【智能家居入门2】（MQTT协议、微信小程序、STM32、ONENET云平台）
此篇智能家居入门与前两篇类似，但是是使用MQTT协议接入ONENET云平台，实现微信小程序与下位机的通信，这里相较于使用http协议的那两篇博客，在主程序中添加了独立看门狗防止程序卡死和服务器掉线问题。后续还有使用MQTT协议连接MQTT服务器的智能家居项目。
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- 前言
- 一、硬件模块
- 二、连接服务器测试
- 三、两个协议的对比分析
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- 1、代码结构上：
- 2、获取服务器数据上：
- 3、架构上：
- 四、下位机主要代码
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- 1、接收并解析云平台下发数据：
- 2、传感器数据上云：
- 五、微信小程序主要代码
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- 1、index.js
- 2、index.wxml
- 六、源码获取
前言
这里给出前两篇使用http协议博客的网址：
①实现数据上云：https://blog.csdn.net/m0_71523511/article/details/135892908
②实现小程序控制下位机：https://blog.csdn.net/m0_71523511/article/details/135907645
在第二篇的博客结尾提出了服务器经常掉线的问题，使用别人编写好的心跳包也没用，因为程序一直卡死在重连中，所以也可以参照本篇的解决办法：加上独立看门狗，隔一段时间喂狗，如果超过时间没喂狗，说明程序多半卡死，此时看门狗处理逻辑中执行初始化esp8266和连接服务器的操作。
③独立看门狗：https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn/?p=46&spm_id_from=pageDriver&vd_source=2a10d30b8351190ea06d85c5d0bfcb2a
④由于使用到了MQTT协议，想深入了解源码的话可以看看之前的的博客，对MQTT协议进行详解：https://blog.csdn.net/m0_71523511/article/details/135905690
一、硬件模块
1、0.96寸OLED液晶显示屏
2、DHT11温湿度传感器
3、继电器
4、小风扇、小水泵
5、MQ-4、MQ-9
6、esp8266-01s或者esp-12f
7、JLink下载器
8、STM32F103C8T6
大部分在上面说的第一篇博客中有介绍，这里介绍一下继电器、小风扇、小水泵：
①继电器：
由于单片机的io口无法直接驱动小风扇和水泵，这里用继电器充当开关，使用继电器驱动小风扇和小水泵运动。
输入端口：外接5V电源，黑色跳帽可以控制继电器是高电平触发还是低电平触发。
输出端口：从左往右看，分别是NO1/NO2,COM1/COM2,NC1/NC2，代表常开，公共端，常闭三种状态。
继电器的两种状态，开和关，当继电器触发时，为打开状态，NOn口就会被使能，当继电器为关闭状态时，NCn口就会被使能，中间作为公共端连接输出。
硬件连线：
继电器输出端：小风扇红黑两根线子，红线接入继电器的NO1/NO2口，继电器的COM1/COM2拿一根公母杜邦线引出来接入5V电源，小风扇的黑线接STM32的GND口。
继电器输入端：
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_51868810/article/details/127792611
②小风扇、小水泵：
这两个小东西就只有电源线和底线，给5v输入即可转动起来：
二、连接服务器测试
如果想单独先使用esp8266测试是否能正常与服务器通信的话可以参考这篇博客，不会创建产品也可以看：
https://blog.csdn.net/m0_71523511/article/details/135887108
需要注意的点：
①创建产品时要选择MQTT协议那个目录下进行创建
②AT指令中的IP地址和端口号要换成：183.230.40.39 6002
③需要记住的有：产品ID、鉴权信息（创建产品时自己填写的）、Master-APIkey、设备ID
三、两个协议的对比分析
1、代码结构上：
相较于使用http协议连接onenet，使用mqtt协议需要多几个源文件：onenet.c、cJSON.c、MqttKit.c。
①onenet.c是与onenet平台的数据交互接口层，通过调用MqttKit.c和esp8266.c中的库函数实现与云平台的通信，
②MqttKit.c是MQTT协议库，是MQTT协议最底层，由onenet.c进行调用。前面两个都是大神张继瑞开源。
③cJSON.c是一个用于处理JSON数据格式的轻量级C语言库，JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，常用于在不同系统之间传输和存储数据。在对云平台下发数据进行解析时会用到（onenet.c）。
2、获取服务器数据上：
******使用http协议和MQTT协议连接onenet，最大的不同就是获取onenet云平台数据的方式：
http协议：直接构建HTTP请求报文并调用esp8266_send_data函数发送HTTP请求，并获取返回的字符串。
mqtt协议：不主动发送请求，使用ESP8266_WaitRecive函数等待，如果云平台有数据下发，那就存起来当作变量传入OneNet_RevPro函数，进行消息解析。
3、架构上：
"请求/响应"和"发布/订阅"是两种不同的通信模式，它们在系统架构和通信方式上有所不同。
①请求/响应：
特点： 在请求/响应模式中，通信的一方发送请求，而另一方回复响应。通信是单向的，有一个明确的请求者和一个响应者。
用途： 这种模式常见于客户端和服务器之间的通信。客户端发送请求，服务器处理请求并返回相应的响应。
②发布/订阅：
特点： 在发布/订阅模式中，消息的发布者将消息发送到一个主题（topic），而订阅者可以选择订阅特定主题以接收相关消息。通信是多对多的，发布者和订阅者之间是松耦合的。
用途： 这种模式常见于事件驱动系统、消息中间件和实时数据更新场景。发布者发布消息到主题，所有订阅该主题的订阅者都会收到消息。
由以上分析很容易得出一个结论：在做环境信息检测这种实时数据更新的项目上，使用MQTT协议更具优势。
四、下位机主要代码
1、接收并解析云平台下发数据：
主循环中使用以下代码接收并跳转：
dataPtr = ESP8266_GetIPD(10);
if(dataPtr != NULL)
{
timeCount = 0;
OneNet_RevPro(dataPtr);
}
接收到数据后跳转至onenet.c的OneNet_RevPro函数中进行mqtt数据包(报文)解包和数据解析：
void OneNet_RevPro(unsigned char *cmd)
{
MQTT_PACKET_STRUCTURE mqttPacket = {NULL, 0, 0, 0}; //协议包
char *req_payload = NULL;
char *cmdid_topic = NULL;
unsigned short req_len = 0;
unsigned char type = 0;
short result = 0;
char *dataPtr = NULL;
char numBuf[10];
int num = 0;
cJSON *json , *json_value;
cJSON *json1, *json_value1;
cJSON *json2, *json_value2;
type = MQTT_UnPacketRecv(cmd);
switch(type)
{
case MQTT_PKT_CMD: //命令下发
OLED_Refresh_Line("jinru111");
result = MQTT_UnPacketCmd(cmd, &cmdid_topic, &req_payload, &req_len); //解出topic和消息体
if(result == 0)
{
//打印收到的信息
printf( "cmdid: %s, req: %s, req_len: %d\r\n", cmdid_topic, req_payload, req_len);
// 对数据包req_payload进行JSON格式解析
json = cJSON_Parse(req_payload);
if (!json)//如果json内容为空，则打印错误信息
printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr());
else
{
json_value = cJSON_GetObjectItem(json , "LED0");//提取对应属性的数值
if((json_value->valueint)==1)
{
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
}
else if((json_value->valueint)==0)
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
}
//开关风扇
json1 = cJSON_Parse(req_payload);
if (!json1)
printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr());
else
{
json_value1 = cJSON_GetObjectItem(json1 , "feng");
if((json_value1->valueint)==1)
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
else if((json_value1->valueint)==0)
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
}
//开关水泵
json2 = cJSON_Parse(req_payload);
if (!json2)
printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr());
else
{
json_value2 = cJSON_GetObjectItem(json2 , "shui");
if((json_value2->valueint)==1)
{
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);
}
else if((json_value2->valueint)==0)
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);
}
if(MQTT_PacketCmdResp(cmdid_topic, req_payload, &mqttPacket) == 0) //命令回复组包
{
printf( "Tips: Send CmdResp\r\n");
ESP8266_SendData(mqttPacket._data, mqttPacket._len); //回复命令
MQTT_DeleteBuffer(&mqttPacket); //删包
}
cJSON_Delete(json);//释放位于堆中cJSON结构体内存
cJSON_Delete(json1);
}
break;
case MQTT_PKT_PUBACK: //发送Publish消息，平台回复的Ack
if(MQTT_UnPacketPublishAck(cmd) == 0)
//printf( "Tips: MQTT Publish Send OK\r\n");
break;
default:
result = -1;
break;
}
ESP8266_Clear(); //清空缓存
if(result == -1)
return;
dataPtr = strchr(req_payload, ':'); //搜索'}'
if(dataPtr != NULL && result != -1) //如果找到了
{
dataPtr++;
while(*dataPtr >= '0' && *dataPtr <= '9') //判断是否是下发的命令控制数据
{
numBuf[num++] = *dataPtr++;
}
numBuf[num] = 0;
num = atoi((const char *)numBuf); //转为数值形式
}
if(type == MQTT_PKT_CMD || type == MQTT_PKT_PUBLISH)
{
MQTT_FreeBuffer(cmdid_topic);
MQTT_FreeBuffer(req_payload);
}
}
2、传感器数据上云：
主函数中读取传感器数值，每隔一段时间上传：
else if(timeCount >= 100) //发送间隔
{
DHT11_Read_Data(&tempValue,&humidity);
gas = AD_GetValue(ADC_Channel_2);
ranqi = AD_GetValue(ADC_Channel_3);
delay_ms(10);
OneNet_SendData();//发送数据给onenet
ESP8266_Clear();
timeCount = 0;
}
调用OneNet_SendData发送数据，在OneNet_SendData函数中又调用OneNet_FillBuf函数将要发送的数据拼接起来。
unsigned char OneNet_FillBuf(char *buf)
{
char text[32];
//LED0_FLAG=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12);//读取LED的开关状态（即对应引脚的）
//LED1_FLAG=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13);
memset(text, 0, sizeof(text));
strcpy(buf, ",;");
memset(text, 0, sizeof(text));
sprintf(text, "Tempreture,%d;",tempValue);
strcat(buf, text);
memset(text, 0, sizeof(text));
sprintf(text, "Humidity,%d;", humidity);
strcat(buf, text);
memset(text, 0, sizeof(text));
sprintf(text, "tianranqi,%d;", gas);
strcat(buf, text);
memset(text, 0, sizeof(text));
sprintf(text, "keranqiti,%d;", ranqi);
strcat(buf, text);
printf("buf_mqtt=%s\r\n",buf);
return strlen(buf);
}
//==========================================================
// 函数名称： OneNet_SendData
//
// 函数功能： 上传数据到平台
//
// 入口参数： type：发送数据的格式
//
// 返回参数： 无
//
// 说明：
//==========================================================
void OneNet_SendData(void)
{
MQTT_PACKET_STRUCTURE mqttPacket = {NULL, 0, 0, 0}; //协议包
char buf[128];
short body_len = 0, i = 0;
//printf( "Tips: OneNet_SendData-MQTT\r\n");
memset(buf, 0, sizeof(buf));//清空数组内容
body_len = OneNet_FillBuf(buf); //获取当前需要发送的数据流的总长度
if(body_len)
{
if(MQTT_PacketSaveData(DEVID, body_len, NULL, 5, &mqttPacket) == 0) 数据点上传组包，将数据封装成mqtt协议所要求的数据包格式
{
{
for(; i < body_len; i++)
mqttPacket._data[mqttPacket._len++] = buf[i];
ESP8266_SendData(mqttPacket._data, mqttPacket._len); //上传数据到平台
printf( "Send %d Bytes\r\n", mqttPacket._len);
MQTT_DeleteBuffer(&mqttPacket); //删包
}
else{
printf( "WARN: EDP_NewBuffer Failed\r\n");
}
}
}
五、微信小程序主要代码
图中圈起来的地方需要根据自己的数据进行填写，在下面的调试信息栏可以看到有数据上传，查看数据流即可：
1、index.js
主要是增加了控制风扇和水泵的代码：
feng_kai:function(){
//按钮发送命令控制硬件
wx.request({
url:'https://api.heclouds.com/cmds?device_id=1108129261',
header: {
'content-type': 'application/json',
'api-key':'nV4Cso3uQMZR2EGQQiY49MRCfx8='
},
method: 'POST',
data:{"feng":1},
success(res){
console.log("成功",res.data)
},
fail(res){
console.log("失败",res)
}
})
},
feng_guan:function(){
//按钮发送命令控制硬件
wx.request({
url:'https://api.heclouds.com/cmds?device_id=1108129261',
header: {
'content-type': 'application/json',
'api-key':'nV4Cso3uQMZR2EGQQiY49MRCfx8='
},
method: 'POST',
data:{"feng":0},
success(res){
console.log("成功",res.data)
},
fail(res){
console.log("失败",res)
}
})
},
shui_kai:function(){
//按钮发送命令控制硬件
wx.request({
url:'https://api.heclouds.com/cmds?device_id=1108129261',
header: {
'content-type': 'application/json',
'api-key':'nV4Cso3uQMZR2EGQQiY49MRCfx8='
},
method: 'POST',
data:{"shui":1},
success(res){
console.log("成功",res.data)
},
fail(res){
console.log("失败",res)
}
})
},
shui_guan:function(){
//按钮发送命令控制硬件
wx.request({
url:'https://api.heclouds.com/cmds?device_id=1108129261',
header: {
'content-type': 'application/json',
'api-key':'nV4Cso3uQMZR2EGQQiY49MRCfx8='
},
method: 'POST',
data:{"shui":0},
success(res){
console.log("成功",res.data)
},
fail(res){
console.log("失败",res)
}
})
},
需要注意的是这里的url需要更换成：‘https://api.heclouds.com/cmds?device_id=11081xxxxxx’，并且文件开头的apikey和设备号也要换成自己的。
2、index.wxml
最后加上：
六、源码获取
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