",
        "once": true,
        "payload": "",
        "payloadType": "date",
        "wires": [["http_req"]]
    },
    {
        "id": "http_req",
        "type": "http request",
        "name": "获取天气数据",
        "method": "GET",
        "url": "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?lat=39.9042&lon=116.4074&units=metric&appid=YOUR_API_KEY",
        "ret": "obj",
        "tls": "",
        "wires": [["json_parse"]]
    },
    {
        "id": "json_parse",
        "type": "json",
        "name": "解析 JSON",
        "action": "",
        "property": "payload",
        "wires": [["format_data"]]
    },
    {
        "id": "format_data",
        "type": "function",
        "name": "格式化天气数据",
        "func": "const weatherData = {\n    temperature: msg.payload.main.temp.toFixed(1),\n    feels_like: msg.payload.main.feels_like.toFixed(1),\n    humidity: msg.payload.main.humidity,\n    pressure: msg.payload.main.pressure,\n    description: msg.payload.weather[0].description,\n    icon: msg.payload.weather[0].icon,\n    city: msg.payload.name,\n    timestamp: new Date().toISOString()\n};\n\nmsg.payload = JSON.stringify(weatherData);\nreturn msg;",
        "wires": [["mqtt_out"]]
    },
    {
        "id": "mqtt_out",
        "type": "mqtt out",
        "name": "发布天气数据",
        "topic": "factory/weather/data",
        "qos": "1",
        "retain": "false",
        "broker": "your_broker_id",
        "wires": []
    }
]

步骤 5：测试流程

1. 在 Node-RED 中点击 部署
2. 点击 Inject 节点上的按钮手动触发
3. 检查 Debug 面板的输出：

预期调试输出：

{
    "temperature": "25.5",
    "feels_like": "24.0",
    "humidity": 60,
    "pressure": 1013,
    "description": "scattered clouds",
    "icon": "03d",
    "city": "London",
    "timestamp": "2026-05-17T10:30:00.000Z"
}

步骤 6：验证 MQTT 传输

使用 MQTT Explorer 或命令行进行验证：

# 订阅天气主题
mosquitto_sub -h localhost -t "factory/weather/data"

# 预期输出（触发后）：
# {"temperature":"25.5","humidity":60,"description":"scattered clouds",...}

处理 API 错误

添加错误处理以防止损坏的数据到达 ESP32：

带错误处理的 Function 节点：

// 检查 API 是否返回有效数据
if (!msg.payload || !msg.payload.main) {
    // 出错时返回缓存/默认数据
    const fallbackData = {
        temperature: "--.-",
        humidity: "--",
        description: "无数据",
        error: true,
        timestamp: new Date().toISOString()
    };
    msg.payload = JSON.stringify(fallbackData);
    return msg;
}

// 正常处理
const weatherData = {
    temperature: msg.payload.main.temp.toFixed(1),
    humidity: msg.payload.main.humidity,
    description: msg.payload.weather[0].description,
    error: false,
    timestamp: new Date().toISOString()
};

msg.payload = JSON.stringify(weatherData);
return msg;

使用静态测试数据

在开发期间，使用静态 JSON 以避免达到 API 速率限制：

带静态 JSON 的 Inject 节点：

创建一个带有静态天气数据的第二个 Inject 节点：

{
    "temperature": "25.5",
    "feels_like": "24.0",
    "humidity": 60,
    "pressure": 1013,
    "description": "scattered clouds",
    "icon": "03d",
    "city": "London",
    "timestamp": "2026-05-17T10:30:00.000Z"
}

将其直接连接到 MQTT Out 节点用于离线测试。

验证

• Node-RED 流程部署无错误
• API 返回有效的 JSON 数据
• 数据正确格式化并发布到 MQTT
• MQTT Explorer 显示已发布的消息
• ESP32 接收 MQTT 数据（如果已连接）

故障排查

问题 1：HTTP 请求返回错误

症状：

Error: ETIMEDOUT
Error: "Not found"

解决方案：

1. 检查 API 密钥是否正确
2. 确认 API 密钥已激活（超过 1 小时）
3. 检查互联网连接
4. 验证 URL 参数（lat、lon、units、appid）

问题 2：收到无效 JSON

症状：

Error: Unexpected token

解决方案：

• 在 HTTP Request 节点后直接添加调试节点，查看原始响应
• 检查 API 是否返回了错误消息而非数据
• 使用 Catch 节点添加 JSON 解析错误处理

问题 3：MQTT 未收到数据

症状：

• MQTT Out 节点显示无错误
• ESP32 未收到数据

解决方案：

• 验证 MQTT 代理是否正在运行：docker ps | grep mosquitto
• 检查发布者和订阅者之间的主题名称是否匹配
• 验证 QoS 设置是否一致

最佳实践

• ✅ 开发期间使用静态测试数据——避免达到 API 速率限制
• ✅ 在 Function 节点中添加错误处理——防止损坏的数据传播
• ✅ 设置 inject 的 “once: true”——部署后立即获取初始数据
• ❌ 不要超过每 10 分钟一次获取频率——遵守 API 速率限制
• ❌ 不要在共享流程中硬编码 API 密钥——使用环境变量

总结

1. Node-RED 通过 HTTP Request 节点从公共 API 获取天气数据
2. JSON 数据在 Function 节点中解析和转换
3. 处理后的数据通过 MQTT 发布到 ESP32
4. Node-RED 处理错误情况并提供回退数据
5. 30 分钟更新间隔在数据新鲜度和 API 速率限制之间取得平衡

参考

• OpenWeatherMap API 文档
• Node-RED HTTP Request 节点
• Node-RED Function 节点