1. 功能介绍
这是基于华为云物联网平台设计智能家居控制系统(模型)，硬件采用STM32+ESP8266完成上云组合；通过云平台可以远程控制家里的各种电器开关，并且可以远程收集家里煤气、天然气、烟雾、光照度、温度湿度等信息。
硬件介绍:
主控MCU: STM32F103ZET6
烟雾检测传感器: MQ2
天然气检测传感:MQ5
温度湿度检测传感器: DHT11
光照强度检测传感器: BH1750
物联网云平台: 华为云物联网平台
电器开关模拟采用板载的LED灯、继电器。
WIFI: ESP8266 这是支持串口AT指令控制的WIFI模块，联网比较方便。
与华为云物联网平台通信的协议: MQTT
说明: 当前程序里的MQTT协议代码是参考MQTT官方文档编写的，不是使用ESP8266内置的，所以程序并不依赖ESP8266专用或者指定的SDK，使用任意可以上网的网卡都可以套用，并不是一定非要使用ESP8266。
2. 登录华为云创建云端设备
2.1 创建产品
华为运官网: https://www.huaweicloud.com/
在这里可以查看接入的协议的端口号和地址。
MQTT (1883) a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com
我们设备接入的协议选择MQTT，端口对应是1883
接下来继续创建产品，点击产品页面，点击右上角创建产品：
2.2 创建设备
这是我的设备信息:
设备ID
61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot
设备密钥
1126626497
{
"device_id": "61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot",
"secret": "1126626497"
}
2.3 产品模型定义
这一步就是设置上报设备的属性，也就是设备的数据类型定义。
2.4 生成MQTT登录密匙
创建完产品、设备之后，接下来就需要知道如何通过MQTT协议登陆华为云服务器。
官方的详细介绍在这里: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112
MQTT设备登陆密匙生成地址: https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/
下面就得到了MQTT协议设备登录的参数。
2.5 使用MQTT客户端软件登录
所有的参数已经得到，接下来采用MQTT客户端登录华为云进行测试。
下面这个软件是自己开发的，为了方便测试MQTT协议登录。
华为云物联网平台的域名是: a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com
华为云物联网平台的IP地址是: 121.36.42.100
在软件里参数填充正确之后，就看到设备已经连接成功了。
接下来打开设备页面，可以看到设备已经在线了。
2.6 上报数据
官方文档: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112
在这个文档里介绍了MQTT上报数据的格式。
总结的格式:
//订阅主题: 平台下发消息给设备
$oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/messages/down
//设备上报数据
$oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/properties/report
//上报的属性消息 (一次可以上报多个属性,在json里增加就行了)
{"services": [{"service_id": "dht11","properties":{"DHT11-C":50}}]}
下面采用MQTT软件上报数据:
到此，设备数据已经上报成功，如果需要增加更多的属性，按照流程继续增加即可。
3. STM32+ESP8266上报数据到华为云
3.1 硬件设备效果图
3.2 BH1750.c 光照度传感器
#include "bh1750.h"
float Read_BH1750_Data()
{
unsigned char t0;
unsigned char t1;
float t;
u8 r_s=0;
IIC_Start(); //发送起始信号
IIC_WriteOneByteData(0x46);
r_s=IIC_GetACK();//获取应答
if(r_s)printf("error:1\r\n");
IIC_WriteOneByteData(0x01);
r_s=IIC_GetACK();//获取应答
if(r_s)printf("error:2\r\n");
IIC_Stop(); //停止信号
IIC_Start(); //发送起始信号
IIC_WriteOneByteData(0x46);
r_s=IIC_GetACK();//获取应答
if(r_s)printf("error:3\r\n");
IIC_WriteOneByteData(0x01);
r_s=IIC_GetACK();//获取应答
if(r_s)printf("error:4\r\n");
IIC_Stop(); //停止信号
IIC_Start(); //发送起始信号
IIC_WriteOneByteData(0x46);
r_s=IIC_GetACK();//获取应答
if(r_s)printf("error:5\r\n");
IIC_WriteOneByteData(0x10);
r_s=IIC_GetACK();//获取应答
if(r_s)printf("error:6\r\n");
IIC_Stop(); //停止信号
DelayMs(300); //等待
IIC_Start(); //发送起始信号
IIC_WriteOneByteData(0x47);
r_s=IIC_GetACK();//获取应答
if(r_s)printf("error:7\r\n");
t0=IIC_ReadOneByteData(); //接收数据
IIC_SendACK(0); //发送应答信号
t1=IIC_ReadOneByteData(); //接收数据
IIC_SendACK(1); //发送非应答信号
IIC_Stop(); //停止信号
t=(((t0<<8)|t1)/1.2);
return t;
}
3.3 ESP8266.c WIFI代码
#include "esp8266.h"
u8 ESP8266_IP_ADDR[16]; //255.255.255.255
u8 ESP8266_MAC_ADDR[18]; //硬件地址
/*
函数功能: ESP8266命令发送函数
函数返回值:0表示成功 1表示失败
*/
u8 ESP8266_SendCmd(char *cmd)
{
u8 i,j;
for(i=0;i<10;i++) //检测的次数--发送指令的次数
{
USARTx_StringSend(USART3,cmd);
for(j=0;j<100;j++) //等待的时间
{
delay_ms(50);
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"OK"))
{
return 0;
}
}
}
}
return 1;
}
/*
函数功能: ESP8266硬件初始化检测函数
函数返回值:0表示成功 1表示失败
*/
u8 ESP8266_Init(void)
{
//退出透传模式
USARTx_StringSend(USART3,"+++");
delay_ms(50);
return ESP8266_SendCmd("AT\r\n");
}
/*
函数功能: TCP服务器模式下的发送函数
发送指令:
*/
u8 ESP8266_ServerSendData(u8 id,u8 *data,u16 len)
{
u8 i,j,n;
char ESP8266_SendCMD[100]; //组合发送过程中的命令
for(i=0;i<10;i++)
{
sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CIPSEND=%d,%d\r\n",id,len);
USARTx_StringSend(USART3,ESP8266_SendCMD);
for(j=0;j<10;j++)
{
delay_ms(50);
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,">"))
{
//继续发送数据
USARTx_DataSend(USART3,data,len);
//等待数据发送成功
for(n=0;n<200;n++)
{
delay_ms(50);
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"SEND OK"))
{
return 0;
}
}
}
}
}
}
}
return 1;
}
/*
函数功能: 配置WIFI为STA模式+TCP客户端模式
函数参数:
char *ssid 创建的热点名称
char *pass 创建的热点密码 （最少8位）
char *p 将要连接的服务器IP地址
u16 port 将要连接的服务器端口号
u8 flag 1表示开启透传模式 0表示关闭透传模式
函数返回值:0表示成功 其他值表示对应的错误
*/
u8 ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(char *ssid,char *pass,char *ip,u16 port,u8 flag)
{
char ESP8266_SendCMD[100]; //组合发送过程中的命令
//退出透传模式
//USARTx_StringSend(USART3,"+++");
//delay_ms(50);
/*1. 测试硬件*/
if(ESP8266_SendCmd("AT\r\n"))return 1;
/*2. 关闭回显*/
if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 2;
/*3. 设置WIFI模式*/
if(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n"))return 3;
/*4. 复位*/
ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n");
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
/*5. 关闭回显*/
if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 5;
/*6. 配置将要连接的WIFI热点信息*/
sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n",ssid,pass);
if(ESP8266_SendCmd(ESP8266_SendCMD))return 6;
/*7. 设置单连接*/
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMUX=0\r\n"))return 7;
/*8. 配置要连接的TCP服务器信息*/
sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",%d\r\n",ip,port);
if(ESP8266_SendCmd(ESP8266_SendCMD))return 8;
/*9. 开启透传模式*/
if(flag)
{
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMODE=1\r\n"))return 9; //开启
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPSEND\r\n"))return 10; //开始透传
if(!(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,">")))
{
return 11;
}
//如果想要退出发送: "+++"
}
//打印总体信息
USART1_Printf("WIFI模式:STA+TCP客户端\n");
USART1_Printf("Connect_WIFI热点名称:%s\n",ssid);
USART1_Printf("Connect_WIFI热点密码:%s\n",pass);
USART1_Printf("TCP服务器端口号:%d\n",port);
USART1_Printf("TCP服务器IP地址:%s\n",ip);
return 0;
}
/*
函数功能: TCP客户端模式下的发送函数
发送指令:
*/
u8 ESP8266_ClientSendData(u8 *data,u16 len)
{
u8 i,j,n;
char ESP8266_SendCMD[100]; //组合发送过程中的命令
for(i=0;i<10;i++)
{
sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CIPSEND=%d\r\n",len);
USARTx_StringSend(USART3,ESP8266_SendCMD);
for(j=0;j<10;j++)
{
delay_ms(50);
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,">"))
{
//继续发送数据
USARTx_DataSend(USART3,data,len);
//等待数据发送成功
for(n=0;n<200;n++)
{
delay_ms(50);
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"SEND OK"))
{
return 0;
}
}
}
}
}
}
}
return 1;
}
3.4 main.c 主函数
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include <string.h>
#include "timer.h"
#include "esp8266.h"
#include "mqtt.h"
#include "oled.h"
#include "fontdata.h"
#include "bh1750.h"
#include "iic.h"
#include "sht3x.h"
#define ESP8266_WIFI_AP_SSID "CMCC-Cqvn" //将要连接的路由器名称 --不要出现中文、空格等特殊字符
#define ESP8266_AP_PASSWORD "99pu58cb" //将要连接的路由器密码
//华为云服务器的设备信息
#define MQTT_ClientID "61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot_0_0_2021113002"
#define MQTT_UserName "61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot"
#define MQTT_PassWord "74af3bf3024cf9c41b13d6c63fc86e25012b54141ecfcdff3516f08665140e6f"
//订阅与发布的主题
#define SET_TOPIC "$oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/messages/down" //订阅
#define POST_TOPIC "$oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/properties/report" //发布
char mqtt_message[200];//上报数据缓存区
char OLED_ShowBuff[100];
u8 ESP8266_Stat=0;
/*
函数功能: 温湿度\光强度显示
*/
void ShowTemperatureAndHumidity(float temp,float humi,float light)
{
sprintf(OLED_ShowBuff,"T: %.2f",temp);
OLED_ShowString(40,16*0,16,OLED_ShowBuff);
sprintf(OLED_ShowBuff,"H: %.2f%%",humi);
OLED_ShowString(40,16*1,16,OLED_ShowBuff);
sprintf(OLED_ShowBuff,"L: %.2f%%",light);
OLED_ShowString(40,16*2,16,OLED_ShowBuff);
}
/*
函数功能: ESP8266显示页面
*/
void ESP8266_ShowPageTable(void)
{
if(ESP8266_Stat)OLED_ShowString(0,16*0,16,"WIFI STAT:ERROR");
else OLED_ShowString(0,16*0,16,"WIFI STAT:OK");
//显示字符串
sprintf((char*)OLED_ShowBuff,"%s",ESP8266_WIFI_AP_SSID);
OLED_ShowString(0,16*1,16,OLED_ShowBuff);
sprintf((char*)OLED_ShowBuff,"%s",ESP8266_AP_PASSWORD);
OLED_ShowString(0,16*2,16,OLED_ShowBuff);
}
int main()
{
u32 time_cnt=0;
u32 i;
u8 key;
u8 page=0;
float temp=0;
float humi=0;
float light=0;
u8 motor_state=0;
float Humidity;
float Temperature;
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
LED_Init();
KEY_Init();
IIC_Init();
//OLED初始化
OLED_Init(0xc8,0xa1); //OLED显示屏初始化--正常显示;
//清屏
OLED_Clear(0);
USART1_Init(115200);
TIMER1_Init(72,20000); //超时时间20ms
USART3_Init(115200);//串口-WIFI
TIMER3_Init(72,20000); //超时时间20ms
Init_SHT30();
USART1_Printf("正在初始化WIFI请稍等.\n");
if(ESP8266_Init())
{
ESP8266_Stat=1;
USART1_Printf("ESP8266硬件检测错误.\n");
}
else
{
//非加密端口
USART1_Printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(ESP8266_WIFI_AP_SSID,ESP8266_AP_PASSWORD,"121.36.42.100",1883,1));
}
//2. MQTT协议初始化
MQTT_Init();
//3. 连接华为云IOT服务器
while(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord))
{
USART1_Printf("服务器连接失败,正在重试...\n");
delay_ms(500);
}
USART1_Printf("服务器连接成功.\n");
//3. 订阅主题
if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1))
{
USART1_Printf("主题订阅失败.\n");
}
else
{
USART1_Printf("主题订阅成功.\n");
}
while(1)
{
//按键可以测试
key=KEY_Scan(0);
if(key==1)
{
//清屏
OLED_Clear(0);
//翻页
if(page>=1)
{
page=0;
}
else
{
page++;
}
LED1=!LED1; //LEd状态灯
}
else if(key==2)
{
LED1=!LED1; //LEd状态灯
time_cnt=0;
//电机状态改变
MOTOR_DEV=!MOTOR_DEV;
//电机状态
motor_state=MOTOR_DEV;
//补光灯
LIGHT_DEV=!LIGHT_DEV;
}
//接收WIFI返回的数据
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
//向串口打印返回的数据
for(i=0;i<USART3_RX_CNT;i++)
{
USART1_Printf("%c",USART3_RX_BUFFER[i]);
}
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
}
//定时与保持与华为云物联网的同步--1秒一次
delay_ms(10);
time_cnt++;
if(time_cnt==50)
{
time_cnt=0;
//状态灯 --表示程序还活着
LED2=!LED2;
//读取光强度
light=Read_BH1750_Data();
//读取温湿度
SHT3x_ReadData(&Humidity,&Temperature);
humi=Humidity;
temp=Temperature;
//上传数据--温度
sprintf(mqtt_message,"{\"services\": [{\"service_id\": \"dht11\",\"properties\":{\"DHT11-C\":%d}}]}",temp);
MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
//根据湿度自动灌溉
if(humi<50.0) //小于50自动灌溉
{
motor_state=1; //电机状态更新
MOTOR_DEV=1; //开电机
}
}
//OLED显示屏
if(page==0)
{
ShowTemperatureAndHumidity(temp,humi,light);
}
else if(page==1)
{
ESP8266_ShowPageTable();
}
}
}