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前言
本案例主要实现的功能是自制手机APP连接OneNET的MQTT服务器,同时接收和显示单片机的数据,对单片机上LED灯进行远程控制。
虽说OneNET上有应用管理,可以实现手机端控制单片机,但是这样做有点简单,达不到毕设水平,课设勉强可以及格。如果是自己做一款APP来控制单片机,顿时高大上很多。
一、前期准备
1、STM32F103C8T6最小系统板
2、ESP8266-01S模块
3、在OneNET平台上创建MQTT协议的产品和创建两个设备
4、安装E4A软件,软件不大几百兆下载链接
二、功能介绍
1、自制APP页面展示
由于是连接OneNET的MQTT服务器,故地址端口是固定不变的。
产品ID、设备ID、鉴权信息可以在OneNET平台上获取,这个不必多说。
订阅按钮:订阅主题为EndTopic的主题
发布按钮:发布主题为AppToic的消息,消息内容是123456
三个绿色框分别是光照值、温度值、湿度值。这里的温湿度做了自增处理,不是实际温湿度。
第一个开关:发布主题为AppToic的消息,消息内容是KEY:1或KEY:0
第二个开关:发布主题为AppToic的消息,消息内容是LED1:1或LED1:0
2、串口助手界面
1、EndTopic是单片机端发布消息的主题
2、{“Light”:152.7,“Temp”:104,“Humi”:104}是消息的内容
3、AppTopic是来自APP端发布的消息主题
4、KEY:1是消息内容
3、OneNET平台显示
APP端和单片机端的设备都显示在线。
三、单片机端功能实现
1、修改OneNET官方提供的例程
(1)将芯片型号由原先的STM32F103RC更改为STM32F103C8
(2)在全局宏定义中将STM32F10X_HD更改为STM32F10X_MD
(3)将原先的startup_stm32f10x_hd.s的启动文件移除,添加startup_stm32f10x_md.s的
启动文件
(4)在stm32f10x.h文件中,将HSE_VALUE宏的值由原先的12M改为8M
(5)在onenet.c文件上方的三个宏定义分别填入连接平台的三要素
(6)在esp8266.c中,定义了系统需要连接热点名称和密码
(7)从其他例程中移植OneNet_SendData();函数
(8)移植传感器采集数据和LED(PC13)的初始化代码
2、主函数代码
int main(void)
{
unsigned short timeCount = 0; //发送间隔变量
unsigned char *dataPtr = NULL;
Hardware_Init(); //初始化外围硬件
ESP8266_Init(); //初始化ESP8266
while(OneNet_DevLink()) //接入OneNET
DelayXms(500);
Beep_Set(BEEP_ON); //鸣叫提示接入成功
DelayXms(250);
Beep_Set(BEEP_OFF);
OneNet_Subscribe(SubTopics, 1);
while(1)
{
if(++timeCount >= 300) //发送间隔3s
{
//UsartPrintf(USART_DEBUG, "OneNet_Publish\r\n");
light = LIght_Intensity(); //读取光照强度的值
//可以在这读取温湿度值
OneNet_SendData();//发送数据到手机APP
timeCount = 0;
ESP8266_Clear();
}
dataPtr = ESP8266_GetIPD(0);
if(dataPtr != NULL)
OneNet_RevPro(dataPtr); //下发命令处理
DelayXms(10);
}
}
3、上传数据到APP
上传数据相关代码如下:
void OneNet_SendData(void)
{
char buf[256];
memset(buf, 0, sizeof(buf));
OneNet_FillBuf(buf); //封装数据流
//ESP8266_SendData((unsigned char *)buf, strlen(buf)); //上传数据
OneNet_Publish(PubTopics, buf); //发布消息
}
数据封装函数
这个函数的功能是将需要上传的数据打包成JSON格式。
extern u8 temp,humi;
extern float light;
extern const char PubTopics[] ; //发布主题
unsigned char OneNet_FillBuf(char *buf)
{
char text[16];
memset(text, 0, sizeof(text));
strcpy(buf, "{");
memset(text, 0, sizeof(text));
sprintf(text, "\"Light\":%.1f,",light);
strcat(buf, text);
memset(text, 0, sizeof(text));
sprintf(text, "\"Temp\":%d,", temp++);
strcat(buf, text);
memset(text, 0, sizeof(text));
sprintf(text, "\"Humi\":%d", humi++);
strcat(buf, text);
strcat(buf, "}");
return strlen(buf);
}
4、命令处理
当接收到来自APP端下发的命令后,会调用下发命令处理函数OneNet_RevPro(),在该函数内根据消息内容对单片机进行控制。
函数内部的部分代码如下:
dataPtr = strchr(req_payload, ':'); //搜索':'
if(dataPtr != NULL && result != -1) //如果找到了
{
dataPtr++;
while(*dataPtr >= '0' && *dataPtr <= '9') //判断是否是下发的命令控制数据
{
numBuf[num++] = *dataPtr++;
}
num = atoi((const char *)numBuf); //转为数值形式
if(strstr((char *)req_payload, "LED1")) //搜索"LED1"
{
UsartPrintf(USART_DEBUG,"LED1 = %d\r\n", num); //num就是LED1:V 中V的值
LED1 = !num; //控制LED灯,低电平点亮
}
else if(strstr((char *)req_payload, "KEY")) //搜索"KEY"
{
UsartPrintf(USART_DEBUG,"KEY = %d\r\n", num);
}
//继续else if添加其他命令
}
四、APP端功能实现
这部分主要讲如何制作手机APP连接OneNET平台,并且获取数据和下发命令控制LED灯。APP是使用E4A中文安卓编程开发的,编程思维和C语言很相似,并且是中文编程,只需一天就能基本掌握。
1、连接MQTT服务器
接入云平台主要依靠的是E4A上面的mqtt通讯组件,这个组件命令有八个方法,七个事件。从单片机编程的角度来看,方法相当于函数,可以人为的去调用,事件相当于中断,不需人为调用。而连接OneNET的MQTT服务器就使用了连接服务器方法。
连接服务器方法的调用需要传入七个参数,参数一是服务器地址端口,即OneNET的MQTT服务器地址和端口;参数二填入产品ID;参数三填入鉴权信息;参数四填入设备ID;通过点击连接按钮,就可以调用连接服务器方法,实现接入云平台的功能。
事件 连接按钮.被单击()
如果 连接按钮.标题 = "连接" 则 ' 产品ID框.内容为空会闪退
连接按钮.标题 = "断开"
mqtt通讯1.连接服务器(地址端口框.内容,产品ID框.内容,鉴权信息框.内容,设备ID框.内容,真,假,5)
否则
连接按钮.标题 = "连接"
mqtt通讯1.断开连接()
结束 如果
结束 事件
2、实现订阅与发布
订阅和发布分别使用mqtt通讯组件中的订阅消息和发布消息的方法,通过对应的按钮单击事件分别调用这两个方法。
订阅与发布程序编写如下所示。
事件 订阅按钮.被单击()
mqtt通讯1.订阅消息(订阅主题框.内容,0)
结束 事件
事件 发布按钮.被单击()
mqtt通讯1.发送消息(发布主题框.内容,文本到字节(发布消息框.内容,"UTF-8"),1,真)
结束 事件
订阅消息方法的调用要传入两个参数,参数一是订阅的主题,为了接收单片机端发布的主题消息,这里订阅的是“EndTopic”;参数二是消息策略,可以填入0、1、2,这里填入0,表示只会发送一次推送消息,收不收都不关心,这是因为单片机端会多次发布主题消息,故不需要每次都要接收到。
发布消息方法的调用要传入四个参数,参数一是消息主题,这里填“AppTopic”;参数二是消息内容,参数三是消息策略,这里填入1
3、APP显示数据
由于单片机端发布的消息不只有光照值,还有温湿度等内容,为了方便解读出数据,在单片机端将这些数据打包为JSON格式,然后再发布出去。
当APP端收到消息后,就会触发mqtt通讯里面的收到消息事件,在这事件里面,我们利用E4A中的JSON操作组件对消息内容进行解析,将解析处理的内容存放在JSON对象里面,然后使用JSON操作组件里面的取文本值方法获取JSON对象里指定数据成员的值,最后将这个值赋值给对应的显示标签。
收到消息事件程序编写如下所示
事件 mqtt通讯1.收到消息(消息主题 为 文本型, 消息内容 为 字节型(), 消息策略 为 整数型)
接收框.内容 = 接收框.内容 & "\n" & "主题:" & 消息主题 & "\n内容:" & 字节到文本(消息内容,"UTF-8") & "\n策略:" & 消息策略
接收框.置光标位置(取文本长度(接收框.内容))
'开始json解析
变量 JSON对象 为 对象
JSON对象 = JSON操作1.解析(字节到文本(消息内容,"UTF-8"))
调试输出("JSON成员数:" & JSON操作1.取成员数(JSON对象))
光照值标签.标题 = "Light:" & JSON操作1.取文本值(JSON对象 , "Light")
温度值标签.标题 = "Temp:" & JSON操作1.取文本值(JSON对象 , "Temp")
湿度值标签.标题 = "Humi:" & JSON操作1.取文本值(JSON对象 , "Humi")
结束 事件
4、APP下发命令
这里以灯光开关的控制为例子,其他控制功能类似。灯光开关组件状态被改变事件程序如下所示。
事件 开灯按钮.被单击()
如果 连接按钮.标题 = "连接" 则 '未连接时退出事件
退出
结束 如果
如果 开灯按钮.标题 = "开灯" 则
开灯按钮.标题 = "关灯"
mqtt通讯1.发送消息(发布主题框.内容,文本到字节("LED1:1","UTF-8"),1,真)
否则
开灯按钮.标题 = "开灯"
mqtt通讯1.发送消息(发布主题框.内容,文本到字节("LED1:0","UTF-8"),1,真)
结束 如果
结束 事件
单片机端接收到由APP端发布出来的消息后,会通过消息解包函数取出数据包的主题、消息内容、消息策略,如果消息策略是1就先回复Ack给服务器,然后再判断消息内容里面有没有程序设计好的命令字符串,如果有就执行相应的程序。
总结
有需要的话,可以问我拿源码,我有空就会回复。
代码下载链接放这里了:https://github.com/J-CHUN/OneNET-MQTT-APP.git