STM32+ESP8266通过MQTT连接阿里云的使用总结

ID:450654 · 发表于 2021-4-27 22:42

本实验以热释电传感器感应人体为例，介绍如何将 STM32+ESP8266通过MQTT协议接入阿里云物联网平台。

1.前期准备
硬件：野火指南者STM32F103VET6开发板，HC-SR501热释电传感器

软件：Keil5

平台：阿里云

2.具体操作
阿里云物联网平台配置
创建产品

此次实验通过阿里云平台接收热释电传感器的信号，所以选择带有布尔型的红外检测状态的产品模型就能够满足需求。

创建设备

产品选择刚刚创建的demo，点击新增设备。

获得三元组

在设备建立完成后系统会自动生成一个ProductKey，DeviceName和DeviceSecret，简称为三元组。

通信Topic

实验基于MQTT（V3.1.1）协议与平台进行通信，MQTT协议是基于代理的”发布/订阅“模式的消息传输协议，在这个协议中，有发布者，订阅者和代理（broker)三种角色，消息由发布者通过topic发布，由订阅者对感兴趣的topic进行订阅，一个发布者可以对应多个订阅者。

在设备的物模型通信Topic中选择后缀为post与set的Topic，分别代表发布与订阅，当然也可以自定义通信Topic。在获取三元组和通信Topic后，可以先将其保存在文本中，方便以后使用。这样，物联网平台的配置基本完成了。

硬件配置

HC-SR501热释电传感器与STM32的连接较为简单，只需要将GND接地，VCC接3.3V-5V电源，OUT接I/O口即可。左边的旋钮用来调节灵敏度，顺时针灵敏度高，逆时针灵敏度低；右侧的旋钮用来调节延时感应，顺时针延时加长，逆时针延时减短。

软件配置
热释电传感器配置
#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连接WiFi
AT+CWMODE=1：设置工作模式（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”：连接当前环境的WIFI热点（热点名，密码）

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：开启透传模式

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上下载paho mqtt开源代码Github代码链接，解压后将paho.mqtt.embedded-c-master\MQTTPacket\src中的MQTT源码以及paho.mqtt.embedded-c-master\MQTTPacket\samples中的transport文件复制到自己的项目中。修改transport.c文件中的transport_sendPacketBuffer()和transport_getdata()函数用于发送和接收TCP数据。

修改MQTT协议相关参数
#define HOST_NAME    "a12Dg3Gsw50.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"    //服务器域名
#else
#define HOST_NAME    "139.196.135.135"    //服务器IP地址
#endif

#define HOST_PORT    1883 //由于是TCP连接，端口必须是1883

#define CLIENT_ID    "test01|securemode=3,signmethod=hmacsha1|"    //ID
#define USER_NAME    "test01&a12Dg3Gsw50"    //用户名
#define PASSWORD    "ce046a566db6047561024d89b99b898f98c39648"  //秘钥

#define TOPIC       "/sys/a12Dg3Gsw50/test01/thing/service/property/set"    //订阅的主题
#define PUBTOPIC    "/sys/a12Dg3Gsw50/test01/thing/event/property/post"    //发布的主题

HOST_NAME       固定格式：{YourProductKey}.iot-as-mqtt.{YourRegionId}.aliyuncs.com。 {YourProductKey}为设备的ProductKey。 {YourRegionId}为区域ID。
HOST_PORT       1883
Client ID       固定格式：{YourDeviceName}|securemode=3,signmethod=hmacsha1|。 {YourDeviceName}为三元组中的DeviceName。
User Name       固定格式：{YourDeviceName}&{YourProductKey}。 {YourDeviceName}和{YourProductKey}分别为三元组中的DeviceName和ProductKey。
Password       格式：clientId{YourDeviceName}deviceName{YourDeviceName}productKey{YourProductKey} {YourDeviceName}和{YourProductKey}分别为三元组中的DeviceName和ProductKey。加密方式是HmacSHA1; 加密的密钥：DeviceSecret ; hmacsha1加密网站：encode.chahuo点com

上传数据
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");
                              }                                                                参数       类型       说明
method       String       请求方法，取值thing.event.property.post。
id       String       消息ID号。String类型的数字，取值范围0~4294967295，且每个消息ID在当前设备中具有唯一性。
params       bool       MotionAlarmState状态标识符，取值为0或1。
version       String       协议版本号，目前协议版本号取值为1.0.0。
总结
ESP8266连接阿里云的顺序大致可以分为以下几个步骤：配置模块为STA模式➡连接热点➡连接TCP➡配置传输模式为透传模式➡验证用户名与密钥➡订阅主题➡发送心跳包➡接收/发送数据

程序中登录MQTT，ID及密码的格式，发送消息的格式都要严格按照MQTT协议来执行，多一个空格都可能导致无法连接上阿里云；发送消息的参数id取值并不固定，只需要在范围内容易取值即可，但是需要保证id的长度；QOS表示通信的服务质量，因为报文在发送的过程可能存在数据丢失的情况，最直接的解决方法就是重新发送，阿里云等物联网平台大都不支持QOS2，在实际开发过程中使用QOS0大都可满足需求。

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