【开源】APP+STM32+ESP8266+MQTT协议上云OneNET
【开源】APP+STM32+ESP8266+MQTT协议上云OneNET
文章目录
- 【开源】APP+STM32+ESP8266+MQTT协议上云OneNET
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- 1. 相关连接
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- 1.1 本项目相关连接
- 1.2 无APP原版连接（有如何在FreeRTOS操作系统中添加其他模块的教程，如传感器，LED任务）
- 1.3无操作系统简易版（旧版，有OneNET云平台设备创建和应用配置）：
- 1.4 开发工具连接
- 2. 具体功能
- 3. 硬件环境
- 4. 接线（没改）
- 5. 云平台实例创建
- 6. 基础配置
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- 6.1 OneNET云平台
- 6.2 APP应用管理
- 6.3 串口数据
- 6.4 MQTT的windows端测试软件
- 7. STM32+ESP8266源码详解（未添加额外文件）
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- 7.1 源码文件解析
- 7.2 服务器与wifi配置相关
- 7.3 topic与命令配置
- 7.5 源码框架
- 7.6 模块拓展
- 7.7 main.c源码及解析
- 8 安卓APP开发源码详解
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- 8.1 源码框架
- 9 单topic版本（仅供参考）
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简介： STM32+ESP8266通过MQTT协议将多传感器数据传输至OnenNet云平台，加入操作系统FreeRTOS进行多任务管理，增删模块和功能简单方便，提高开发效率，可以根据自己的需求快速增加其他传感器模块。基于上个版本改进，加入APP进行远程控制以及查看相关数据。
1.基于上一个freeRTOS版本改进，利用了mqtt协议的轻量性以及topic（主题）发布与订阅的特性。（上个版本没有topic订阅的功能，只是OneNET官方给的数据流接口，无法通过OneNET转发至个人APP）主要修改传感器数据上传报文的组织形式并加入订阅topic功能，设备控制部分简单修改
2.加入安卓手机APP进行远程控制，不再使用OneNET自带的应用管理，APP采用图形化编程，对只想快速制作APP的人来说非常友好（有APP制作简单教学）
3.两个版本，一个版本是多topic版（稍微稳定），一个是单topic版本（随便看看）
已知缺陷：
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APP存在缺陷，有时候会收不到数据（云平台转发丢包占一定比例，程序应该也有问题，但具体问题暂时不清楚，仅供参考，欢迎各位指出问题）
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偶尔出现esp8266连接不上网络的问题（包括路由器连接，STA设置），大概率接线问题，多复位几次；也可能已经连接上但是串口显示未连接，可以试试去掉wifi指令控制的返回值判定。
注：部分功能采用他人开源程序或在他人开源程序的基础上修改。
1. 相关连接
1.1 本项目相关连接
- github（源码）：https://github.com/Mbwide/APP_ONENET_MQTT_MULT_TOPIC
- CSDN（图文解析）：
- Bilibili（视频解析）
1.2 无APP原版连接（有如何在FreeRTOS操作系统中添加其他模块的教程，如传感器，LED任务）
- github（源码）：https://github.com/Mbwide/MQTT_ONENET_ESP8266_STM32_FREERTOS
- CSDN（图文解析）：https://blog.csdn.net/ssssadw/article/details/112754912
- Bilibili（视频解析）：https://www.bilibili.com/video/BV1Hf4y1k7U3
1.3无操作系统简易版（旧版，有OneNET云平台设备创建和应用配置）：
- github（源码）：https://github.com/Mbwide/DHT11_ToOneNetByMqtt
- Bilibili（视频解析）：https://www.bilibili.com/video/BV1Vi4y1w7U1
- CSDN（图文解析）：https://blog.csdn.net/ssssadw/article/details/111584510?spm=1001.2014.3001.5501
1.4 开发工具连接
- APP开发网页连接：https://app.wxbit.com/
- mqtt测试软件连接：https://open.iot.10086.cn/doc/multiprotocol/book/develop/mqtt/device/doc-tool.html（Mqtt-device为测试软件，OneNET文档中心，该网址也包括mqtt接入协议详解）
2. 具体功能
- 基于嵌入式操作系统FreeRTOS进行多任务管理，增删模块和功能简单方便
- 采集光照强度，温度和湿度数据传输至云平台，云平台将数据转发至APP
- APP可以异地控制LED1的亮灭（通过OneNET云平台数据转发实现异地控制）
- APP可以异地控制LED2功能任务是否执行（通过OneNET云平台数据转发实现异地控制）
- 串口显示相关信息
3. 硬件环境
- 正点原子STM32F103RCT6（正点原子MiniSTM32）
- DHT11温湿度传感器
- BH1750（GY30）光照强度传感器
- ESP8266-01S无线模块
- 安卓手机
4. 接线（没改）
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ESP8266-01S（5根线）
- RX PA2
- TX PA3
- 复位 PA4
- VCC 3V3
- GND GND
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DHT11（3根线）
- DATA PA6
- VCC 3V3
- GND GND
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BH1750（5根线）
- SCL PC12
- SDA PC11
- ADDR GND
- VCC 5V
- GND GND
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LED
- LED1 PD2
- LED2 PA8
5. 云平台实例创建
见1.3无操作系统简易版（旧版，有OneNET云平台设备创建和应用配置，本文不再赘述）
Bilibili（视频解析）：https://www.bilibili.com/video/BV1Vi4y1w7U1
平台设备由原来1个拓展为3个
1. MQTT的windows端测试软件（用于测试mqtt数据通信）
2. 安卓APP
3. STM32+ESP8266
6. 基础配置
6.1 OneNET云平台
6.2 APP应用管理
6.2.1APP界面
6.2.2 APP开发界面（部分）
- mqtt服务器URI： tcp://mqtt.heclouds.com:6002
- 设备—客户端标识
- 产品ID—用户名称
- Master-APIkey ----密码
6.3 串口数据
- 波特率根据自己需求修改（太慢偶尔出现乱码）
6.4 MQTT的windows端测试软件
要填的位置已经标红，如图所示
- 设备—DeviceID
- 产品ID—productID
- Master-APIkey ----AuthInfo
7. STM32+ESP8266源码详解（未添加额外文件）
本次代码改写目的是增强拓展性，降低开发难度，所以加入操作系统FreeRTOS进行多任务管理，降低模块（传感器，控制）间耦合性，增删模块和功能简单方便，提高开发效率
7.1 源码文件解析
- stm32f10x_it.c：中断处理函数
- FreeRTOSConfig.h：FreeRTOS配置头文件
- usart1.c：与串口住手通信
- usart2.c：与ESP8266通信
- timer3.c：定时器3中断用来发送心跳包（ping，用于保持和服务器连接，长时间没给服务器发送数据会被踢下线），2s和30s两种模式
- timer4.c：将串口2接收到的服务器数据依次存放在MQTT接收缓存数组中，50ms没有新数据收到执行
- control.c：处理传感器数据发送至队列及发送设备状态
- dht11.c：DHT11（温湿度传感器）驱动
- bh1750.c：BH1750（GY30，光照强度传感器）驱动
- wifi.c：esp8266的wifi驱动
- mqtt.c：mqtt协议处理相关函数
- FreeRTOS_CORE：freeRTOS功能核心
- FreeRTOS_PORTABLE：freeRTOS板级支持包，和芯片相关，包括接口和内存分配
7.2 服务器与wifi配置相关
/*-------------------------------------------------------------*/
/* WIFI网络与ONENET配置（配置） */
/*-------------------------------------------------------------*/
const char SSID[] = "PPP"; //路由器名称
const char PASS[] = "qaz123qaz"; //路由器密码
const char PRODUCTID[] = "394499"; //产品ID（改成自己的）
const char DEVICEID [] = "661126800"; //设备ID（改成自己的）
const char AUTHENTICATION[] = "123456"; //鉴权信息（改成自己的）
const char DATA_TOPIC_NAME[] = "$dp"; //topic，Onenet数据点上传topic（不用改）
const char SERVER_IP[] = "183.230.40.39";//存放服务器IP或域名（不用改）
const int SERVER_PORT = 6002; //存放服务器的端口号（不用改）
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具体OneNET云平台设备创建和应用配置见：
1.3 无操作系统简易版（旧版，有OneNET云平台设备创建和应用配置，本文不再赘述）
Bilibili（视频解析）：https://www.bilibili.com/video/BV1Vi4y1w7U1
7.3 topic与命令配置
- topic根据自己需求更改或者添加
- 控制设备命令根据需求更改或者添加
/*-------------------------------------------------------------*/
/* topic主题（配置） */
/*-------------------------------------------------------------*/
const char TEMP_TOPIC[] = "temp"; //温度topic
const char HUM_TOPIC[] = "hum"; //湿度topic
const char SUN_TOPIC[] = "sun"; //光照topic
const char APP_TOPIC[] = "app"; //要订阅app发布的tpoic
const char LOCAL_TOPIC[] = "local"; //发布本地控制模块状态topic
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 控制命令以及控制模块初始状态设置（配置） */
/*-------------------------------------------------------------*/
/* state[0]:LED1状态，O(不是零)为开启，X为关闭
* state[1]:LED2任务状态，O为任务就绪（执行），X为挂起（关闭）任务
* state[2] - state[4]: 保留
*/
char state[5] = "XOXXX"; //待发送的设备状态数据（超过5个要配置）
const char *CMD_APP_GET_STATE = "DEVSTA"; //APP发送的设备状态获取命令
const char *CMD_LED1ON = "LED1ON"; //LED1打开命令
const char *CMD_LED1OFF = "LED1OFF"; //LED1关闭命令
const char *CMD_LED2ON = "LED2ON"; //LED2任务运行命令
const char *CMD_LED2OFF = "LED2OFF"; //LED2任务挂起命令
7.5 源码框架
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括号里有“配置”字样的部分是用户必须修改的部分（例程已经配置了LED控制，环境温湿度检测和光照强度监测）
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红色部分为拓展功能模块需要独立编写或者修改的地方
红色虚线部分根据功能更改，设备控制（任务）需要更改创建MQTT命令缓冲处理任务，数据直接发送至串口发送缓冲区（减少延迟），传感器设备任务需要向消息队列发送传感器数据，经过传感器处理任务处理后发送至串口发送缓冲区
- 初始化功能模块：添加拓展模块的初始化函数
- 创建用户任务：添加拓展模块任务（传感器数据读取或设备控制）
- 创建MQTT命令缓冲处理任务：添加设备控制命令，并发送设备状态（如果添加传感器任务则无需修改）
- 创建其他模块任务：实现传感器数据采集功能或者设备控制相关功能，实现传感器数据采集功能时需要红色虚线部分，设备控制不需要（不需要向消息队列发送数据）。
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要实现连接服务器时发送控制设备初始状态的功能需要在创建MQTT数据接收发送缓冲处理任务的connect成功部分添加数据发送函数
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其他部分可根据实际需求修改
7.6 模块拓展
拓展传感器及控制设备详细演示见：
1.2 无APP原版连接（有如何在FreeRTOS操作系统中添加其他模块的教程，如传感器，LED任务）
Bilibili（视频解析）：https://www.bilibili.com/video/BV1Hf4y1k7U3
- 传感器任务和上一版本大体相同，主要修改了将topic主题数据发送到消息队列的函数以及数据报文的组织形式（具体实现进行了封装，只需要调用特定函数）
- 添加传感器模块的流程如下
- 自定义光照强度传感器数据的topic
- 声明任务句柄（任务控制卡）及任务函数
- 在开始任务中创建任务
- 修改对应传感器任务，添加传感器驱动，发送的数据通过
send_data_to_queue_int(SUN_TOPIC, sun_light);改成自己的topic和传感器数据
/*1. 自定义光照强度数据的topic*/
const char SUN_TOPIC[] = "sun"; //光照topic
/*2. 声明任务句柄及任务函数*/
//SUN任务，光照强度传感器
TaskHandle_t SUN_Task_Handler;
void my_sun_task(void *pvParameters);
/*3. 在开始任务中创建对应任务*/
//创建Sun任务，光照强度传感器
//任务创建函数参数；1.任务函数 2.任务名称 3.任务堆栈大小 3.传递给任务函数的参数 4.任务优先级（数值越大，优先级越高 8>2） 5.任务控制块
xTaskCreate(my_sun_task, "my_sun_task", 128, NULL, 3, &SUN_Task_Handler);
/*4. 光照强度传感器任务具体实现*/
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名：void my_sun_task(void *pvParameters) */
/*功 能：SUN任务，光照传感器（配置） */
/* 1.检测光照强度 */
/* 2.将光照强度数据放入传感器数据消息队列 */
/*参 数：无 */
/*返回值：无 */
/*其 他：服务器连接以及PING心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务， */
/* 否则挂起任务 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_sun_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
int sun_light; //定义一个变量，保存光照强度
//服务器连接以及ping心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务，否则挂起任务
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
sun_light = get_sunlight_value();
//将topic主题数据发送到消息队列，消息队列集中发送到服务器
send_data_to_queue_int(SUN_TOPIC, sun_light);
delay_ms(10 * 1000); //延时10s
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名：send_data_to_queue_int(const char *laber, char *flag) */
/*功 能：向消息队列发送传感器数据，将由传感器数据消息队列处理理任 */
/* 务（固定）集中处理 */
/*参 数：1.const char *topic_name : topic主题 */
/* 2.int value :topic内容（传感器数据，char和int类型） */
/*返回值：无 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void send_data_to_queue_int(const char *topic_name, int value);
7.7 main.c源码及解析
/*------------------------------------------------------*/
/* */
/* 程序main函数，入口函数源文件 */
/* */
/*------------------------------------------------------*/
#include 8 安卓APP开发源码详解
8.1 源码框架
模块化编程，入门容易，自带mqtt客户端，极大降低开发难度。
- 源程序的后缀为.aia，直接导入即可，APP的后缀为.apk，安卓手机可以直接安装
- 红色括号为需要修改的模块
- 调用MQTT.订阅： 订阅单片机发送给服务器的主题topic
- 设备控制按钮：根据需求添加控制按钮
- 调用MQTT客户端.发送消息：设备控制以及获取设备状态
- 调用MQTT客户端.收到消息：对消息的解码，复制后根据需求修改字符判定
9 单topic版本（仅供参考）
传感器以及控制设备状态集中在一条topic中
github连接：