STM32F103+ESP-01S+MQTT協(xié)議連接華為云端（附踩坑記錄）

一、物料準(zhǔn)備

硬件：

STM32F103C8T6最小核心板
ESP01S WIFI模塊

軟件：

Keil
esp32固件燒寫軟件
華為云服務(wù)器（個人免費使用，每天消息上限）

二、調(diào)試過程

調(diào)試總體思路：

燒寫官方的MQTT固件（這樣可以省去協(xié)議的手動組裝，直接調(diào)用AT指令+傳參就行了）;
單片機的硬線連接，做好usart配置；
wifi連接熱點；
MQTT連接云服務(wù)器
ESP01S固件燒寫

ESP01S的芯片其實也是8266

參考博文：http://www.rzrgm.cn/xilimiss510/p/17592856.html

官網(wǎng)固件庫：https://docs.ai-thinker.com/固件匯總
硬線+usart配置

首先是硬件接線+USART配置，我用的是STM32F103的USART2，USART的配置基本都是通用的，注意單片機的串口引腳和所在時鐘就行了。如果要接入FreeRTOS的話，注意NVIC的配置的優(yōu)先級分組和整體保持一致就行了（一般是第4組）NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4); // 4位搶占優(yōu)先級，0位子優(yōu)先級，代碼如下：

// 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 ******************/
	// 打開USART2時鐘
	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;  // 搶占優(yōu)先級12（>11）
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;          // 子優(yōu)先級無效（分組4）
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

	/********* 引腳配置 **********************************/
	
	// 映射引腳和復(fù)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);

	// 配置中斷
	USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);
	
	// 打開usart
	USART_Cmd(USART2, ENABLE);
}

/***************************************** usart中斷服務(wù) ********************************/

uint8_t esp8266_buf[ESP8266_BUF_SIZE];
uint16_t esp8266_cnt = 0;

//前臺程序就是中斷服務(wù)程序，該程序是不需要手動調(diào)用的，當(dāng)中斷觸發(fā)之后CPU會自動跳轉(zhuǎn)過來執(zhí)行該函數(shù)
void USART2_IRQHandler(void)
{
	//uint8_t data;
	//判斷中斷是否發(fā)生
	if (USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) == SET)
	{   
		//從USART2中接收一個字節(jié) 
		esp8266_buf[esp8266_cnt++] = USART_ReceiveData(USART2);  //一次只能接收一個字節(jié)   
		//data = USART_ReceiveData(USART2);
		//把接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去
		//USART_SendData(USART1,data);
	}
}

wifi入網(wǎng)

esp-01s的波特率設(shè)置為115200，所以為了調(diào)試方便，USART1的波特率也調(diào)整為115200，同時xcom的波特率也調(diào)整為115200，然后按照以下示例即可發(fā)送成功測試

官方指令集參考：

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發(fā)送AT指令并檢查響應(yīng)
  * @param  cmd: 要發(fā)送的AT指令字符串
  * @param  resp: 期望的響應(yīng)字符串
  * @retval 0: 成功(接收到期望響應(yīng)); 1: 失敗
  */
uint8_t ESP8266_SendCmd(char *cmd, char *resp)
{
    uint16_t timeout = 0;
    
    // 清空接收緩沖區(qū)
    ESP8266_Clear();
    
    // 發(fā)送AT指令到ESP8266（通過USART2）
    USART2_Send_Str(cmd);
    
    // 等待響應(yīng)，超時時間為5秒（500*10ms）
    while(timeout++ < 500)
    {
        delay_ms(10);  // 等待10ms
        
        // 檢查是否接收到期望的響應(yīng)
        if(strstr((char *)esp8266_buf, resp) != NULL)
        {
			USART1_Send_Str((char *)esp8266_buf);
            return 0;  // 成功
        }
    }
    return 1;
}

//連接wifi
void ESP_Config(void)
{
	ESP8266_Clear();
	
//	while(ESP8266_SendCmd("AT\r\n", "OK"))
//		delay_ms(50);

	//1、復(fù)位
	while(ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n", "OK"))
		delay_ms(50);
		
	//2、設(shè)置工作站STA模式
	while(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n", "OK"))
		delay_ms(50);
	
	//3、連接wifi
	while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_WIFI_INFO, "GOT IP"))
		delay_ms(50);
}

注意末尾都要加"\r\n"，字符串該轉(zhuǎn)義的轉(zhuǎn)義

這里連接上了可以試著測試個天氣應(yīng)用的api

MQTT連接

官方MQTT指令集（中文）非常詳細(xì)：MQTT AT 命令集 - ESP32 - — ESP-AT 用戶指南 latest 文檔

完整的連接發(fā)布訂閱代碼：


void ESP8266_Clear(void)
{
    memset(esp8266_buf, 0, sizeof(esp8266_buf));
    esp8266_cnt = 0;
}

bool ESP8266_recv(char *substr)
{
	// 檢查是否接收到期望的響應(yīng)
	if(strstr((char *)esp8266_buf, substr) != NULL)
	{
		USART1_Send_Str("收到風(fēng)扇控制命令");
		USART1_Send_Str((char *)esp8266_buf);
		ESP8266_Clear();
		return true;
	}
	return false;
}

/**
  * @brief  向ESP8266發(fā)送AT指令并檢查響應(yīng)
  * @param  cmd: 要發(fā)送的AT指令字符串
  * @param  resp: 期望的響應(yīng)字符串
  * @retval 0: 成功(接收到期望響應(yīng)); 1: 失敗
  */
uint8_t ESP8266_SendCmd(char *cmd, char *resp)
{
    uint16_t timeout = 0;
    
    // 清空接收緩沖區(qū)
    ESP8266_Clear();
    
    // 發(fā)送AT指令到ESP8266（通過USART2）
    USART2_Send_Str(cmd);
    
    // 等待響應(yīng)，超時時間為5秒（500*10ms）
    while(timeout++ < 500)
    {
        delay_ms(10);  // 等待10ms
        
        // 檢查是否接收到期望的響應(yīng)
        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");	//判斷OK是否是cmd的子串
}

//連接wifi、連接云端服務(wù)器
void ESP_Config(void)
{
	ESP8266_Clear();
	
//	while(ESP8266_SendCmd("AT\r\n", "OK"))
//		delay_ms(50);

	//1、復(fù)位
	while(ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n", "OK"))
		delay_ms(50);
		
	//2、設(shè)置工作站STA模式
	while(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n", "OK"))
		delay_ms(50);
	
	//3、連接wifi
	while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_WIFI_INFO, "GOT IP"))
		delay_ms(50);
	
	//4、配置用戶參數(shù)
	while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"monitor_123\",\"monitor\",\"XXXXXXXXXXXXXXXXXX\",0,0,\"\"\r\n", "OK"))
		delay_ms(50);
	
	//5、連接云服務(wù)器
	while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTCONN=0,\"XXXXXXXXXXXXXX",1883,0\r\n", "OK"))
		delay_ms(50);

	//6、訂閱app控制風(fēng)扇的主題
	while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTSUB=0,\"control_fan\",1\r\n", "OK"))
		delay_ms(50);
}

// 修改云端屬性（暫未啟用，只通過/mesasge/up進行分發(fā)）
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);
}

// 發(fā)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);
}

注意這里組裝消息的時候有個大坑，卡了我非常之久：


// 修改云端屬性（暫未啟用，只通過/mesasge/up進行分發(fā)）
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);
}

假設(shè)要發(fā)布的JSON對象：

// 華為云屬性更新的固定格式
{
    "services":[
        {
            "service_id":"Monitor",
            "properties":{
                "temper":10,
                "humidity":30
            }
        }
    ]
}

// 去除format
{"services":[{"service_id":"Monitor","properties":{"temper":10,"humidity":30}}]}

那跟據(jù)MQTT文檔需要發(fā)送的指令則是

// 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  // 發(fā)送此命令時，請注意特殊字符是否需要轉(zhuǎn)義。

// 我們的指令進行第一次轉(zhuǎn)義,仔細(xì)看，這里我們將","也進行了轉(zhuǎn)義！！！
AT+MQTTPUB=0,"$oc/devices/monitor/sys/properties/report"，"{\"services\":[{\"service_id\":\"Monitor\"\,\"properties\":{\"temper\":10\,\"humidity\":30}}]}"

注意，這里我們不僅將數(shù)據(jù)中引號進行了轉(zhuǎn)義，同時對","也進行了轉(zhuǎn)義，這里轉(zhuǎn)義","的原因是因為需要告訴ESP的固件程序，這個逗號是我數(shù)據(jù)中的逗號，而不是指令中的逗號！！！

指令有了，我們現(xiàn)在要通過sprintf進行數(shù)據(jù)的組裝，所以要進行第二次轉(zhuǎn)義，而這次的轉(zhuǎn)義，是要將所有的"\"和引號進行轉(zhuǎn)義，不用轉(zhuǎn)義逗號，所以最終就變成了

"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/monitor/sys/properties/report\"，\"{\\\"services\\\":[{\\\"service_id\\\":\\\"Monitor\\\"\\,\\\"properties\\\":{\\\"temper\\\":10\\,\\\"humidity\\\":30}}]}\""

這就是為什么要發(fā)布的數(shù)據(jù)中的逗號前有兩個反斜杠

posted @ 2025-08-08 19:44 小鎮(zhèn)青年達師傅閱讀(315) 評論(0) 收藏舉報

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