程序员经验分享-hwhale

STM32与ESP8266-MQTT固件的应用

2023-11-20

本文以Clion作为编译器，STM32F407作为芯片，通过串口以AT指令与ESP8266-01S进行通信，让其连接到腾讯云物联网平台。

一、ESP8266-01S

ESP8266-01S

ESP8266-01S原本固件是不支持MQTT的，因此需要在安信可官网去下载MQTT透传AT固件。AT固件汇总
再通过固件烧录工具将适用于ESP8266-01S的MQTT固件下载进其中。将ESP8266-01S进行上电测试，输入AT指令，有返回OK,说明此时ESP8266-01S是用的。
在这里插入图片描述

二、STM32CubeMx的配置

1.时钟树

在这里插入图片描述

2.RCC、SYS、Project Name…(略)

3.USART1、USART6

USART1选择异步通信方式，其余默认
在这里插入图片描述
USART6选择异步通信方式，打开更新中断，设置DMA，其余默认

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4设置引脚

USART6_Rx默认PC7改为PG14
USART6_Tx默认PC6改为PG9
将PE2、PE3设置为GPIO输出

STM32 ESP8266
3.3V VCC
GND GND
PE2 EN
PE3 RST
Rx PG14
Tx PG9

5 设置TIM8定时器

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

三、STM32程序

1. usart.c


/* USER CODE BEGIN 1 */
#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE {
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *) &ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}
/* USER CODE END 1 */

usart.h 文件中加入：

#include "stdio.h"

2.stm32f4xx_it.c

#define BUFFER_SIZE 1024
uint8_t rx_len;            
uint8_t recv_end_flag;   
uint8_t usart6_rxbuf[1024];
 void USART6_IRQHandler(void) {
    /* USER CODE BEGIN USART6_IRQn 0 */
    uint32_t tmp_flag = 0;
    uint32_t temp;
    recv_end_flag = 0;
    tmp_flag = __HAL_UART_GET_FLAG(&huart6, UART_FLAG_IDLE);
    if ((tmp_flag != 0)) {    
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart6); 
        HAL_UART_DMAStop(&huart6);
        temp = hdma_usart6_rx.Instance->NDTR;
        rx_len = BUFFER_SIZE - temp;
        recv_end_flag = 1;

        uint8_t i;
        for (i = 0; i < 250; i++)    
        {
            esp_rxbuf[i] = usart6_rxbuf[i];
        }
        printf("\r\n◇:%s \r\n", usart6_rxbuf);
        memset(&usart6_rxbuf, 0, sizeof(usart6_rxbuf));
        HAL_UART_Receive_DMA(&huart6, usart6_rxbuf, BUFFER_SIZE);
    }
    /* USER CODE END USART6_IRQn 0 */
    HAL_UART_IRQHandler(&huart6);
    /* USER CODE BEGIN USART6_IRQn 1 */

    /* USER CODE END USART6_IRQn 1 */
  }
}

3.创建ESP8266.c.h文件

ESP8266.c

#include "Esp8266.h"
#include "stdio.h"
#include "usart.h"
#include "string.h"
#include "Time.h"


uint8_t send_device_buf[1024];
uint8_t esp_rxbuf[1024];                //ESP数据接收缓冲区
uint8_t esp_wxbuf[1024];                //ESP数据发送缓冲区
EspCode Esp_One;
extern float Temperature, Distance;
unsigned int mqttPacketLen = 0;
float Temperature = 9, Distance = 8;

void ESP_Connect_Server() {
    ESP_Init();
    ESP8266_Connect_Wifi(Esp_One.WIFI_NAME, Esp_One.WIFI_PASSWORD);
    ESP_Mqtt_Connection(Esp_One.ClientID, Esp_One.UserName, Esp_One.PassWord);
    ESP_CONNECT_SERVER(Esp_One.ServerIP, Esp_One.Port);
    ESP_Mqtt_Subscribe(Esp_One.Topic);
    ESP_Send_Data(Esp_One.TopicPost);

}

void ESP_Init() {
    ESP_RST_Pin_SetH;
    ESP_CH_PD_Pin_SetH;
    Esp_One.WIFI_NAME = "要连接的WIFI名";
    Esp_One.WIFI_PASSWORD = "要连接的WIFI密码";
    Esp_One.ServerIP = "U9849JAYEY.iotcloud.tencentdevices.com";
    Esp_One.Port = "1883";
    Esp_One.ClientID = "客户端ID";
    Esp_One.UserName = "用户名";
    Esp_One.PassWord = "用户密码";
    Esp_One.Topic = "$thing/down/property/客户端ID/项目名";
    Esp_One.TopicPost = "$thing/up/property/客户端ID/项目名";
    printf("ESP_Init_Success\r\n");
}

uint8_t ESP8266_Connect_Wifi(char *WIFI_NAME, char *WIFI_PASSWORD) {
    int Ti = 1;
    memset(esp_rxbuf, 0, sizeof(esp_rxbuf));
    memset(&send_device_buf, 0, sizeof(send_device_buf));
    sprintf((char *) send_device_buf, "AT+CWMODE=3\r\n");//设置为STA和AP模式
    HAL_UART_Transmit(ESP_UART, send_device_buf, strlen((const char *) send_device_buf), 100);
    HAL_Delay(1000);
    memset(&send_device_buf, 0, sizeof(send_device_buf));
    sprintf((char *) send_device_buf, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n", WIFI_NAME, WIFI_PASSWORD);
    HAL_UART_Transmit(ESP_UART, send_device_buf, strlen((const char *) send_device_buf), 100); //输入路由ssid和密码
    HAL_Delay(1000);
    Set_TimeC_value(60);
    while (Ti) {
        if (Time_C == 0) {
            Ti = 0;
        }
        if (strstr((const char *) esp_rxbuf, "FAIL") != NULL ||
            strstr((const char *) esp_rxbuf, "ERROR") != NULL)        //如果检索到关键词
        {
            HAL_Delay(1000);
            memset(&send_device_buf, 0, sizeof(send_device_buf));
            sprintf((char *) send_device_buf, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n", WIFI_NAME, WIFI_PASSWORD);
            HAL_UART_Transmit(ESP_UART, send_device_buf, strlen((const char *) send_device_buf), 100); //输入路由ssid和密码
        }
        if (strstr((const char *) esp_rxbuf, "WIFI GOT IP") != NULL)        //如果检索到关键词
        {
            printf("WIFI_Connect_Succeeded\r\n");
            break;
        }
    }

}

uint8_t ESP_Mqtt_Connection(char *ClientID, char *UserName, char *PassWord) {
    int Ti = 1;
    memset(esp_rxbuf, 0, sizeof(esp_rxbuf));
    Set_TimeC_value(30);
    while (Ti) {
        if (Time_C == 0) {
            Ti = 0;
        }
        HAL_Delay(1000);
        if (strstr((const char *) esp_rxbuf, "OK") != NULL)        //如果检索到关键词
        {
            return 0;
        } else {
            memset(send_device_buf, 0, 200);
            sprintf((char *) send_device_buf,
                    "AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"%s\",\"%s\",\"%s\",0,0,\"\"\r\n", ClientID, UserName, PassWord);
            HAL_UART_Transmit(ESP_UART, send_device_buf, strlen((const char *) send_device_buf), 1000);
        }
    }
    return 1;
}

uint8_t ESP_CONNECT_SERVER(uint8_t *ServerIP, uint8_t *Port) {
    int Ti = 1;
    memset(esp_rxbuf, 0, sizeof(esp_rxbuf));
    Set_TimeC_value(30);
    while (Ti) {
        if (Time_C == 0) {
            Ti = 0;
        }
        HAL_Delay(1000);
        if (strstr((const char *) esp_rxbuf, "OK") != NULL)        //如果检索到关键词
        {
            return 0;
        } else {
            memset(send_device_buf, 0, sizeof(send_device_buf));
            sprintf((char *) send_device_buf, "AT+MQTTCONN=0,\"%s\",%s,1\r\n", ServerIP, Port);
            HAL_UART_Transmit(ESP_UART, send_device_buf, strlen((const char *) send_device_buf), 1000);
        }
    }
    return 1;
}

uint8_t ESP_Mqtt_Subscribe(char *Topic) {//订阅
    int Ti = 1;
    memset(esp_rxbuf, 0, sizeof(esp_rxbuf));
    Set_TimeC_value(3);
    while (Ti) {
        if (Time_C == 0) {
            Ti = 0;
        }
        HAL_Delay(1000);
        if (strstr((const char *) esp_rxbuf, "OK") !=
            NULL)        //如果检索到关键词
        {
            return 0;
        } else {
            memset(send_device_buf, 0, sizeof(send_device_buf));
            sprintf((char *) send_device_buf, "AT+MQTTSUB=0,\"%s\",0\r\n", Topic);
            HAL_UART_Transmit(ESP_UART, send_device_buf, strlen((const char *) send_device_buf), 1000);
        }
    }
    return 1;
}

uint8_t ESP_Send_Data(char *TopicPost) {
    int Ti = 1;
    memset(esp_rxbuf, 0, sizeof(esp_rxbuf));
    Set_TimeC_value(10);
    while (Ti) {
        if (Time_C == 0) {
            Ti = 0;
        }
        HAL_Delay(1000);
        if (strstr((const char *) esp_rxbuf, "{\"method\":\"report_reply\",\"code\":0,\"status\":\"success\"}") !=
            NULL)        //如果检索到关键词
        {
            return 0;
        } else {
            memset(send_device_buf, 0, sizeof(send_device_buf));
            sprintf((char *) send_device_buf,
                    "AT+MQTTPUB=0,\"%s\",\"{\\\"method\\\":\\\"report\\\"\\,\\\"params\\\":{\\\"Temperature\\\":%.2f\\,\\\"Distance\\\":%.2f}}\",0,0\r\n",
                    TopicPost, Temperature, Distance);
            HAL_UART_Transmit(ESP_UART, send_device_buf, strlen((const char *) send_device_buf), 1000);
        }
    }
    return 1;
}

uint8_t ESP_DisConnect() {
    int Ti = 1;
    memset(esp_rxbuf, 0, sizeof(esp_rxbuf));
    Set_TimeC_value(10);
    while (Ti) {
        if (Time_C == 0) {
            Ti = 0;
        }
        HAL_Delay(1000);
        if (strstr((const char *) esp_rxbuf, "OK") !=
            NULL)        //如果检索到关键词
        {
            return 0;
        } else {
            memset(send_device_buf, 0, sizeof(send_device_buf));
            sprintf((char *) send_device_buf,
                    "AT+MQTTCLEAN=0\r\n");
            HAL_UART_Transmit(ESP_UART, send_device_buf, strlen((const char *) send_device_buf), 1000);
        }
    }
    return 1;
}

ESP8266.h

#ifndef __ESP8266_H__
#define __ESP8266_H__

#include "main.h"

#define ESP_RST_Pin_SetH     HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET)
#define ESP_RST_Pin_SetL     HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET)

#define ESP_CH_PD_Pin_SetH   HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
#define ESP_CH_PD_Pin_SetL   HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
extern uint8_t send_device_buf[1024];
extern uint8_t esp_rxbuf[1024];                //ESP数据接收缓冲区
extern uint8_t esp_wxbuf[1024];                //ESP数据发送缓冲区
#define ESP_UART &huart6
typedef struct _EspCode {

    char *WIFI_NAME;
    char *WIFI_PASSWORD;
    uint8_t *ServerIP;
    uint8_t *Port;
    char *UserName;
    char *PassWord;
    char *ClientID;
    char *Topic;
    char *TopicPost;

} EspCode;
extern EspCode Esp_One;

void ESP_Init(void);

uint8_t ESP8266_Connect_Wifi(char *WIFI_NAME, char *WIFI_PASSWORD);

uint8_t ESP_CONNECT_SERVER(uint8_t *ServerIP, uint8_t *Port);

uint8_t ESP_Mqtt_Connection(char *ClientID, char *UserName, char *PassWord);

void ESP_Connect_Server();

uint8_t ESP_Mqtt_Subscribe(char *Topic);

uint8_t ESP_Send_Data(char *TopicPost);

#endif

4.创建Time.c/.h文件

Time.c

#include "Time.h"
#include "tim.h"

int Time_C = 0;

void Set_TimeC_value(int value) {
    Time_C = value;
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim8);
    if (Time_C == 0) {
        HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim8);
    }
}
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//定时器回调函数，用于计算速度
{

 if (htim->Instance == TIM8) {
        Time_C--;
        if (Time_C <= 0) {
            Time_C = 0;
        }
    }
}

Time.h

#ifndef F407_BLANCE_CAR_TIME_H
#define F407_BLANCE_CAR_TIME_H
#include "main.h"
extern int Time_C;
void Set_TimeC_value(int value);
#endif

5.main.c

#define BUFFER_SIZE 1024
extern uint8_t usart6_rxbuf[1024];
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_USART6_UART_Init();
  MX_TIM8_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
    __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart6, UART_IT_IDLE);//使能IDLE线检测中断
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart6, usart6_rxbuf, BUFFER_SIZE);
    HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim8);
    ESP_Connect_Server();
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1) {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    }
  /* USER CODE END 3 */
}

四、结果

上下行数据皆成功
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

总结

使用ESP8266-01S的MQTT固件连接腾讯云物联网平台，简单数据上下行的应用。

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