基于華為云物聯網設計的智能家居控制系統(STM32+ESP8266)【我們都是華為云專家】

1. 功能介紹

這是基于華為云物聯網平臺設計智能家居控制系統(模型)，硬件采用STM32+ESP8266完成上云組合；通過云平臺可以遠程控制家里的各種電器開關，并且可以遠程收集家里煤氣、天然氣、煙霧、光照度、溫度濕度等信息。

硬件介紹:

主控MCU: STM32F103ZET6

煙霧檢測傳感器: MQ2

天然氣檢測傳感:MQ5

溫度濕度檢測傳感器: DHT11

光照強度檢測傳感器: BH1750

物聯網云平臺: 華為云物聯網平臺

電器開關模擬采用板載的LED燈、繼電器。

WIFI: ESP8266 這是支持串口AT指令控制的WIFI模塊，聯網比較方便。

與華為云物聯網平臺通信的協議: MQTT

說明: 當前程序里的MQTT協議代碼是參考MQTT官方文檔編寫的，不是使用ESP8266內置的，所以程序并不依賴ESP8266專用或者指定的SDK，使用任意可以上網的網卡都可以套用，并不是一定非要使用ESP8266。

2. 登錄華為云創建云端設備

2.1 創建產品

華為運官網: https://www.huaweicloud.com/

在這里可以查看接入的協議的端口號和地址。

MQTT (1883) a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

我們設備接入的協議選擇MQTT，端口對應是1883

接下來繼續創建產品，點擊產品頁面，點擊右上角創建產品：

2.2 創建設備

這是我的設備信息:

設備ID 61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot 設備密鑰 1126626497 { "device_id": "61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot", "secret": "1126626497" }

2.3 產品模型定義

這一步就是設置上報設備的屬性，也就是設備的數據類型定義。

2.4 生成MQTT登錄密匙

創建完產品、設備之后，接下來就需要知道如何通過MQTT協議登陸華為云服務器。

官方的詳細介紹在這里: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112

MQTT設備登陸密匙生成地址: https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

下面就得到了MQTT協議設備登錄的參數。

2.5 使用MQTT客戶端軟件登錄

所有的參數已經得到，接下來采用MQTT客戶端登錄華為云進行測試。

下面這個軟件是自己開發的，為了方便測試MQTT協議登錄。

華為云物聯網平臺的域名是: a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

華為云物聯網平臺的IP地址是: 121.36.42.100

在軟件里參數填充正確之后，就看到設備已經連接成功了。

接下來打開設備頁面，可以看到設備已經在線了。

2.6 上報數據

官方文檔: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112

在這個文檔里介紹了MQTT上報數據的格式。

總結的格式:

//訂閱主題: 平臺下發消息給設備 $oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/messages/down //設備上報數據 $oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/properties/report //上報的屬性消息 (一次可以上報多個屬性,在json里增加就行了) {"services": [{"service_id": "dht11","properties":{"DHT11-C":50}}]}

下面采用MQTT軟件上報數據:

到此，設備數據已經上報成功，如果需要增加更多的屬性，按照流程繼續增加即可。

3. STM32+ESP8266上報數據到華為云

3.1 硬件設備效果圖

3.2 BH1750.c 光照度傳感器

#include "bh1750.h" float Read_BH1750_Data() { unsigned char t0; unsigned char t1; float t; u8 r_s=0; IIC_Start(); //發送起始信號 IIC_WriteOneByteData(0x46); r_s=IIC_GetACK();//獲取應答 if(r_s)printf("error:1\r\n"); IIC_WriteOneByteData(0x01); r_s=IIC_GetACK();//獲取應答 if(r_s)printf("error:2\r\n"); IIC_Stop(); //停止信號 IIC_Start(); //發送起始信號 IIC_WriteOneByteData(0x46); r_s=IIC_GetACK();//獲取應答 if(r_s)printf("error:3\r\n"); IIC_WriteOneByteData(0x01); r_s=IIC_GetACK();//獲取應答 if(r_s)printf("error:4\r\n"); IIC_Stop(); //停止信號 IIC_Start(); //發送起始信號 IIC_WriteOneByteData(0x46); r_s=IIC_GetACK();//獲取應答 if(r_s)printf("error:5\r\n"); IIC_WriteOneByteData(0x10); r_s=IIC_GetACK();//獲取應答 if(r_s)printf("error:6\r\n"); IIC_Stop(); //停止信號 DelayMs(300); //等待 IIC_Start(); //發送起始信號 IIC_WriteOneByteData(0x47); r_s=IIC_GetACK();//獲取應答 if(r_s)printf("error:7\r\n"); t0=IIC_ReadOneByteData(); //接收數據 IIC_SendACK(0); //發送應答信號 t1=IIC_ReadOneByteData(); //接收數據 IIC_SendACK(1); //發送非應答信號 IIC_Stop(); //停止信號 t=(((t0<<8)|t1)/1.2); return t; }

3.3 ESP8266.c WIFI代碼

#include "esp8266.h" u8 ESP8266_IP_ADDR[16]; //255.255.255.255 u8 ESP8266_MAC_ADDR[18]; //硬件地址 /* 函數功能: ESP8266命令發送函數 函數返回值:0表示成功 1表示失敗 */ u8 ESP8266_SendCmd(char *cmd) { u8 i,j; for(i=0;i<10;i++) //檢測的次數--發送指令的次數 { USARTx_StringSend(USART3,cmd); for(j=0;j<100;j++) //等待的時間 { 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; } /* 函數功能: ESP8266硬件初始化檢測函數 函數返回值:0表示成功 1表示失敗 */ u8 ESP8266_Init(void) { //退出透傳模式 USARTx_StringSend(USART3,"+++"); delay_ms(50); return ESP8266_SendCmd("AT\r\n"); } /* 函數功能: TCP服務器模式下的發送函數 發送指令: */ u8 ESP8266_ServerSendData(u8 id,u8 *data,u16 len) { u8 i,j,n; char ESP8266_SendCMD[100]; //組合發送過程中的命令 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,">")) { //繼續發送數據 USARTx_DataSend(USART3,data,len); //等待數據發送成功 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; } /* 函數功能: 配置WIFI為STA模式+TCP客戶端模式 函數參數: char *ssid 創建的熱點名稱 char *pass 創建的熱點密碼 （最少8位） char *p 將要連接的服務器IP地址 u16 port 將要連接的服務器端口號 u8 flag 1表示開啟透傳模式 0表示關閉透傳模式 函數返回值:0表示成功 其他值表示對應的錯誤 */ u8 ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(char *ssid,char *pass,char *ip,u16 port,u8 flag) { char ESP8266_SendCMD[100]; //組合發送過程中的命令 //退出透傳模式 //USARTx_StringSend(USART3,"+++"); //delay_ms(50); /*1. 測試硬件*/ if(ESP8266_SendCmd("AT\r\n"))return 1; /*2. 關閉回顯*/ if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 2; /*3. 設置WIFI模式*/ if(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n"))return 3; /*4. 復位*/ ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n"); delay_ms(1000); delay_ms(1000); delay_ms(1000); /*5. 關閉回顯*/ if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 5; /*6. 配置將要連接的WIFI熱點信息*/ sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n",ssid,pass); if(ESP8266_SendCmd(ESP8266_SendCMD))return 6; /*7. 設置單連接*/ if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMUX=0\r\n"))return 7; /*8. 配置要連接的TCP服務器信息*/ sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",%d\r\n",ip,port); if(ESP8266_SendCmd(ESP8266_SendCMD))return 8; /*9. 開啟透傳模式*/ if(flag) { if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMODE=1\r\n"))return 9; //開啟 if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPSEND\r\n"))return 10; //開始透傳 if(!(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,">"))) { return 11; } //如果想要退出發送: "+++" } //打印總體信息 USART1_Printf("WIFI模式:STA+TCP客戶端\n"); USART1_Printf("Connect_WIFI熱點名稱:%s\n",ssid); USART1_Printf("Connect_WIFI熱點密碼:%s\n",pass); USART1_Printf("TCP服務器端口號:%d\n",port); USART1_Printf("TCP服務器IP地址:%s\n",ip); return 0; } /* 函數功能: TCP客戶端模式下的發送函數 發送指令: */ u8 ESP8266_ClientSendData(u8 *data,u16 len) { u8 i,j,n; char ESP8266_SendCMD[100]; //組合發送過程中的命令 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,">")) { //繼續發送數據 USARTx_DataSend(USART3,data,len); //等待數據發送成功 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 主函數

#include "stm32f10x.h" #include "led.h" #include "delay.h" #include "key.h" #include "usart.h" #include #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" //將要連接的路由器名稱 --不要出現中文、空格等特殊字符 #define ESP8266_AP_PASSWORD "99pu58cb" //將要連接的路由器密碼 //華為云服務器的設備信息 #define MQTT_ClientID "61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot_0_0_2021113002" #define MQTT_UserName "61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot" #define MQTT_PassWord "74af3bf3024cf9c41b13d6c63fc86e25012b54141ecfcdff3516f08665140e6f" //訂閱與發布的主題 #define SET_TOPIC "$oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/messages/down" //訂閱 #define POST_TOPIC "$oc/devices/61a580fad28ce3028832c2d8_esp8266_iot/sys/properties/report" //發布 char mqtt_message[200];//上報數據緩存區 char OLED_ShowBuff[100]; u8 ESP8266_Stat=0; /* 函數功能: 溫濕度\光強度顯示 */ 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); } /* 函數功能: ESP8266顯示頁面 */ 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"); //顯示字符串 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顯示屏初始化--正常顯示; //清屏 OLED_Clear(0); USART1_Init(115200); TIMER1_Init(72,20000); //超時時間20ms USART3_Init(115200);//串口-WIFI TIMER3_Init(72,20000); //超時時間20ms Init_SHT30(); USART1_Printf("正在初始化WIFI請稍等.\n"); if(ESP8266_Init()) { ESP8266_Stat=1; USART1_Printf("ESP8266硬件檢測錯誤.\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協議初始化 MQTT_Init(); //3. 連接華為云IOT服務器 while(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord)) { USART1_Printf("服務器連接失敗,正在重試...\n"); delay_ms(500); } USART1_Printf("服務器連接成功.\n"); //3. 訂閱主題 if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1)) { USART1_Printf("主題訂閱失敗.\n"); } else { USART1_Printf("主題訂閱成功.\n"); } while(1) { //按鍵可以測試 key=KEY_Scan(0); if(key==1) { //清屏 OLED_Clear(0); //翻頁 if(page>=1) { page=0; } else { page++; } LED1=!LED1; //LEd狀態燈 } else if(key==2) { LED1=!LED1; //LEd狀態燈 time_cnt=0; //電機狀態改變 MOTOR_DEV=!MOTOR_DEV; //電機狀態 motor_state=MOTOR_DEV; //補光燈 LIGHT_DEV=!LIGHT_DEV; } //接收WIFI返回的數據 if(USART3_RX_FLAG) { USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0'; //向串口打印返回的數據 for(i=0;i

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