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App Inventor与行空板M10间的通信方案

📅 发布于 2026年03月13日 19:17

问题

行空板的常规数据通信方式为MQTT，但App Inventor开发环境自带的官方组件中没有对应组件类型。尽管可以通过采用社区开发的插件来解决，但可能存在一定的稳定性以及因系统升级带来的失效风险。因此，需要另外采取其他成熟的通信技术进行间接解决。

方案

由于App Inventor自身提供的云数据库(CloudDB)组件支持基于Redis的实时通信技术，而后者又是一个成熟且流行的跨平台内存数据库产品，支持基于订阅/发布的轻量级消息传递机制，具有低延迟以及高可靠等突出特点，常用于消息代理、分布缓存以及实时通信等应用场景。因此，可以通过在行空板系统中安装redis服务器以及对应的Python开发库，并开发相应的后端应用程序，来解决二者之间的通信问题。

步骤

连接行空板

  1. 将行空板连接到开发用计算机上，并开启计算机
  1. 在计算机浏览器中访问10.1.2.3，然后选择页面中的网络设置功能，将行空板接入本地WiFi网络
  1. 在计算机上安装并运行Mind+
  1. Mind+启动成功后，点击控制台区域上侧的终端按钮，开启远程连接终端
5. 点击Mind+上部系统菜单中的“连接远程终端”项并选择10.1.2.3
6. 当控制台区域显示“已成功连接到10.1.2.3”消息并出现“root@unihiker:~#”提示符时，表明连接成功。

安装Redis

  1. 在提示符后的下划线处输入apt update -y & apt upgrade -y 并回车，进行系统资源的更新和升级
  1. 当升级和更新完成后，在重新重现的系统提示符后输入apt install redis-server并回车，安装redis服务器
  1. 安装结束后，在提示符后输入systemctl status redis，检查安装情况。如果返回的信息中出现绿色的 active (running)信息，表示安装成功
  1. 在提示符后输入cp /etc/redis/redis.conf . ，复制Redis服务器的配置文件。然后点击文件目录面板右侧的刷新按钮，如看到“行空板的文件”中出现redis.conf名称，表明复制成功
  1. 点击“行空板的文件”中redis.conf文件，并点击其右侧的上下文菜单(纵向的三个点)，选择“在编辑区打开”菜单项，对配置文件进行修改
  1. 在编辑区打开的redis.conf文件中寻找bind参数，将第69行bind 127.0.0.1 ::1 之前添加#号将其取消；然后寻找port参数，将92行port之后的默认端口值6379，修改为6381；最后寻找requirepass参数，删除507行requirepass之前的#号，并在其后添加一个空格，输入大写的APPINVENTOR。全部完成后，点击保存按钮
  1. 修改完成后，在控制台的提示符后，输入systemctl stop redis ，暂停Redis服务器运行
  1. 在提示符后输入cp redis.conf /etc/redis/redis.conf ，覆盖Redis服务器的配置文件
  1. 在提示符后输入systemctl start redis ，重新启动Redis服务器

测试连接

  1. 打开App Inventor，并创建一个新项目test
  1. 在设计视图中添加一个云数据库组件，将其名称修改为”行空板”，并将“启用SSL”属性设为假，访问令牌属性设为APPINVENTOR，服务地址设为行空板在无线网中的IP地址，如192.168.1.110 等
  1. 再向屏幕中分别添加一个名称为”对话框1”的对话框组件、一个名称为“写入按钮”的按钮组件，以及一个名为“读取按钮”的按钮组件。然后将两个按钮组件的文本属性分别修改为“写入”和“读取”
  1. 在编程视图中，点击写入按钮组件对象，并向工作区拖入“当写入按钮被点击时”事件块。然后在“当写入按钮被点击时”的执行区域，添加行空板板组件对象的“让行空板保存数据”方法块，将其标记参数设置为”你好”、存储数据参数设置为“行空板”
  1. 向工作区中添加读取按钮组件的“当读取按钮被点击时”事件块，在其执行区域添加行空板组件对象的“让行空板请求数据”方法块，将后者的标记参数设为“你好”，无标记返回参数设为空文本
  1. 向工作区中添加行空板组件对象的“当行空板收到数据时”事件块，在其执行区域添加对话框1的“让对话框1显示消息对话框”方法块，将其消息参数设为事件块的数值块，标题参数设为事件块的标记块，按钮文本参数设为“关闭”文本
  1. 连接AI伴侣，先点击手机屏幕上的写入按钮，然后再点击读取按钮，如果弹出标题为“你好”、消息为“行空板”的对话框窗口，表示App Inventor应用与行空板上的Redis服务器之间的通信正常

应用示例

功能描述

  • 在手机屏幕上切换开关组件的状态，可以点亮或关闭连接在行空板上的LED灯
  • 按下行空板的a键，打开板上连接的LED灯，按b键关闭LED灯。同时，手机屏幕上的开关组件，会随着LED灯的开闭，同步切换其状态。即LED开，则开关组件开启；LED关，则开关组件关闭

行空板部分

  1. 将DFRobot的LED模块连接到行空板的22口
  1. 点击Mind+左上部的代码按钮，接着点击右侧的库管理按钮
  1. 然后在弹出的窗口中选择PIP模式，并在其右侧的下拉菜单中选择“清华大学源”
  1. 在PIP手动安装下的输入框中输入“redis”，然后点击右侧的运行按钮。观察窗口下部区域中的安装信息，当出现“命令运行完成”时，表示redis库安装完成。此时，点击窗口右上角的x号，将其关闭
5. 点击右侧文件目录面板中“行空板中的文件”右侧的+号，创建一个名为main.py的程序文件，并点击其右侧的上下文菜单(三个点)，选择在编辑器中打开。
  1. 在打开的main.py文件中，输入以下代码
import jsonimport redisfrom unihiker import GUIfrom pinpong.extension.unihiker import *from pinpong.board import Board,Pin# 切换led灯状态def switching_led_status(s):    level = 1 if s.strip('"') == "on" else 0    p_p22_out=Pin(Pin.P22, Pin.OUT)    p_p22_out.write_digital(level)# 按a键打开led灯def on_buttona_click():    client.publish(channel, '["unihiker", ["on"]]')# 按b键关闭led灯def on_buttonb_click():    client.publish(channel, '["unihiker", ["off"]]')# 接收来自ai2的消息def getting_ai2_data(ch):    pubsub = client.pubsub()    pubsub.subscribe(ch)    for msg in pubsub.listen():        if msg['type'] == 'message':            yield json.loads(msg['data'])# 处理来自ai2的数据def processing_ai2_data(data):    for d in data:        switching_led_status(d[1][0])# 第一步、初始化行空板u_gui=GUI()u_gui.on_a_click(on_buttona_click)u_gui.on_b_click(on_buttonb_click)Board().begin()# 第二步、连接Redis服务器client = redis.Redis(    host='localhost',    port=6381,    password='APPINVENTOR',    db=0,    decode_responses=True)# 第三步、接收并处理App Inventor应用消息channel = 'test' # 频道名称应与云数据库组件的项目编号属性值相同ai2_data = getting_ai2_data(channel) processing_ai2_data(ai2_data)while True:    pass
7. 先点击保存按钮，然后再点击运行按钮
当控制台的日志区域出现以下信息时，表示程序已成功执行。

App Inventor部分

  1. 打开App Inventor，新建一个名为test的新项目
  1. 在设计视图中，向应用主屏幕Screen1分别加入一个开关组件和一个云数据库组件，并采用默认“开关1“和“云数据库1”名称
  1. 参照下图设置云数据库1的属性
  1. 进入编程视图，先创建一个用于表示控制消息发送者的全局变量”ai2发送”，初始值为真
  1. 向工作区加入开关组件的“当开关1状态改变时”事件块，用于设置开关组件对led器件的控制逻辑。由于行空板上的a、b键也会改变开关1的状态，所以需要对控制消息发送者进行甄别，确保只有手机屏幕上的操作才能触发后续的消息发送动作
  1. 向工作区添加云数据库组件的“当云数据库1数据被改变时”事件块，用于接收行空板侧发来的消息，对开关组件的状态进行控制。在改变开关组件状态之前，需要先将全局变量“ai2发送”设为假，然后才能设置开关组件的开通属性，避免因触发状态改变事件造成的循环控制问题。属性设置完成后，将全局变量恢复为初始值
  1. 连接AI伴侣，点击屏幕上的开关组件，改变其开通状态，同时观察行空板上连接led灯的亮灭情况。然后，分别按动行空板上的a、b键，点亮和熄灭led灯，同时观察手机屏幕上开关组件的相应变化。

其它方案

尽管将Redis服务器作为替代MQTT的通信方式，能够实现类似的双向实时通信效果，但由于需要进行额外的安装和配置过程，因此对开发人员的技术和能力有一定的要求。如果所开发的应用对实时性要求不高，还可以采用更简单的HTTP通信方案，也就是利用App Inventor的Web客户端组件，直接向行空板SIoT的WebAPI端口发起请求，以实现相关的控制功能。具体的WebAPI功能，可参考SIoT使用手册(https://siot./zh-cn/latest/6.advanced/03_webapi.html)中的相关说明。

我们可以将云数据库(Redis)方案中的示例项目，以Web客户端和HTTP通信方式进行改写，具体做法如下。

App Inventor部分

  1. 将test项目中的云数据库组件删除后，向Screen1中加入Web客户端组件，名称为默认的Web客户端1
  1. 删除编程视图中的原有代码块
  1. 在编程视图的工作区中输入以下代码块

Mind+部分

  1. 在Mind+中，点击系统菜单中的项目，并进一步选择新建项目
  1. 点击左侧图形块列表上部的模块，进入图形化开发界面
  1. 点击图形块列表下部的扩展图标。进入扩展库面板后，选择行空板和MQTT-py，然后选择返回
  1. 在舞台中输入以下图形代码，其中要将“初始化MQTT”的SIoT服务器参数设为127.0.0.1