STM32+ESP8266通過MQTT連接阿里云的使用總結

ID:450654 · 發表于 2021-4-27 22:42

本實驗以熱釋電傳感器感應人體為例，介紹如何將 STM32+ESP8266通過MQTT協議接入阿里云物聯網平臺。

1.前期準備
硬件：野火指南者STM32F103VET6開發板，HC-SR501熱釋電傳感器

軟件：Keil5

平臺：阿里云

2.具體操作
阿里云物聯網平臺配置
創建產品

此次實驗通過阿里云平臺接收熱釋電傳感器的信號，所以選擇帶有布爾型的紅外檢測狀態的產品模型就能夠滿足需求。

創建設備

產品選擇剛剛創建的demo，點擊新增設備。

獲得三元組

在設備建立完成后系統會自動生成一個ProductKey，DeviceName和DeviceSecret，簡稱為三元組。

通信Topic

實驗基于MQTT（V3.1.1）協議與平臺進行通信，MQTT協議是基于代理的”發布/訂閱“模式的消息傳輸協議，在這個協議中，有發布者，訂閱者和代理（broker)三種角色，消息由發布者通過topic發布，由訂閱者對感興趣的topic進行訂閱，一個發布者可以對應多個訂閱者。

在設備的物模型通信Topic中選擇后綴為post與set的Topic，分別代表發布與訂閱，當然也可以自定義通信Topic。在獲取三元組和通信Topic后，可以先將其保存在文本中，方便以后使用。這樣，物聯網平臺的配置基本完成了。

硬件配置

HC-SR501熱釋電傳感器與STM32的連接較為簡單，只需要將GND接地，VCC接3.3V-5V電源，OUT接I/O口即可。左邊的旋鈕用來調節靈敏度，順時針靈敏度高，逆時針靈敏度低；右側的旋鈕用來調節延時感應，順時針延時加長，逆時針延時減短。

軟件配置
熱釋電傳感器配置
#include "sensor.h"
void HCSR501_Config(void)
{
      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
      RCC_APB2PeriphClockCmd(HCSR501_INT_GPIO_CLK ,ENABLE);

      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HCSR501_INT_GPIO_PIN;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
      GPIO_Init(HCSR501_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

uint8_t HCSR501_Statue(void)
{
      if(GPIO_ReadInputDataBit(HCSR501_INT_GPIO_PORT, HCSR501_INT_GPIO_PIN)==Bit_SET)
            return 1;
      else return 0;
}

ESP8266連接WiFi
AT+CWMODE=1：設置工作模式（STA模式）

bool ESP8266_Net_Mode_Choose ( ENUM_Net_ModeTypeDef enumMode )
{
      switch ( enumMode )
      {
            case STA:
               return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=1", "OK", "no change", 10);

      case AP:
               return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=2", "OK", "no change", 10);

            case STA_AP:
               return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=3", "OK", "no change", 10);

      default:
               return false;
  }

}

AT+CWJAP=“SSID”,“PASSWORD”：連接當前環境的WIFI熱點（熱點名，密碼）

bool ESP8266_JoinAP ( char * pSSID, char * pPassWord )
{
      char cCmd [120];
      sprintf ( cCmd, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"", pSSID, pPassWord );
      return ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", NULL, 150 );
}

AT+CIPMODE=1：開啟透傳模式

bool ESP8266_UnvarnishSend ( void )
{
      if ( ! ESP8266_Cmd ( "AT+CIPMODE=1", "OK", NULL, 100 ) )
            return false;

      return
      ESP8266_Cmd ( "AT+CIPSEND", "OK", ">", 100 );

}
MQTT移植
在Github上下載paho mqtt開源代碼Github代碼鏈接，解壓后將paho.mqtt.embedded-c-master\MQTTPacket\src中的MQTT源碼以及paho.mqtt.embedded-c-master\MQTTPacket\samples中的transport文件復制到自己的項目中。修改transport.c文件中的transport_sendPacketBuffer()和transport_getdata()函數用于發送和接收TCP數據。

修改MQTT協議相關參數
#define HOST_NAME    "a12Dg3Gsw50.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"    //服務器域名
#else
#define HOST_NAME    "139.196.135.135"    //服務器IP地址
#endif

#define HOST_PORT    1883 //由于是TCP連接，端口必須是1883

#define CLIENT_ID    "test01|securemode=3,signmethod=hmacsha1|"    //ID
#define USER_NAME    "test01&a12Dg3Gsw50"    //用戶名
#define PASSWORD    "ce046a566db6047561024d89b99b898f98c39648"  //秘鑰

#define TOPIC       "/sys/a12Dg3Gsw50/test01/thing/service/property/set"    //訂閱的主題
#define PUBTOPIC    "/sys/a12Dg3Gsw50/test01/thing/event/property/post"    //發布的主題

HOST_NAME       固定格式：{YourProductKey}.iot-as-mqtt.{YourRegionId}.aliyuncs.com。 {YourProductKey}為設備的ProductKey。 {YourRegionId}為區域ID。
HOST_PORT       1883
Client ID       固定格式：{YourDeviceName}|securemode=3,signmethod=hmacsha1|。 {YourDeviceName}為三元組中的DeviceName。
User Name       固定格式：{YourDeviceName}&{YourProductKey}。 {YourDeviceName}和{YourProductKey}分別為三元組中的DeviceName和ProductKey。
Password       格式：clientId{YourDeviceName}deviceName{YourDeviceName}productKey{YourProductKey} {YourDeviceName}和{YourProductKey}分別為三元組中的DeviceName和ProductKey。加密方式是HmacSHA1; 加密的密鑰：DeviceSecret ; hmacsha1加密網站：encode.chahuo點com

上傳數據
if(HCSR501_Statue()==1)
                              {
                                    sprintf(mqtt_message,"{\"method\":\"thing.event.property.post\",\"id\":\"0000000001\",\"params\":{\"MotionAlarmState\":1},\"version\":\"1.0.0\"}");
                                    MQTTMsgPublish(PUBTOPIC,QOS0,mqtt_message);
                                    printf( "\r\nsomeone inside\r\n");
                              }
                              else
                              {
                                    sprintf(mqtt_message,"{\"method\":\"thing.event.property.post\",\"id\":\"0000000001\",\"params\":{\"MotionAlarmState\":0},\"version\":\"1.0.0\"}");
                                    MQTTMsgPublish(PUBTOPIC,QOS0,mqtt_message);
                                    printf( "\r\nnoone inside\r\n");
                              }                                                                參數       類型       說明
method       String       請求方法，取值thing.event.property.post。
id       String       消息ID號。String類型的數字，取值范圍0~4294967295，且每個消息ID在當前設備中具有唯一性。
params       bool       MotionAlarmState狀態標識符，取值為0或1。
version       String       協議版本號，目前協議版本號取值為1.0.0。
總結
ESP8266連接阿里云的順序大致可以分為以下幾個步驟：配置模塊為STA模式➡連接熱點➡連接TCP➡配置傳輸模式為透傳模式➡驗證用戶名與密鑰➡訂閱主題➡發送心跳包➡接收/發送數據

程序中登錄MQTT，ID及密碼的格式，發送消息的格式都要嚴格按照MQTT協議來執行，多一個空格都可能導致無法連接上阿里云；發送消息的參數id取值并不固定，只需要在范圍內容易取值即可，但是需要保證id的長度；QOS表示通信的服務質量，因為報文在發送的過程可能存在數據丟失的情況，最直接的解決方法就是重新發送，阿里云等物聯網平臺大都不支持QOS2，在實際開發過程中使用QOS0大都可滿足需求。

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