【NodeJs-5天学习】第三天实战篇② ——基于物联网的WiFi自动打卡考勤系统

• • 1. 前言
  • 2.实现思路
  • • 2.1 NodeJs服务器代码
    • • 2.1.1 对接Express服务器
      • 2.1.2 对接Mac地址处理
      • 2.1.3 对接飞书群处理
    • 2.2 ESP8266代码
    • 2.3 测试效果
    • • 2.3.1 串口打印日志
      • 2.3.2 NodeJs服务器打印的数据
      • 2.3.3 txt文件存储的内容
      • 2.3.4 飞书群信息展示
  • 4.总结

面向读者群体

• ❤️ 电子物联网专业同学，想针对硬件功能构造简单的服务器，不需要学习专业的服务器开发知识 ❤️
• ❤️ 业余爱好物联网开发者，有简单技术基础，想针对硬件功能构造简单的服务器❤️
• ❤️ 本篇创建记录 2023-03-12 ❤️
• ❤️ 本篇更新记录 2023-03-12 ❤️

技术要求

• 有HTML、CSS、JavaScript基础更好，当然也没事，就直接运行实例代码学习

专栏介绍

• 通过简短5天时间的渐进式学习NodeJs，可以了解到基本的服务开发概念，同时可以学习到npm、内置核心API（FS文件系统操作、HTTP服务器、Express框架等等），最终能够完成基本的物联网web开发，而且能够部署到公网访问。

🙏 此博客均由博主单独编写，不存在任何商业团队运营，如发现错误，请留言轰炸哦！及时修正！感谢支持！🎉 欢迎关注 🔎点赞 👍收藏 ⭐️留言📝

1. 前言

在学习ESP8266 WiFi探针时，我们了解通过Probe Request帧可以获取到无线设备（手机、手提电脑等）的MAC地址。

MAC地址可以简单理解为无线网卡地址。每一块无线网卡出厂时都会由厂家分配全球唯一的MAC地址，用来表示它的唯一性。

现代社会上，基本上人手一部智能手机，自带wifi功能。只要我们打开了WiFi功能，我们就可以通过自动捕获手机发出的 802.11 帧 来获取到对应的手机MAC地址。

当我们在后台服务器上预先配置好 MAC地址与用户信息的关联关系（比如用户名字、用户工号、学生编号等），并且把捕获到的MAC地址上传到后台服务器进行对比，我们就可以完成自动考勤或者无线点名功能。这整个过程都是无感知、全自动。

这里的服务器就可以用到我们NodeJs的Express服务器。

当然，如果你想骗过考勤系统或者点名系统，那么建议你学习我的混杂模式篇，自己伪装一个proberequest管理帧，实现不在场证据（请不要告诉你的老师）。

2.实现思路

实现三部曲

• esp8266开启混杂Sniffer模式
• 捕获管理帧和数据帧，解析出MAC地址
• 上传到NodeJs服务器，后台服务器会对mac地址和用户信息进行比对，然后发送到班级飞书群里面。

具体帧的含义请参考

• ESP8266开发之旅 进阶篇⑨ 深入了解 802.11 无线协议（非常重要）

这里涉及到的知识点：

• 【NodeJs-5天学习】第二天篇① ——fs文件系统
  使用FS模块来获取用户信息配置文件以及存储打卡记录
• 【NodeJs-5天学习】第二天篇③ ——Express Web框架 和 中间件
  构造服务器用来处理客户端数据上报。

2.1 NodeJs服务器代码

2.1.1 对接Express服务器

• index.js

// 1、导入所需插件模块
const express = require("express")
const {getIPAdress} = require('./utils/utils.js')
const bodyParser = require('body-parser')
const {router} = require('./router/router.js')// 2、创建web服务器
let app = express()
const port = 8266 // 端口号                 
const myHost = getIPAdress();// 3、注册中间件，app.use 函数用于注册全局中间件 (局部中间件？)/**** Express(npm ls 包名 参考版本号) 内置了几个常用的中间件：* - express.static 快速托管静态资源的中间件，比如 HTML文件、图片、CSS等* - express.json 解析JSON格式的请求体数据 （post请求：application/json）* - express.urlencoded 解析 URL-encoded 格式的请求体数据（表单 application/x-www-form-urlencoded）* 
*/// 3.1 预处理中间件app.use(bodyParser.json());
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: true }));app.use(function(req, res, next){// url地址栏出现中文则浏览器会进行iso8859-1编码，解决方案使用decode解码console.log('解码之后' + decodeURI(req.url));console.log('URL:' + req.url);console.log(req.body);next()
})// 3.2 路由中间件
app.use(router)// 3.3 错误级别中间件(专门用于捕获整个项目发生的异常错误，防止项目奔溃),必须注册在所有路由之后
app.use((err, req, res, next) => {console.log('出现异常：' + err.message)res.send('Error: 服务器异常，请耐心等待！')
})// 4、启动web服务器
app.listen(port,() => {console.log("express 服务器启动成功 http://"+ myHost +":" + port);
});

2.1.2 对接Mac地址处理

// 1、导入所需插件模块
const express = require("express")
const fs = require('fs')
const time = require('../utils/time.js')
const alarmFeishu = require('../alarm/alarm_feishu.js')// 2、创建路由对象
const router = express.Router();// 用户配置信息
var fileName = './config/三年一班.json';
var config = JSON.parse(fs.readFileSync(fileName));
var configMap = new Map()
config.forEach(element => {var key = element.macvar value = element.nameconfigMap.set(key, value)
})console.log(configMap)// 3、挂载具体的路由
// 配置add URL请求处理
// 参数1：客户端请求的URL地址
// 参数2：请求对应的处理函数
//        req:请求对象（包含与请求相关属性方法）
//        res:响应对象（包含与响应相关属性方法）router.post('/api/add/check', (req, res) => {var body = req.bodyvar datas = body.datasvar name = ''var date = time.getCurrentDate()var fileName = './storage/fs/' + date + '_打卡记录.txt';if (datas){datas.forEach(element => {var value = element.valuename = configMap.get(value)if (name) {var exist = fs.existsSync(fileName)var content = time.getCurrentDateTime() + ' ' + name + '\n'alarmFeishu.sendText(`${name} 打卡了！`)if (exist) {fs.appendFile(fileName, content ,function (err, fd){if (err) {return console.error(err);}console.log("文件追加成功！");});} else {fs.writeFile(fileName, content, {flag: 'a'}, function(err){if(err){return console.log(err);}else {console.log("写入成功");}});}console.log(`${name} 打卡了！`)// throw new Error('模拟项目抛出错误！')} else {console.log(`${value} 无法在配置表中找到！`)}});}res.send("OK")
})// 4、向外导出路由对象
module.exports = {router
}

首先会把用户配置信息映射为一个map对象

[{"name": "霍师傅","mac": "B0:E1:7E:70:25:CD"
}, {"name": "华师傅","mac": "78:DA:07:04:5D:18"
}, {"name": "陈师傅","mac": "30:FC:68:19:52:A4"
}, {"name": "叶师傅","mac": "F4:EE:14:0E:4C:14"
}, {"name": "张师傅","mac": "94:B9:7E:1A:42:F9"
}, {"name": "滑师傅","mac": "1C:60:DE:AE:D9:06"
}]

有数据过来的时候需要匹配map，然后把数据写入文件里面。

var fileName = './storage/fs/' + date + '_打卡记录.txt';

打卡记录以天隔开。

2.1.3 对接飞书群处理

// 1、导入所需插件模块
const request = require('request')/******** 飞书自定义机器人相关配置信息 ***********/
// 官方文档：https://open.feishu.cn/document/ukTMukTMukTM/ucTM5YjL3ETO24yNxkjN// token，从机器人链接得到，替换为自己的
const tokenHouge = `052e7e00-7455-437d-838f-xxxxxx`const sendMsgUrl = `https://open.feishu.cn/open-apis/bot/v2/hook/${tokenHouge}`
/******** 飞书自定义机器人相关配置信息 ***********//*** 真正发送消息* "{\"msg_type\":\"text\",\"content\":{\"text\":\"所有人 %s\"}}"
*/
function sendMessage(content){const requestData = {msg_type: "text",content: {text: `${content}`}}request({url: sendMsgUrl,method: "POST",json: true,headers: {"content-type": "application/json",},body: requestData}, function(error, response, body) {console.log(body)if (!error && response.statusCode == 200) {}}); 
}/**** 发送具体消息 */
function sendText(content) {sendMessage(content)
}// 4、向外导出路由对象
module.exports = {sendText,
}

这里会构造出信息发送到飞书群。

alarmFeishu.sendText(`${name} 打卡了！`)

2.2 ESP8266代码

/***  功能：ESP8266 自动考勤系统*  作者：单片机菜鸟*  时间：2022-08-06*  描述：*      1.OneNet平台端：创建Http协议的产品，创建设备*      2.开启混杂模式，收集MAC地址*      2.把获取的MAC地址上传到OneNet平台*      *  硬件材料：*   1、ESP8266-12 NodeMcu板子**/// 导入必要的库
#include         // 引入WiFi核心库
#include 
#include   // 引入HttpClient库
#include              // 引入定时库
#include 
#include "H_project.h"          // 上传服务相关
#include "H_80211Frame.h"       // 混杂模式相关定义库void setup() {// put your setup code here, to run once:initSystem();
}void loop() {//每1s切换一次信道 也就是每个信道的工作时间是1sif (millis() - hop_time >= 1000) {hop_time = millis();hop_channel++;if (hop_channel > 13) {isUploadMac = true;hop_channel = 1;}Serial.println(hop_channel);enable_promisc(hop_channel);}// 捕获完一轮之后上传一次 也就是 1-13信道if (isUploadMac){isUploadMac = false;if (unique_num > 0){upload_mac_to_server();} else {Serial.println("------------- No Match ------------------");}Serial.println("------------- END ------------------");Serial.println("------------- START ----------------");}
}/*** 初始化系统*/
void initSystem(void){Serial.begin (115200);Serial.println("\r\n\r\nStart ESP8266 自动考勤");Serial.print("Firmware Version:");Serial.println(VER);Serial.print("SDK Version:");Serial.println(ESP.getSdkVersion());wifi_station_set_auto_connect(0);//关闭自动连接ESP.wdtEnable(5000);pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);hop_channel = 1;enable_promisc(hop_channel);Serial.println("------------- START ----------------");
}/*** 连接到AP热点*/
void connectToAP(void){int cnt = 0;WiFi.begin(ssid, password);while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {delay(500);cnt++;Serial.print(".");if(cnt>=40){cnt = 0;//重启系统delayRestart(1);}}
}/*
*  WiFiTick
*  检查是否需要初始化WiFi
*  检查WiFi是否连接上
*  控制指示灯
*/
void wifiTick(){static bool ledTurnon = false;if ( WiFi.status() != WL_CONNECTED ) {if (millis() - lastWiFiCheckTick > 1000) {lastWiFiCheckTick = millis();ledState = !ledState; digitalWrite(LED_BUILTIN, ledState);ledTurnon = false;}}else{if (ledTurnon == false) {ledTurnon = true;digitalWrite(LED_BUILTIN, 0);}}
}/*判断，解析抓取到的数据包*/
void do_process(uint8_t *buf)
{ieee80211_mgmt_frame *mgmt = (ieee80211_mgmt_frame *)buf;uint8_t type = mgmt->ctl.type;uint8_t sub_type = mgmt->ctl.subtype;uint8_t sta_addr[6];unsigned long now = millis();int do_flag = 0;if (type == 0){// 管理帧/*** AssociationRequest = 0, // 关联请求* AssociationResponse,    // 连接响应* ReassociationRequest,   // 重连接请求* ReassociationResponse,  // 重连接联响应* ProbeRequest,           // 探测请求* ProbeResponse,          // 探测响应* Beacon,                 // 信标，被动扫描时AP 发出，notify* ATIM,                   // 通知传输指示消息* Disassociation,         // 解除连接，notify* Authentication,         // 身份验证* Deauthentication,       // 解除认证，notify* Reserved                // 保留，未使用*/if (sub_type == ProbeRequest){// 获取MAC地址memcpy(sta_addr, mgmt->addr2, 6);if (is_normal_mac(sta_addr)){add_mac(now,sta_addr);}} } else {//此情况下，addr1肯定为AP,sta为addr2，手机发出if (mgmt->ctl.from_ds == 0 && mgmt->ctl.to_ds == 1){memcpy(sta_addr, mgmt->addr2, 6);do_flag = 1;}//此情况下，addr2肯定为AP,如果addr3等于addr2，为路由发出，if (mgmt->ctl.from_ds == 1 && mgmt->ctl.to_ds == 0){memcpy(sta_addr, mgmt->addr1, 6);do_flag = 1;}if (mgmt->ctl.from_ds == 0 && mgmt->ctl.to_ds == 0){memcpy(sta_addr, mgmt->addr2, 6);do_flag = 1;}if (do_flag == 0){return ;}if (is_normal_mac(sta_addr)){add_mac(now,sta_addr);}} 
}/*** 函数说明：解析抓取到的数据包* 参数：*   1. buf 收到的数据包*   2. len buf的长度*/ 
static void promisc_cb(uint8_t * buf, uint16_t len){if (len == 12 || len < 10){return;}struct RxPacket * pkt = (struct RxPacket*) buf;do_process((uint8_t *)&pkt->buf);
}/*** 函数说明：启用特定频道的混杂模式* 参数：*   1. channel 设置频道*/
static void enable_promisc(int channel){WiFi.disconnect();WiFi.mode(WIFI_STA);wifi_set_channel(channel);  // 初始化为通道wifi_promiscuous_enable(0); // 先关闭混杂模式// 注册混杂模式下的接收数据的回调函数，每收到一包数据，都会进入注册的回调函数里面。wifi_set_promiscuous_rx_cb(promisc_cb);wifi_promiscuous_enable(1); // 开启混杂模式
}/*** 函数说明：关闭混杂模式* 参数：*   1. channel 设置频道*/
static void disable_promisc(int channel){wifi_promiscuous_enable(0);
}/**格式化打印mac*/
static void print_mac(const uint8_t * mac){char text[32];sprintf(text, "%02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X",mac[0], mac[1], mac[2], mac[3], mac[4], mac[5]);Serial.println(text);
}/**判断是否是普通mac*/
static bool is_normal_mac(const uint8_t * mac)
{char text[32];char c;sprintf(text, "%02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X",mac[0], mac[1], mac[2], mac[3], mac[4], mac[5]);c = text[1];if (c == '0' || c == '4' || c == '8' || c == 'C') {return true;}return  false;
}/** 保存mac地址到已经上传列表*/
static void add_upload_mac(const uint8_t *mac){for (int i = 0; i < unique_upload_num; i++) {if (memcmp(mac, upload_mac[i].mac, 6) == 0) {// 已经上传过return;}}if (unique_upload_num < UPLOAD_MAC){memcpy(&upload_mac[unique_upload_num].mac, mac, 6);unique_upload_num++;} else {Serial.println("unique_upload_num OVER MAX==========");}
}/**检测扫描到的mac是否已存在，*不存在，并且还有空间，添加保存 返回true*没空间返回false*已存在更新时间戳，返回false*/
static bool add_mac(unsigned long now, const uint8_t *mac){int i;for (i = 0; i < unique_upload_num; i++) {if (memcmp(mac, upload_mac[i].mac, 6) == 0) {// 已经上传过return false;}}// 判断是否已经存在过for (i = 0; i < unique_num; i++) {if (memcmp(mac, unique_mac[i].mac, 6) == 0) {// 更新时间unique_mac[i].last_seen = now;return false;}}// 还有足够空间就添加进去if (unique_num < MAX_MAC) {Serial.print("New Mac: ");print_mac(mac);memcpy(&unique_mac[unique_num].mac, mac, 6);unique_mac[unique_num].last_seen = now;unique_num++;return true;} else {Serial.println("unique_num OVER MAX==========");// could not fit itreturn false;}
}/** 功能：mac生命周期检测，从列表清除长时间未检测到的mac* 参数：*   1. now 当前时间*   2. expire 过期间隔*/
static void expire_mac(unsigned long now, unsigned long expire) {char text[32];int i;for (i = 0; i < unique_num; i++) {if ((now - unique_mac[i].last_seen) > expire) {// 过期之后 用数组的最后一个内容覆盖过期位置if (--unique_num > i) {sprintf(text, "%10d: ", now);Serial.print(text);print_mac(unique_mac[i].mac);sprintf(text, " expired: %d\n", unique_num);Serial.print(text);memcpy(&unique_mac[i], &unique_mac[unique_num], sizeof(mac_t));}}}
}/** 上传Mac地址*/
static bool upload_mac_to_server(){uint8_t *mac;disable_promisc(hop_channel);DynamicJsonDocument doc(2048);//在 doc 对象中加入data数组JsonArray datas = doc.createNestedArray("datas");for(int i = 0;i < unique_num ; i ++){char text[32];JsonObject value = datas.createNestedObject();mac = unique_mac[i].mac;sprintf(text, "%02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X",mac[0], mac[1], mac[2], mac[3], mac[4], mac[5]);value["value"] = text;}String data;serializeJson(doc, data);serializeJsonPretty(doc, Serial); connectToAP();retry = 0;Serial.println("Upload Start");while(!postToDeviceDataPoint(data)){retry ++;ESP.wdtFeed();if(retry == 20){retry = 0;delayRestart(1);}}Serial.println("Upload Success!"); for (int i = 0; i < unique_num; i++){add_upload_mac(unique_mac[i].mac);      memset(&unique_mac[i], 0x00, sizeof(mac_t));}unique_num = 0;enable_promisc(hop_channel);return true;
}

2.3 测试效果

2.3.1 串口打印日志

2.3.2 NodeJs服务器打印的数据

2.3.3 txt文件存储的内容

2.3.4 飞书群信息展示

至此，一个简单的教室WiFi自动打卡考勤系统就可以了。

4.总结

篇②结合ESP8266来开发简单物联网应用——自动考勤系统，麻雀虽小五脏俱全，初学者需要理解文件系统、服务请求等等对应的知识点并加以实际应用。