概要

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
在这里插入图片描述

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。
esp-01s
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
在这里插入图片描述
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。请添加图片描述
插上之后选择esp8266下载工具
在这里插入图片描述
进入之后根据下图进行操作
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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

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//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"}

二、阿里云账号注册

注册自己的账号之后，进入
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然后添加设备
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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
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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在这里插入图片描述
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
在这里插入图片描述
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使用系统帮我们配置的时钟
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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。
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开启usart2的中端
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开启接收的DMA方式
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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。
在这里插入图片描述
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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。

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#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

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。

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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

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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;
}

初始化
我们是在这里开启dma的接收的，还有空闲中断

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#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");

}

清空esp8266的数组

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void ESP8266_Clear()
{
	memset(esp_buff,0,sizeof(esp_buff));
	esp_cnt = 0;
}

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。

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#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")){}
}

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。
在这里插入图片描述

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

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//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");
	}
}

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。

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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");
			}
		}
	}
}

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。

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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 */
}

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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