STM32+ESP8266通过MQTT连接阿里云的使用总结

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 ，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

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");
}

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。

3.结果展示

​ 经过数据可视化处理，可以看到，当串口中显示 someone inside 时，平台界面显示红色表示有人；反之，串口显示 noone inside 时，平台界面显示绿色表示没有人。