物联网应用开发--STM32与新大陆云平台通信（云平台控制开发板上蜂鸣器、LED）

实现目标

1、掌握云平台执行器的创建

2、熟悉STM32 与ESP8266模块之间的通信

3、具体实现目标：（1）创建5个执行器：蜂鸣器，LED1，LED2，ED3，LED4;（2）执行器能对应控制开发板的蜂鸣器和LED。

一、项目创建

项目创建详细步骤参考：https://blog.csdn.net/luojuan198780/article/details/138766783

项目整体：创建5个执行器

1.1   执行器之蜂鸣器设置

1.2  执行器之LED设置。4个LED配置除了名称其它都一样

二、开发板连接图

开发板P7四个跳键帽接法如下图：

说明：单片机的USART1用于调试信息打印；USART2用于与ESP8266模块通信。

三、STM32CubeMX 配置

1.GPIO配置

BEEP：初始电平为低电平，推挽输出；LED1-LED4：初始电平为高电平，推挽输出。

2.串口USART1配置

USART1:异步模式，波特率115200，功能：用于打印调试信息

3.串口USART2配置

USART2:异步模式，波特率115200，开启DMA，开启中断。功能：用于与ESP8266通信

四、程序设计

说明：整个工程的代码量大，下面只列出了整个工程中最主要的一些函数。

1、串口USART1重定向

#include <stdio.h>

int fputc(int ch,FILE *f)
{
	HAL_UART_Transmit (&huart1 ,(uint8_t *)&ch,1,HAL_MAX_DELAY );
	return ch;
}

2、串口USART2收发实现

uint8_t UART2_RX_BUF[255];

//开启DMA空闲接收中断，将数据存放在数组UART2_RX_BUF中
  HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2,UART2_RX_BUF,sizeof(UART2_RX_BUF)); 


//中断回调函数：实现接收云平台发来的数据
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
		if(huart == &huart2) //  
		{ 
			HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2,UART2_RX_BUF,sizeof(UART2_RX_BUF));
			__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart2_rx,DMA_IT_HT);			
	  }
}


//功能：发送AT指令字符串
void SendAtCmd(uint8_t *string, uint8_t len)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart2,string, len,1000);
	HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t *)"\r\n", 2,20);	
}

//清空AT串口接收缓存
void ClrAtRxBuf(void)
{
	memset(AT_RX_BUF, 0x00, MAX_AT_RX_LEN);//清空缓存
	AT_RX_COUNT = 0;
	F_AT_RX_FINISH = 0;
}

3、STM32发送AT指令主要函数

//ESP8266设置为station模式  -----1
int8_t ESP8266_SetStation(void)
{
	ClrAtRxBuf();//清空缓存
	SendAtCmd((uint8_t *)AT_CWMODE,strlen(AT_CWMODE));
	printf("AT+CWMODE_CUR=1\r\n");
	HAL_Delay(100);
	if(strstr((const char *)AT_RX_BUF, (const char *)"OK") == NULL)
	{
	    printf("AT+CWMODE_CUR=1 error\r\n");
		return -1;
	}
	else
	{
		printf("AT+CWMODE_CUR=1 ok\r\n");
	}
	return 0;
}


//设置ESP8266要连接的热点名称和密码  -----2

int8_t ESP8266_SetAP(char *wifi, char *pwd)
{
	uint8_t AtCwjap[MAX_AT_TX_LEN];
	memset(AtCwjap, 0x00, MAX_AT_TX_LEN);//清空缓存
	ClrAtRxBuf();//清空缓存
	sprintf((char *)AtCwjap,"AT+CWJAP_CUR=\"%s\",\"%s\"",wifi, pwd);
	printf("AT+CWJAP_CUR=newland-edu1,12345678 \r\n");
	SendAtCmd((uint8_t *)AtCwjap,strlen((const char *)AtCwjap));
	HAL_Delay(5500);
	if(strstr((const char *)AT_RX_BUF, (const char *)"OK") == NULL)
	{
		return -1;
	}
	return 0;
}


//ESP8266建立TCP连接  -----3

int8_t ESP8266_IpStart(char *IpAddr, uint16_t port)
{
    uint8_t IpStart[MAX_AT_TX_LEN];   
    memset(IpStart, 0x00, MAX_AT_TX_LEN);//清空缓存   
    ClrAtRxBuf();//清空缓存   
    sprintf((char *)IpStart,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",%d",IpAddr, port);   
    printf("%s\r\n",IpStart);//
    SendAtCmd((uint8_t *)IpStart,strlen((const char *)IpStart));   
    HAL_Delay(1500);   
    if(strstr((const char *)AT_RX_BUF, (const char *)"OK") == NULL)   
    {   
        return -1;   
    }   
    return 0;  	
}


//ESP8266建立TCP连接  -----4

int8_t ESP8266_IpSend(char *IpBuf, uint8_t len)
{
  uint8_t TryGo = 0; 
  int8_t error = 0;   
  uint8_t IpSend[MAX_AT_TX_LEN];   
  memset(IpSend, 0x00, MAX_AT_TX_LEN);//清空缓存   
  ClrAtRxBuf();//清空缓存   
  sprintf((char *)IpSend,"AT+CIPSEND=%d",len);   
  printf("%s\r\n",IpSend);/
  SendAtCmd((uint8_t *)IpSend,strlen((const char *)IpSend));   
  HAL_Delay(3);   
  if(strstr((const char *)AT_RX_BUF, (const char *)"OK") == NULL)  
  {   
      return -1;   
  }   
  ClrAtRxBuf();//清空缓存   
  SendStrLen((uint8_t *)IpBuf, len);   
  printf("%s\r\n",IpBuf);//
  for(TryGo = 0; TryGo<60; TryGo++)//最多等待时间 100*60=6000ms   
 {   
     if(strstr((const char *)AT_RX_BUF, (const char *)"SEND OK") == NULL) 
     {   
         error = -2;   
     }   
     else   
     {   
         error = 0;   
         break;   
     }   
     HAL_Delay(100);   
 }   
 return error; 	
}


//连接到服务器  -----5

int8_t ConnectToServer(char *DeviceID, char *SecretKey)
{
	uint8_t TryGo = 0;
	int8_t error = 0;
	uint8_t TxetBuf[MAX_AT_TX_LEN];
	memset(TxetBuf,0x00,MAX_AT_TX_LEN);//清空缓存
	for(TryGo = 0; TryGo<3; TryGo++)
	{
		if(ESP8266_SetStation() == 0)//设置WiFi通讯模块工作模式
		{
			error = 0;
			break;
		}
		else
		{
			error = -1;
		}
	}
	if(error < 0)
	{
		return error;
	}
	for(TryGo = 0; TryGo<3; TryGo++)
	{
		if(ESP8266_SetAP((char *)WIFI_AP, (char *)WIFI_PWD) == 0)//设置热点名称和密码
		{
			error = 0;
			break;
		}
		else
		{
			error = -2;
		}
	}
	if(error < 0)
	{
		return error;
	}
	for(TryGo = 0; TryGo<3; TryGo++)
	{
		if(ESP8266_IpStart((char *)SERVER_IP,SERVER_PORT) == 0)//连接服务器IP地址，端口：120.77.58.34,8600
		{
			error = 0;
			break;
		}
		else
		{
			error = -3;
		}
	}
	if(error < 0)
	{
		return error;
	}
	
	sprintf((char *)TxetBuf,"{\"t\":1,\"device\":\"%s\",\"key\":\"%s\",\"ver\":\"v0.0.0.0\"}",DeviceID,SecretKey);
	//printf("%s\r\n",TxetBuf);
	if(ESP8266_IpSend((char *)TxetBuf, strlen((char *)TxetBuf)) < 0)
	{//发送失败
		error=-4;
	}
	else
	{//发送成功
		for(TryGo = 0; TryGo<50; TryGo++)//最多等待时间50*10=500ms
		{
			if(strstr((const char *)AT_RX_BUF, (const char *)"\"status\":0") == NULL)//检查响应状态是否为握手成功
			{
				error = -5;
			}
			else
			{
				error = 0;
				break;
			}
			HAL_Delay(10);
		}
	}
	
	return error;
}

//发送传感数据到服务器 -----6

int8_t ESP8266_SendSensor(uint8_t sensor, char *TimeStr)
{
	uint8_t TryGo = 0;
	int8_t error = 0;
	uint8_t TxetBuf[MAX_AT_TX_LEN];
	memset(TxetBuf,0x00,MAX_AT_TX_LEN);//清空缓存
	sprintf((char *)TxetBuf,"{\"t\":3,\"datatype\":2,\"datas\":{\"alarm\":{\"%s\":%d},\"temp\":{\"%s\":%d}},\"msgid\":001}",TimeStr,sensor,TimeStr,sensor+1);
	//printf("%s\r\n",TxetBuf);
	if(ESP8266_IpSend((char *)TxetBuf, strlen((char *)TxetBuf)) < 0)
	{//发送失败
		error=-1;
	}
	else
	{//发送成功
		for(TryGo = 0; TryGo<50; TryGo++)//最多等待时间50*10=500ms
		{
			if(strstr((const char *)AT_RX_BUF, (const char *)"\"status\":0") == NULL)//检查响应状态是否为"上报成功"
			{
				error = -1;
			}
			else
			{
				error = 0;
				break;
			}
			HAL_Delay(10);
		}
	}
	return error;
}

4、解析云平台数据函数

//解析服务器数据-----7

uint8_t ESP8266_GetIpData(uint8_t *AtRxBuf, char *GetIpData)
{
	char *Point = NULL;
	uint8_t len = 0;
	
	Point = strstr((const char *)AtRxBuf, (const char *)"+IPD,");
	if(Point != NULL)//检查模块收到TCP/IP数据包？
	{
		len=(Point[5]-'0')*10+Point[6]-'0';//这里IP数据长度不会超过100，故可以按“个位”和“十位”计算收到的IP数据长度
		Point = strstr((const char *)AtRxBuf, (const char *)":")+1;
		memcpy(GetIpData, Point, len);
		GetIpData[len]='\0';
		printf("收到IP数据：%s\r\n",GetIpData);///
		printf("收到IP数据长度=%d\r\n",len);///
	}
	
	return (len);
}

//对服务器下发的命令进行判断处理-----8
void USER_DataAnalysisProcess(char *RxBuf)
{
	char *cmdid = NULL;
	uint8_t TxetBuf[128];
	if(strstr((const char *)RxBuf, (const char *)PING_REQ) != NULL)//心跳请求？
	{
		if(ESP8266_IpSend((char *)PING_RSP, strlen((const char *)PING_RSP)) < 0)//响应心跳
		{//发送失败
			printf("发送心跳包失败！\r\n");
		}
		else
		{
			printf("心跳包！\r\n");
		}
	}
	else if(strstr((const char *)RxBuf, (const char *)"\"t\":5") != NULL)//命令请求？
	{
		if(strstr((const char *)RxBuf, (const char *)"\"apitag\":\"defense\"") != NULL)//布防/撤防请求
		{
			memset(TxetBuf,0x00,128);//清空缓存
			if((strstr((const char *)RxBuf, (const char *)"\"data\":1") != NULL))//布防
			{
				printf("布防！\r\n");
				;//...
				;//...
				;//...
				cmdid = USER_GetJsonValue((char *)RxBuf, (char *)"cmdid");
				sprintf((char *)TxetBuf,"{\"t\":6,\"cmdid\":%s,\"status\":0,\"data\":1}",cmdid);
				//printf("%s\r\n",TxetBuf);
				if(ESP8266_IpSend((char *)TxetBuf, strlen((char *)TxetBuf)) < 0)
				{//发送失败
					printf("发送响应失败！\r\n");
				}
			}
			else if((strstr((const char *)RxBuf, (const char *)"\"data\":0") != NULL))//撤防
			{
				printf("撤防！\r\n");
				;//...
				;//...
				;//...
				cmdid = USER_GetJsonValue((char *)RxBuf, (char *)"cmdid");
				sprintf((char *)TxetBuf,"{\"t\":6,\"cmdid\":%s,\"status\":0,\"data\":0}",cmdid);
				//printf("%s\r\n",TxetBuf);
				if(ESP8266_IpSend((char *)TxetBuf, strlen((char *)TxetBuf)) < 0)
				{//发送失败
					printf("发送响应失败！\r\n");
				}
			}
		}
		else if(strstr((const char *)RxBuf, (const char *)"\"apitag\":\"ctrl\"") != NULL)//开锁/关锁请求
		{
			memset(TxetBuf,0x00,128);//清空缓存
			if((strstr((const char *)RxBuf, (const char *)"\"data\":1") != NULL))//开锁
			{
				printf("开锁！\r\n");
				;//...
				;//...
				;//...
				cmdid = USER_GetJsonValue((char *)RxBuf, (char *)"cmdid");
				sprintf((char *)TxetBuf,"{\"t\":6,\"cmdid\":%s,\"status\":0,\"data\":1}",cmdid);
				//printf("%s\r\n",TxetBuf);
				if(ESP8266_IpSend((char *)TxetBuf, strlen((char *)TxetBuf)) < 0)
				{//发送失败
					printf("发送响应失败！\r\n");
				}
				lock=1;
			}
			else if((strstr((const char *)RxBuf, (const char *)"\"data\":0") != NULL))//关锁
			{
				printf("关锁！\r\n");
				;//...
				;//...
				;//...
				cmdid = USER_GetJsonValue((char *)RxBuf, (char *)"cmdid");
				sprintf((char *)TxetBuf,"{\"t\":6,\"cmdid\":%s,\"status\":0,\"data\":0}",cmdid);
				//printf("%s\r\n",TxetBuf);
				if(ESP8266_IpSend((char *)TxetBuf, strlen((char *)TxetBuf)) < 0)
				{//发送失败
					printf("发送响应失败！\r\n");
				}
			}
		}
	}
}

五、工程修改

由于代码量大，作为上课学生，只需要按照下面教程在我下发的工程基础上进行修改程序即可。

1、在CloudReference.h  修改wifi名称和密码

2、对云平台下发命令进行处理

    在stm32App.c 文件void USER_DataAnalysisProcess(char *RxBuf)函数中对下发命令做相应处理

方法：上面代码段是对云平台LED1下发的指令进行相应的处理：当云平台点击"开"，则它会下发数据{"apitag":"LED1","cmdid":"96c80b17-a9d9-4169-9a22-a7ad07fd8e2f","data":1,"t":5} ，单片机收到后作打开开发板LED1操作；当云平台点击"关"，则它会下发数据{"apitag":"LED1","cmdid":"3b698d9a-34fc-4448-b707-fec5de1da636","data":0,"t":5}，单片机收到后作熄灭开发板LED1操作。如果对其它3个LED灯的命令解析，我们可以复制一份“else if”代码块,接在这代码块后。

五、实验效果

六、仿真实现

总结

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