CH32V103驱动ESP8266连接阿里云物联网平台

1万 · 2021-8-22 22:13

#申请原创#
这次要做的项目就是要通过CH32V103驱动ESP8266芯片，通过MQTT协议连接阿里云的物联网平台，并把温湿度数据和火警信息传递到阿里云的物联网平台。
此次用到的硬件CH32V103 ESP8266模块 DHT11芯片火焰传感器。
怎么读取ESP8266和火焰传感器就见上一个贴子https://bbs.21ic.com/icview-3156850-1-1.html。
购买一个esp8266模块首先是需要对ESP8266的AT固件进行升级，使用的工具为flash_download_tool_v3.8.5

这个文件太大了，不能上传过来，给一个链接把。https://www.espressif.com/zh-han ... d_type_tid%5B%5D=14
使用的固件版本是Ai-Thinker_ESP8266_DOUT_8Mbit_v1.5.4.1-a_20171130。这个在官网也有下载的。
这个可以放在这里

Ai-Thinker_ESP8266_DOUT_8Mbit_v1.5.4.1-a_20171130.rar (291.3 KB)
程序下载的配置方式为

硬件第一步的问题解决了。下载开始在阿里云物联网平台搭建一个设备平台。
1 搭建阿里云物联网平台
注册好了阿里云以后，就是怎么搭建环境了。

进入物联网平台以后，首先需要创建产品。如上图所示

输入产品名称以后，选择自定义类型，这个不是必须的，点击确认。

点击查看设备，需要对设备的功能自定义进行配置。

找到功能自定义一栏，编辑草稿。需要添加自己定义的功能。

点击自定义功能，弹出下面的菜单。

对照下图添加功能名称和标识符，这个标识符是唯一的，不能重复。

然后发布就可以了，这个就完成了功能设计的最要的一些步骤了。

点击添加设备，弹出如下的菜单。需要选择产品，并输入设备名称，这个只能为英文。

添加设备成功以后，点击查看设备，进入需要用的三元素

这个就是连接阿里云物联网平台的三元素。后面需要用到的。若使用一机一密认证方式，设备上需要烧写product_key、device_name和device_secret

当设备平台搭建好以后，需要在iot studio 搭建显示界面。

点击新建web应用，并输入下面的设备名称。如果没有绑定设备，需要在iot studio里面绑定之前建好的产品和设备。

这些内容随便输入了。

点击编辑，进入编辑界面，对相关的界面进行配置。

从右侧控件栏中，添加仪表和指示灯曲线图等三个空间。

选中空间，在右侧属性一栏对相关数据进行配置。

这里仅仅展示一个温度显示的控件和数据的绑定过程。

搭建好后，点击预览就可在网页端查看相关的数据了。
2、搭建硬件平台。
外设和硬件对应的IO。

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ESP8266：串口2

TX-----------PA3

RX------------PA2



火焰传感器：

IO----------PA1



DHT11：

IO----------PB10

至于MQTT是怎么通信的这里就不再赘述了，还是去百度一下吧。当然了不懂里面的规则也是无所谓的。流程都是一样的。
初始化ESP8266
首先需要配置ESP8266为AP模式，连接上家里的路由器，才能与外部网络进行通信。 ssid, pswd分别为路由器的名称和密码。后面才能开始进行阿里云的连接通信了，使用的TCP的通信模式。

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uint8_t ESP8266_ConnectAP(char* ssid,char* pswd)

{

    uint8_t cnt=5;

    while(cnt--)

    {

        memset(usart2_rxbuf,0,sizeof(usart2_rxbuf));

        ESP8266_ATSendString("AT+CWMODE_CUR=1\r\n");              //设置为STATION模式

        if(FindStr((char*)usart2_rxbuf,"OK",200) != 0)

        {

            break;

        }

    }

    if(cnt == 0)

        return 0;



    cnt=2;

    while(cnt--)

    {

        memset(usart2_txbuf,0,sizeof(usart2_txbuf));//清空发送缓冲

        memset(usart2_rxbuf,0,sizeof(usart2_rxbuf));//清空接收缓冲

        sprintf((char*)usart2_txbuf,"AT+CWJAP_CUR=\"%s\",\"%s\"\r\n",ssid,pswd);//连接目标AP

        ESP8266_ATSendString((char*)usart2_txbuf);

        if(FindStr((char*)usart2_rxbuf,"OK",8000)!=0)                      //连接成功且分配到IP

        {

            return 1;

        }

    }

    return 0;

}

MQTT通信阿里云需要明确是阿里云的三元素，就是加密的部分。

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char ClientID[128]; 

char Username[128];  

char Passward[128];

密码就是用户名和产品，加上DeviceSecret的组合。
接入域名为 ${YourProductKey}.iot-as-mqtt.${YourRegionId}.aliyuncs.com，端口固定为1883

ClientId由客户端ID（clientId）、安全模式（securemode）、签名算法类型（signmethod）和时间戳（timestamp）拼接而成。
例如${YourProductKey}|securemode=3,signmethod=hmacmd5|
来看个列表

在这里进行http://encode.chahuo.com/加密的过程。

获得的ID 用户名称和密码都填写到 ClientID Username Passward三个里面
使用的ESP8266的AT进行TCP的连接

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ESP8266_ConnectServer("TCP",ServerIP,1883)

具体AT的操作代码如下所示，使用的透传方式，就是需要在发送send指令了。

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uint8_t ESP8266_ConnectServer(char* mode,char* ip,uint16_t port)

{

    uint8_t cnt;



    ESP8266_ExitUnvarnishedTrans();                   //多次连接需退出透传

    Delay_Ms(500);



    //连接服务器

    cnt=2;

    while(cnt--)

    {

        memset(usart2_txbuf,0,sizeof(usart2_txbuf));//清空发送缓冲

        memset(usart2_rxbuf,0,sizeof(usart2_rxbuf));//清空接收缓冲

        sprintf((char*)usart2_txbuf,"AT+CIPSTART=\"%s\",\"%s\",%d\r\n",mode,ip,port);

        ESP8266_ATSendString((char*)usart2_txbuf);

        if(FindStr((char*)usart2_rxbuf,"CONNECT",8000) !=0 )

        {

                                        printf("%s",(char*)usart2_rxbuf);

            break;

        }

    }

    if(cnt == 0)

        return 0;

    //设置透传模式

    if(ESP8266_OpenTransmission()==0) return 0;

    //开启发送状态

    cnt=2;

    while(cnt--)

    {

        memset(usart2_rxbuf,0,sizeof(usart2_rxbuf)); //清空接收缓冲

        ESP8266_ATSendString("AT+CIPSEND\r\n");//开始处于透传发送状态

        if(FindStr((char*)usart2_rxbuf,">",200)!=0)

        {

            return 1;

        }

    }

    return 0;

}

TCP通信以后，需要进行MQTT通信录。

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MQTT_Connect(ClientID, Username, Passward)

MQTT的连接代码

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//MQTT连接服务器的打包函数

uint8_t MQTT_Connect(char *ClientID,char *Username,char *Password)

{

        //char temp[200];

        int ClientIDLen = strlen(ClientID);

        int UsernameLen = strlen(Username);

        int PasswordLen = strlen(Password);

        int DataLen;

        MQTT_TxLen=0;

        //可变报头+Payload  每个字段包含两个字节的长度标识

  DataLen = 10 + (ClientIDLen+2) + (UsernameLen+2) + (PasswordLen+2);

        //固定报头

        //控制报文类型

  usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 0x10;                //MQTT Message Type CONNECT

        //剩余长度(不包括固定头部)

        do{

                uint8_t encodedByte = DataLen % 128;

                DataLen = DataLen / 128;

                // if there are more data to encode, set the top bit of this byte

                if ( DataLen > 0 )

                        encodedByte = encodedByte | 128;

                usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = encodedByte;

        }while ( DataLen > 0 );

        //可变报头

        //协议名

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 0;                        // Protocol Name Length MSB

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 4;                        // Protocol Name Length LSB

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 'M';                // ASCII Code for M

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 'Q';                // ASCII Code for Q

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 'T';                // ASCII Code for T

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 'T';                // ASCII Code for T

        //协议级别

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 4;                        // MQTT Protocol version = 4

        //连接标志

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 0xc2;                // conn flags

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 0;                        // Keep-alive Time Length MSB

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 60;                // Keep-alive Time Length LSB  60S心跳包

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE1(ClientIDLen);// Client ID length MSB

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE0(ClientIDLen);// Client ID length LSB

        memcpy(&usart2_txbuf[MQTT_TxLen],ClientID,ClientIDLen);

        MQTT_TxLen += ClientIDLen;

        if(UsernameLen > 0)

        {   

                usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE1(UsernameLen);                //username length MSB

                usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE0(UsernameLen);            //username length LSB

                memcpy(&usart2_txbuf[MQTT_TxLen],Username,UsernameLen);

                MQTT_TxLen += UsernameLen;

        }

        if(PasswordLen > 0){    

                usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE1(PasswordLen);                //password length MSB

                usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE0(PasswordLen);            //password length LSB

                memcpy(&usart2_txbuf[MQTT_TxLen],Password,PasswordLen);

                MQTT_TxLen += PasswordLen; 

        } 

        uint8_t cnt=2;

        uint8_t wait;

        while(cnt--){

                memset(usart2_rxbuf,0,sizeof(usart2_rxbuf));

                MQTT_SendBuf(usart2_txbuf,MQTT_TxLen);

                wait=30;//等待3s时间

                while(wait--){

                        //CONNECT

                        if(usart2_rxbuf[0]==parket_connetAck[0] && usart2_rxbuf[1]==parket_connetAck[1]) //连接成功

建立连接以后，就是需要发布话题了。发布话题的代码如下所示：

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uint8_t MQTT_PublishData(char *topic, char *message, uint8_t qos)

{  

        int topicLength = strlen(topic);    

        int messageLength = strlen(message);     

        static uint16_t id=0;

        int DataLen;

        MQTT_TxLen=0;

        //有效载荷的长度这样计算：用固定报头中的剩余长度字段的值减去可变报头的长度

        //QOS为0时没有标识符

        //数据长度             主题名   报文标识符   有效载荷

        if(qos)        DataLen = (2+topicLength) + 2 + messageLength;       

        else        DataLen = (2+topicLength) + messageLength;   



    //固定报头

        //控制报文类型

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = 0x30;    // MQTT Message Type PUBLISH



        //剩余长度

        do

        {

                uint8_t encodedByte = DataLen % 128;

                DataLen = DataLen / 128;

                // if there are more data to encode, set the top bit of this byte

                if ( DataLen > 0 )

                        encodedByte = encodedByte | 128;

                usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = encodedByte;

        }while ( DataLen > 0 );        

        

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE1(topicLength);//主题长度MSB

        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE0(topicLength);//主题长度LSB

        memcpy(&usart2_txbuf[MQTT_TxLen],topic,topicLength);//拷贝主题

        MQTT_TxLen += topicLength;

        

        //报文标识符

        if(qos)

        {

                        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE1(id);

                        usart2_txbuf[MQTT_TxLen++] = BYTE0(id);

                        id++;

        }

        memcpy(&usart2_txbuf[MQTT_TxLen],message,messageLength);

  MQTT_TxLen += messageLength;

        

        MQTT_SendBuf(usart2_txbuf,MQTT_TxLen);

  return MQTT_TxLen;

}

这个就是整个的操作过程。
最后需要在代码里面进行发布的操作。使用一个sprintf函数，把所有的代码转换到字符串中，然后发送出去。

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            sprintf(s_temp,"{\"id\":1,\"params\":{\"CurrentTemperature\":%d,\"CurrentHumidity\":%d,\"warning\":%d},\"version\":\"1.0\",\"method\":\"thing.event.property.post\"}",

                    temperature,humidity,cnt>0?1:0);

            MQTT_PublishData(P_TOPIC_NAME, s_temp, 0);// 发送数据到服务器

最终的显示效果如图所示。

最后附上源代码

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