STM32F103+ESP-01S+MQTT协议连接华为云端（附踩坑记录）
STM32F103+ESP-01S+MQTT协议连接华为云端（附踩坑记录）一、物料准备
硬件：
[*]STM32F103C8T6最小核心板
[*]ESP01S WIFI模块
软件：
[*]Keil
[*]esp32固件烧写软件
[*]华为云服务器（个人免费使用，每天消息上限）
二、调试过程
调试总体思路：
[*]烧写官方的MQTT固件（这样可以省去协议的手动组装，直接调用AT指令+传参就行了）;
[*]单片机的硬线连接，做好usart配置；
[*]wifi连接热点；
[*]MQTT连接云服务器
[*]ESP01S固件烧写
ESP01S的芯片其实也是8266
参考博文：https://www.cnblogs.com/xilimiss510/p/17592856.html
官网固件库：https://docs.ai-thinker.com/固件汇总
[*]硬线+usart配置
首先是硬件接线+USART配置，我用的是STM32F103的USART2，USART的配置基本都是通用的，注意单片机的串口引脚和所在时钟就行了。如果要接入FreeRTOS的话，注意NVIC的配置的优先级分组和整体保持一致就行了（一般是第4组）NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4); // 4位抢占优先级，0位子优先级，代码如下：
// USART2_TX：PA2，USART2_RX：PA3，
void USART2_Config(int baud)
{
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/********* RCC配置 ******************/
// 打开USART2时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
/********* NVIC配置 **********************************/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 12;// 抢占优先级12（>11）
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 子优先级无效（分组4）
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/********* 引脚配置 **********************************/
// 映射引脚和复用功能
//RX端口
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//TX端口
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/********* 串口配置 ************************************/
USART_InitStructure.USART_BaudRate = baud;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
// 配置中断
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);
// 打开usart
USART_Cmd(USART2, ENABLE);
}
/***************************************** usart中断服务 ********************************/
uint8_t esp8266_buf;
uint16_t esp8266_cnt = 0;
//前台程序就是中断服务程序，该程序是不需要手动调用的，当中断触发之后CPU会自动跳转过来执行该函数
void USART2_IRQHandler(void)
{
//uint8_t data;
//判断中断是否发生
if (USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) == SET)
{
//从USART2中接收一个字节
esp8266_buf = USART_ReceiveData(USART2);//一次只能接收一个字节
//data = USART_ReceiveData(USART2);
//把接收到的数据转发出去
//USART_SendData(USART1,data);
}
}
[*]wifi入网
esp-01s的波特率设置为115200，所以为了调试方便，USART1的波特率也调整为115200，同时xcom的波特率也调整为115200，然后按照以下示例即可发送成功测试
官方指令集参考：
https://docs.espressif.com/projects/esp-at/zh_CN/latest/esp32/AT_Command_Set/index.html
#define ESP8266_WIFI_INFO "AT+CWJAP=\"wifiusername\",\"wifipassword\"\r\n"
/**
* @brief向ESP8266发送AT指令并检查响应
* @paramcmd: 要发送的AT指令字符串
* @paramresp: 期望的响应字符串
* @retval 0: 成功(接收到期望响应); 1: 失败
*/
uint8_t ESP8266_SendCmd(char *cmd, char *resp)
{
uint16_t timeout = 0;
// 清空接收缓冲区
ESP8266_Clear();
// 发送AT指令到ESP8266（通过USART2）
USART2_Send_Str(cmd);
// 等待响应，超时时间为5秒（500*10ms）
while(timeout++ < 500)
{
delay_ms(10);// 等待10ms
// 检查是否接收到期望的响应
if(strstr((char *)esp8266_buf, resp) != NULL)
{
USART1_Send_Str((char *)esp8266_buf);
return 0;// 成功
}
}
return 1;
}
//连接wifi
void ESP_Config(void)
{
ESP8266_Clear();
// while(ESP8266_SendCmd("AT\r\n", "OK"))
// delay_ms(50);
//1、复位
while(ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n", "OK"))
delay_ms(50);
//2、设置工作站STA模式
while(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n", "OK"))
delay_ms(50);
//3、连接wifi
while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_WIFI_INFO, "GOT IP"))
delay_ms(50);
}注意末尾都要加"\r\n"，字符串该转义的转义
这里连接上了可以试着测试个天气应用的api
[*]MQTT连接
官方MQTT指令集（中文）非常详细：MQTT AT 命令集 - ESP32 - — ESP-AT 用户指南 latest 文档
完整的连接发布订阅代码：
void ESP8266_Clear(void)
{
memset(esp8266_buf, 0, sizeof(esp8266_buf));
esp8266_cnt = 0;
}
bool ESP8266_recv(char *substr)
{
// 检查是否接收到期望的响应
if(strstr((char *)esp8266_buf, substr) != NULL)
{
USART1_Send_Str("收到风扇控制命令");
USART1_Send_Str((char *)esp8266_buf);
ESP8266_Clear();
return true;
}
return false;
}
/**
* @brief向ESP8266发送AT指令并检查响应
* @paramcmd: 要发送的AT指令字符串
* @paramresp: 期望的响应字符串
* @retval 0: 成功(接收到期望响应); 1: 失败
*/
uint8_t ESP8266_SendCmd(char *cmd, char *resp)
{
uint16_t timeout = 0;
// 清空接收缓冲区
ESP8266_Clear();
// 发送AT指令到ESP8266（通过USART2）
USART2_Send_Str(cmd);
// 等待响应，超时时间为5秒（500*10ms）
while(timeout++ < 500)
{
delay_ms(10);// 等待10ms
// 检查是否接收到期望的响应
if(strstr((char *)esp8266_buf, resp) != NULL)
{
USART1_Send_Str((char *)esp8266_buf);
return 0;// 成功
}
}
return 1;
}
void ESP_PUB(char *cmd)
{
ESP8266_SendCmd(cmd, "OK"); //判断OK是否是cmd的子串
}
//连接wifi、连接云端服务器
void ESP_Config(void)
{
ESP8266_Clear();
// while(ESP8266_SendCmd("AT\r\n", "OK"))
// delay_ms(50);
//1、复位
while(ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n", "OK"))
delay_ms(50);
//2、设置工作站STA模式
while(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n", "OK"))
delay_ms(50);
//3、连接wifi
while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_WIFI_INFO, "GOT IP"))
delay_ms(50);
//4、配置用户参数
while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"monitor_123\",\"monitor\",\"XXXXXXXXXXXXXXXXXX\",0,0,\"\"\r\n", "OK"))
delay_ms(50);
//5、连接云服务器
while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTCONN=0,\"XXXXXXXXXXXXXX",1883,0\r\n", "OK"))
delay_ms(50);
//6、订阅app控制风扇的主题
while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTSUB=0,\"control_fan\",1\r\n", "OK"))
delay_ms(50);
}
// 修改云端属性（暂未启用，只通过/mesasge/up进行分发）
void ESP_PUB_Properties(float temper, float humidity, bool isAlarming)
{
sprintf(
ts,
"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/monitor/sys/properties/report\",\"{\\\"services\\\":[{\\\"service_id\\\":\\\"Monitor\\\"\\,\\\"properties\\\":{\\\"temper\\\":10\\,\\\"humidity\\\":30\\,\\\"isAlarming\\\":true}}]}\",1,0\r\n"
);
ESP_PUB(ts);
}
// 发布消息
void ESP_PUB_Message(float temper, float humidity, bool isAlarming,bool isFanNormallyOpen)
{
memset(ts,0,300);
sprintf(
ts,
"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/monitor1/sys/messages/up\",\"{\\\"temper\\\":%.1f\\,\\\"humidity\\\":%.1f\\,\\\"isAlarming\\\":%s\\,\\\"isFanNormallyOpen\\\":%s}\",1,0\r\n",
temper,
humidity,
isAlarming?"true":"false",
isFanNormallyOpen?"true":"false"
);
ESP_PUB(ts);
}注意这里组装消息的时候有个大坑，卡了我非常之久：
// 修改云端属性（暂未启用，只通过/mesasge/up进行分发）
void ESP_PUB_Properties(float temper, float humidity, bool isAlarming)
{
sprintf(
ts,
"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/monitor/sys/properties/report\",\"{\\\"services\\\":[{\\\"service_id\\\":\\\"Monitor\\\"\\,\\\"properties\\\":{\\\"temper\\\":10\\,\\\"humidity\\\":30\\,\\\"isAlarming\\\":true}}]}\",1,0\r\n"
);
ESP_PUB(ts);
}假设要发布的JSON对象：
// 华为云属性更新的固定格式
{
"services":[
{
"service_id":"Monitor",
"properties":{
"temper":10,
"humidity":30
}
}
]
}
// 去除format
{"services":[{"service_id":"Monitor","properties":{"temper":10,"humidity":30}}]}那跟据MQTT文档需要发送的指令则是
// 官方示例
AT+CWMODE=1
AT+CWJAP="ssid","password"
AT+MQTTUSERCFG=0,1,"ESP32","espressif","1234567890",0,0,""
AT+MQTTCONN=0,"192.168.10.234",1883,0
AT+MQTTPUB=0,"topic","\"{\"timestamp\":\"20201121085253\"}\"",0,0// 发送此命令时，请注意特殊字符是否需要转义。
// 我们的指令进行第一次转义,仔细看，这里我们将","也进行了转义！！！
AT+MQTTPUB=0,"$oc/devices/monitor/sys/properties/report"，"{\"services\":[{\"service_id\":\"Monitor\"\,\"properties\":{\"temper\":10\,\"humidity\":30}}]}"注意，这里我们不仅将数据中引号进行了转义，同时对","也进行了转义，这里转义","的原因是因为需要告诉ESP的固件程序，这个逗号是我数据中的逗号，而不是指令中的逗号！！！
指令有了，我们现在要通过sprintf进行数据的组装，所以要进行第二次转义，而这次的转义，是要将所有的"\"和引号进行转义，不用转义逗号，所以最终就变成了
"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/monitor/sys/properties/report\"，\"{\\\"services\\\":[{\\\"service_id\\\":\\\"Monitor\\\"\\,\\\"properties\\\":{\\\"temper\\\":10\\,\\\"humidity\\\":30}}]}\""这就是为什么要发布的数据中的逗号前有两个反斜杠
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