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STM32F103c8t6+ESP8266（esp-01s）+MQTT固件+HAL库 连接阿里云（最详细+可移植）教程_esp8266 mqtt固件
作者：秋刀鱼在做梦 | 2024-07-10 15:18:01
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esp8266 mqtt固件
概要
我的博客：https://hahaxiong0204.github.io
STM32F103c8t6+ESP8266（esp-01s）+MQTT固件 连接阿里云
里面用到了对串口不定长的数据的DMA+中断的接受方式。不了解的可以看这个篇文章STM32F407的串口接收不定长数据两种方式HAL库
一、MQTT固件
对于该项目我们利用了MQTT固件，这个固件可以让我们更加简单的利用MQTT进行数据传输，利用该固件我们不需要对MQTT进行封装，直接用。
我们可以去安信可的官网下载MQTT的固件（安信可官网固件下载）
在安信可的官网上下载的固件还需要下载下载进esp8266的工具。如果这个有对应的下载工具。也有mqtt的固件
链接：https://pan.baidu.com/s/1gbizlkm997HnCW5H3B7n3A
提取码：8ex1
我尝试了一下1471这个固件号的是可以用的，其他的好像型号不对flash大小不够，有专业的可以给我讲解一下，谢谢。
下载的方式是利用串口，可以用wifi的转接板或者别的串口工具。我这边用的时转接板。
插上之后选择esp8266下载工具
进入之后根据下图进行操作
MQTT固件连接阿里云对比AT固件连接云平台来说是更加简单，我们只需要掌握MQTT固件的AT指令就行。
我这里将列出几个关键的指令
//注意：
//"AT+CWJAP=\"WIFI名称\",\"WiFi密码\"\r\n";//连接热点AT指令
//接入阿里云的AT指令
// 设置用户名和密码
AT+MQTTUSERCFG=0,1,"","用户名","密码",0,0,""
//绑定ClienId
AT+MQTTCLIENTID=0,"ix25oHiHCSl.stm32|securemode=2\,signmethod=hmacsha156\,timestamp=1686921535251|"
// 连接网址
AT+MQTTCONN=0,"iot-06z00b28nanp9ew.mqtt.iothub.aliyuncs.com",1883,1
//发送数据格式
AT+MQTTPUB=0,"/sys/ix25oHiHCSl/stm32/thing/event/property/post","{\"params\":{\"temperature\":89\,\"humi\":0\}\,\"version\":\"1.0.0\"}",0,0
// 接收数据
+MQTTSUBRECV:0,"/sys/ix25oHiHCSl/stm32/thing/event/property/post",75,{"params":{"temperature":16.300000,"Humidity":38.600000},"version":"1.0.0"}
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二、阿里云账号注册
注册自己的账号之后，进入
然后添加设备
这个mqtt连接参数十分重要，是stm32连接的关键
添加物模型数据
这里添加自己的想要的数据，这个很关键。添加成功之后可以在这里看到
刚开始的数值为0或者为空
三、stm32f103的配置
1、选择对应芯片，这里使用的是stm32f103c8t6，配置一些下载、时钟
使用系统帮我们配置的时钟
2、初始化串口，串口1作为调试打印的串口，串口2作为esp8266的通信串口。串口1不需要开启中断，串口2需要开启中断，并且该项目使用空闲中断+接收的DMA的方式。
开启usart2的中端
开启接收的DMA方式
3、cubemx的配置结束，需要加功能的自己添加，这里只是一个最简单的工程。
三、esp8266的接收和发送
对应一些基础知识和基本的使用，c语言知识我这里就不会做更多的介绍了。另外我们四利用cubemx创建的工程，我们最好按照他的格式去写代码。
1、printf
添加printf打印的支持，方便我们的调试，在usart.h文件中。
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
void _sys_exit(int x)
{
x = x;
}
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
while((USART1->SR & 0X40) == 0); //循环发送,直到发送完毕
USART1->DR = (uint8_t) ch;
return ch;
}
#endif
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2、串口2的DMA接收中断
这里也是稍微提及一下，如果想要更深入的了解，请看我写的另一篇 STM32F407的串口接收不定长数据两种方式HAL库。
在这个阶段，**我们需要定义一个数组，这个数组用来接收wifi给我们发送的数据，**大家可以我一样起同一个名字。
void USART2_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */
/* USER CODE END USART2_IRQn 0 */
HAL_UART_IRQHandler(&huart2);
/* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 1 */
if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2,UART_FLAG_IDLE) != RESET) // 空闲中断的标志位
{
HAL_UART_DMAStop(&huart2); //停止接收
esp_cnt = ESPBUFF_MAX_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart2_rx); // 计算接收的数据长度
HAL_UART_Transmit(&huart1,esp_buff,esp_cnt,1000);
// printf("rec = %s\r\n",esp_buff);
HAL_UART_Receive_DMA(&huart2,esp_buff,ESPBUFF_MAX_SIZE); // 开启DMA继续接收
__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart2);
}
/* USER CODE END USART2_IRQn 1 */
}
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3、esp8266的函数方法
esp8266的发送函数
void ESP8266_SendString(uint8_t *str,uint8_t len)
{
uint8_t i=0;
for(i=0;i<len;i++)
{
USART2->DR = *str;
str++;
HAL_Delay(1);
}
}
uint8_t ESP8266_SendCmd(uint8_t *cmd,uint8_t *res)
{
uint8_t num = 200;
ESP8266_Clear();
// 发送指令
ESP8266_SendString(cmd,strlen((const char *)cmd));
while(num--)
{
if(strstr((const char*)esp_buff,(const char *)res)!=NULL)
{
ESP8266_Clear();
return 0;
}
HAL_Delay(10);
}
return 1;
}
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初始化
我们是在这里开启dma的接收的，还有空闲中断
#define WIFI_NAME "m_phone" // wifi名
#define WIFI_PASS "123456678" // wifi密码
void ESP8266_Init(void)
{
HAL_UART_Receive_DMA(&huart2,esp_buff,ESPBUFF_MAX_SIZE); // 开启DMA接收
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2,UART_IT_IDLE); // 开启串口的空闲中断
while(ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n", "ready"))
while(ESP8266_SendCmd("AT\r\n","OK")){}
while(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n","OK")){}
//加入wifi热点
while(ESP8266_SendCmd("AT+CWJAP=\""WIFI_NAME"\",\""WIFI_PASS"\"\r\n","OK")){}
// 设置
printf("success");
}
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清空esp8266的数组
void ESP8266_Clear()
{
memset(esp_buff,0,sizeof(esp_buff));
esp_cnt = 0;
}
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四、连接阿里云
1、通过上面的操作我们可以连接wifi热点，后面我们将连接阿里云。
在第二点中我们创建了一个设备，里面提供了连接用到的MQTT参数。
根据这个更改对应的信息，用我提供的是连接不上的，我更改了。
#define ALI_USERNAME "stm32&ix25oHiHCSl" // 用户名
#define ALICLIENTLD "ix25oHiHCSl.stm32|securemode=2\\,signmethod=hmasha256\\,timestamp=1688993186406|" // 客户id
#define ALI_PASSWD "08d7d8eb8bf44a452813fe04194cdb3b2d6b5ec58accfd115878efb403d0144a9" // MQTT 密码
#define ALI_MQTT_HOSTURL "iot-06z00b14nanp9ew.mqtt.iothub.aliyuncs.com" // mqtt连接的网址
#define ALI_PORT "1883" // 端口
#define ALI_TOPIC_SET "/sys/ix25aHqHCSl/stm32/thing/service/property/set"
#define ALI_TOPIC_POST "/sys/ix25aHqHCSl/stm32/thing/event/property/post"
void Ali_Yun_Init(void)
{
//设置用户名，密码
while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"NULL\",\""ALI_USERNAME"\",\""ALI_PASSWD"\",0,0,\"\"\r\n","OK")){}
HAL_Delay(10);
// 设置客服id
while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTCLIENTID=0,\""ALICLIENTLD"\"\r\n","OK")){}
// 连接腾讯云 AT+MQTTCONN=0,"iot-06z00b28nanp9ew.mqtt.iothub.aliyuncs.com",1883,1
while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTCONN=0,\""ALI_MQTT_HOSTURL"\",1883,1\r\n","OK")){}
Ali_Yun_Topic();
}
void Ali_Yun_Topic(void)
{
//"AT+MQTTPUB=0,\"发布的主题\",\"";
while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTSUB=0,\""ALI_TOPIC_SET"\",0\r\n","OK")){}
while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTSUB=0,\""ALI_TOPIC_POST"\",0\r\n","OK")){}
}
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在上面的代码中，订阅和发布的主题都是不一样的，要根据自己的设备进行更改。
五、数据上报和数据解析
对于发送和阿里云下发的数据都是一个json格式
发送的格式：
AT+MQTTPUB=0,“/sys/ix25oHiHCSl/stm32/thing/event/property/post”,“{“params”:{“temperature”:1,“Humidity”:1},“version”:“1.0.0”}”,0,0
接收数据的格式：
+MQTTSUBRECV:0,“/sys/ix25oHiHCSl/stm32/thing/service/property/set”,121,{“method”:“thing.service.property.set”,“id”:“1469885784”,“params”:{“Humidity”:45.3,“temperature”:25.5},“version”:“1.0.0”}
所以我们主要是对数据进行组装和解析
我们这里用到了cJSON，这是一个开源的项目，大家可以自己在网上找一下，可以在网盘中下载，就一个cJSON.h和一个cJSON.c两个文件。
1、发送数据
我们是模拟了两个数据，temp_value、humi_value，大家可以把自己想要的数据上传
//阿里云数据上传
void Ali_Yun_Send(void)
{
uint8_t msg_buf[1024];
uint8_t params_buf[1024];
uint8_t data_value_buf[24];
uint16_t move_num = 0;
cJSON *send_cjson = NULL;
char *str = NULL;
int i=0;
printf("str = %p\r\n",&str);
cJSON *params_cjson = NULL;
memset(msg_buf,0,sizeof(msg_buf));
memset(params_buf,0,sizeof(params_buf));
memset(data_value_buf,0,sizeof(data_value_buf));
// "{\\\"params\\\":{\\\"temperature\\\":%f\\,\\\"Humidity\\\":%f\\}\\,\\\"version\\\":\\\"1.0.0\\\"}"
send_cjson = cJSON_CreateObject(); // 创建cjson
// 构建发送的json
params_cjson = cJSON_CreateObject();
//============================================== 发送的数据================================================
printf("cjson发送数据 temp_value = %f\r\n",temp_value);
printf("cjson发送数据 humi_value = %f\r\n",humi_value);
cJSON_AddNumberToObject(params_cjson,"temperature",temp_value++);
cJSON_AddNumberToObject(params_cjson,"Humidity",humi_value++);
//============================================== 发送的数据================================================
// 加入主的json数据中
cJSON_AddItemToObject(send_cjson, "params", params_cjson);
cJSON_AddItemToObject(send_cjson,"version",cJSON_CreateString("1.0.0"));
str = cJSON_PrintUnformatted(send_cjson);
printf("json格式 = %s\r\n",str);
// 加转义字符
for(i=0;*str!='\0';i++)
{
params_buf[i] = *str;
if(*(str+1)=='"'||*(str+1)==',')
{
params_buf[++i] = '\\';
}
str++;
move_num++;
}
str = str - move_num;
printf("params_buf = %s\r\n",params_buf);
// 整理所有数据
sprintf((char *)msg_buf,"AT+MQTTPUB=0,\""ALI_TOPIC_POST"\",\"%s\",0,0\r\n",params_buf);
printf("开始发送数据:%s\r\n",msg_buf);
ESP8266_SendCmd(msg_buf,"OK");
ESP8266_Clear();
cJSON_Delete(send_cjson);
if(str!=NULL){
free(str);
str = NULL;
printf("释放str空间成功\r\n");
}
}
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上面的代码是利用cjson的对象，组装成一个json格式，但是我们在用at指令发送的时候是要有 '\'这个字符的，所以我们将数据进行了第二次的处理。这里注意要对cjson和str的内存进行释放。不然会出很多问题。
2、数据的解析
这里也是对温度和湿度进行解析，需要解析别的也可以自己添加，主要是对cjson的函数使用。如果有必要我后面出一个对cjson的使用文章，主要是cjson的内存释放问题，比较麻烦，我被这个搞了好久。
uint8_t cjson_err_num = 0; //cjson 解析错误的次数
void Ali_Yun_GetRCV(void)
{
cJSON *cjson = NULL;
int num;
char topic_buff[256];
char recv_buffer[ESPBUFF_MAX_SIZE];
char *ptr_recv = strstr((const char *)esp_buff,"+MQTTSUBRECV");
// "/sys/ix25oHiHCSl/stm32/thing/service/property/set"
if(ptr_recv!=NULL) // 存在
{
memset(topic_buff,0,sizeof(topic_buff));
sscanf((char *)esp_buff,"+MQTTSUBRECV:0,%[^,],%d,%s",topic_buff,&num,recv_buffer);
if(strstr(topic_buff,ALI_TOPIC_SET)) // 判断主题
{
printf("========================数据解析开始===========================\r\n");
printf("接收数据成功，开始解析 %s\r\n",recv_buffer);
cjson = cJSON_Parse(recv_buffer);
if(cjson==NULL)
{
printf("cjson 解析错误\r\n");
cjson_err_num++;
if(cjson_err_num>3){
ESP8266_Clear();
cjson_err_num = 0;
}
printf("========================数据解析失败===========================\r\n");
}
else
{
cJSON *json_data = NULL;
json_data = cJSON_GetObjectItem(cjson,"params");
cjson_err_num = 0;
if(json_data==NULL){
printf("cjson 没有数据\r\n");
return;
}else
{
printf("cjson 内存大小为 = %d\r\n",sizeof(cjson));
// printf("数据接收：%s\r\n",esp_buff);
// ====================================解析数据=========================================
if(cJSON_GetObjectItem(json_data,"temperature")!=NULL)
{
temp_value = cJSON_GetObjectItem(json_data,"temperature")->valuedouble;
printf("csjon解析成功 temp_value = %f\r\n",temp_value);
}
if(cJSON_GetObjectItem(json_data,"Humidity")!=NULL)
{
humi_value = cJSON_GetObjectItem(json_data,"Humidity")->valuedouble;
printf("csjon解析成功 Humidity = %f\r\n",humi_value);
} //======================================================================================
}
ESP8266_Clear();
cJSON_Delete(cjson);
printf("========================数据解析成功===========================\r\n");
}
}
}
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该方法是利用了sscanf对每一个部分进行分割，取到json格式的部分，交给cjson解析，主要还是注意内存泄漏的问题。
六、主函数
因为c8t6资源本来就少，所以我们这里并没有用到定时器，利用标志位大概取一个时间循环发送数据，对于判断接收标志位的判断也是可以丢到while循环，因为我们对espbuff的清理都是在处理了数组之后再去清空的，所以一般情况是不会造成数据没有接收到的情况。这个发送数据的时间，大家可以利用定时器，我这边就不加了。
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint16_t time = 0;
/* 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_USART2_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
ESP8266_Init();
Ali_Yun_Init();
while (1)
{
time++;
if(time>1000)
{
Ali_Yun_Send(); // 上传数据
time = 0;
}
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
Ali_Yun_GetRCV();
HAL_Delay(5);
}
/* USER CODE END 3 */
}
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小结
总的来说这个项目还是比较简单，适合新手对串口通信进一步了解。
第一次写这种文章，请多多指教吧！谢谢！
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