物联网实践教程：微信小程序结合OneNET平台MQTT实现STM32单片机远程智能控制远程上报和接收数据—

STM32代码实现

开启本章节需要完成下方的前置任务：
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物联网实践教程：微信小程序结合OneNET平台MQTT实现STM32单片机远程智能控制远程上报和接收数据——汇总

目标

1.连接OneNET：STM32使用串口与ESP8266/01s连接发送AT指令连接上OneNET MQTT设备

2.数据上报OneNET：将STM32采集的数据上传到OneNET

3.接收OneNET下发数据：STM32接收OneNET下发的指令并进行对应的操作

代码主要逻辑

无线模块状态结构体

typedef struct {uint8_t receiveDataFlag;				//接收数据标志位uint8_t sendDataFlag;					//发送数据标志位uint8_t wirelessInitFlag;				//无线模块初始化完成标志位uint16_t wirelessInitErrorCode;			//无线模块初始化错误代码
}Wireless_TypeDef;extern Wireless_TypeDef WirelessStatus;

无线模块连接OneNET MQTT设备需要发送的AT指令

全部使用宏定义，方便其他的用户直接修改设备等相关信息即可直接使用

#include "wireless.h"/*只需更新这些信息
*/#define JsonEnable 1Wireless_TypeDef WirelessStatus = {0, 0, 0, 0};#define WIFI_SSID "207"				//WIFI用户名#define WIFI_PASSWORD "12345678"		//WIFI密码#define ONENET_MQTT_PRODUCT_ID "YqRZ5hrM6p"		//OneNET MQTT产品ID#define ONENET_MQTT_DEVICE_NAME "CSDN"			//OneNET MQTT设备名称#define ONENET_MQTT_TOKEN "version=2018-10-31&res=products%2FYqRZ5hrM6p%2Fdevices%2FCSDN&et=2028715245&method=md5&sign=G4I0xqIYmYUtCdTTo2t%2FqQ%3D%3D"		//token#define ONENET_MQTT_CMD_IDENTIFIER "cmd"			//OneNET MQTT命令标识符const char *floatIdentifiers[] = {"temp", "bright"};    //需要上报数据的整形标识符		
float floatValues[] = {23.7, 55.6};                     //上报数据对应的整形大小
const char *stringIdentifiers[] = {0};		            //需要上报数据的字符串标识符	
const char *stringValues[] = {0};	                    //上报数据对应的字符串/*只需更新这些信息*/
#define WIRELESS_WIFI_INFO "AT+CWJAP=\"" WIFI_SSID "\",\"" WIFI_PASSWORD "\"\r\n"
#define WIRELESS_RECEIVE_CMD "\"" ONENET_MQTT_CMD_IDENTIFIER "\":"#define ONENET_MQTT_SERVER_INFO "AT+MQTTCONN=0,\"mqtts.heclouds.com\",1883,1\r\n"
#define ONENET_MQTT_USERCFG_INFO "AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"" ONENET_MQTT_DEVICE_NAME "\",\"" ONENET_MQTT_PRODUCT_ID "\",\"" ONENET_MQTT_TOKEN "\",0,0,\"\"\r\n"
#define ONENET_MQTT_SET_TOPIC "AT+MQTTSUB=0,\"$sys/" ONENET_MQTT_PRODUCT_ID "/" ONENET_MQTT_DEVICE_NAME "/thing/property/set\",0\r\n"#if JsonEnable#define ONENET_MQTT_SET_MQTTPUBRAW "AT+MQTTPUBRAW=0,\"$sys/" ONENET_MQTT_PRODUCT_ID "/" ONENET_MQTT_DEVICE_NAME "/thing/property/set_reply\""#define ONENET_MQTT_PUB_MQTTPUBRAW "AT+MQTTPUBRAW=0,\"$sys/" ONENET_MQTT_PRODUCT_ID "/" ONENET_MQTT_DEVICE_NAME "/thing/property/post\""
#else#define ONENET_MQTT_PUB_SET "AT+MQTTPUB=0,\"$sys/" ONENET_MQTT_PRODUCT_ID "/" ONENET_MQTT_DEVICE_NAME "/thing/property/set_reply\""#define ONENET_MQTT_PUBTOPIC "AT+MQTTPUB=0,\"$sys/" ONENET_MQTT_PRODUCT_ID "/" ONENET_MQTT_DEVICE_NAME "/thing/property/post\""
#endif

1.初始化

由前置任务可以知道，每次发送AT指令后，无线模块总是会回应我们，例如“OK”又或者其他的内容，这里初始化发送的每条AT指令都必须要得到无线模块的回应，这样防止无线模块未按照预期模式运行，如果初始化出现错误时，需要即使去处理对应的问题

这里如果不了解为什么要这样写代码的逻辑，放个传送门：
物联网实践教程：微信小程序结合OneNET平台MQTT实现STM32单片机远程智能控制远程上报和接收数据——ESP8266/01s AT指令连接OneNET MQTT篇

/**  * @简要  无线模块初始化函数* @参数  无* @注意事项 	如果函数初始化失败，会进入错误函数* @返回值 无  */
void Wireless_Init(void)
{const uint8_t sendDataCount = 10;printf("\r\nStart MQTT service\r\n");printf("1. AT+RST\r\n");    										//需要延迟最少500ms，否则下一句指令发送无效if(Wireless_Send_Command("AT+RST\r\n\r\n", "", sendDataCount) == 1) 		WirelessStatus.wirelessInitErrorCode |= 1 << 0;HAL_Delay(500);printf("2. ATE0\r\n");												//关闭回显if(Wireless_Send_Command("ATE0\r\n", "OK", sendDataCount) == 1)				WirelessStatus.wirelessInitErrorCode |= 1 << 1;HAL_Delay(100);printf("3. AT+CWAUTOCONN=0\r\n");									//上电不自动连接 APif(Wireless_Send_Command("AT+CWAUTOCONN=0\r\n", "OK", sendDataCount) == 1) 	WirelessStatus.wirelessInitErrorCode |= 1 << 2;HAL_Delay(100);printf("4. AT+CWMODE=1\r\n");										//设置 Station 模式if(Wireless_Send_Command("AT+CWMODE=1\r\n", "OK", sendDataCount) == 1)		WirelessStatus.wirelessInitErrorCode |= 1 << 3;HAL_Delay(100);printf("5. AT+CWDHCP=1,0\r\n");										//启用DHCPif(Wireless_Send_Command("AT+CWDHCP=1,0\r\n", "OK", sendDataCount) == 1)	WirelessStatus.wirelessInitErrorCode |= 1 << 4;HAL_Delay(100);printf("6. AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n", WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);			//连接APif(Wireless_Send_Command(WIRELESS_WIFI_INFO, "GOT IP", 8) == 1) 			WirelessStatus.wirelessInitErrorCode |= 1 << 5;HAL_Delay(100);printf("7. ESP8266_USERCFG_INFO=%s\r\n", ONENET_MQTT_USERCFG_INFO); 		//设置 MQTT 用户属性if(Wireless_Send_Command(ONENET_MQTT_USERCFG_INFO, "OK", sendDataCount) == 1)	WirelessStatus.wirelessInitErrorCode |= 1 << 6;HAL_Delay(100);printf("8. ESP8266_ONENET_INFO=%s\r\n",ONENET_MQTT_SERVER_INFO);   				//连接 MQTT Brokerif(Wireless_Send_Command(ONENET_MQTT_SERVER_INFO, "OK", sendDataCount) == 1) 				WirelessStatus.wirelessInitErrorCode |= 1 << 7;HAL_Delay(100);printf("9. SET_TOPIC=%s\r\n",ONENET_MQTT_SET_TOPIC);							//设置 MQTT 用户属性if(Wireless_Send_Command(ONENET_MQTT_SET_TOPIC, "OK", sendDataCount) == 1) 				WirelessStatus.wirelessInitErrorCode |= 1 << 8;HAL_Delay(100);if(WirelessStatus.wirelessInitErrorCode == 0) {WirelessStatus.wirelessInitFlag = 1;printf("MQTT service started successfully\r\n");}else {WirelessStatus.wirelessInitFlag = 0;printf("MQTT service failed to start,ERROR CODE:%X\r\n", WirelessStatus.wirelessInitErrorCode);Wireless_Error_Handler(WirelessStatus.wirelessInitErrorCode);  //错误处理函数}}

在上方代码中：

if(Wireless_Send_Command("AT+RST\r\n\r\n", "", sendDataCount) == 1)

这个函数原型：

/**  * @简要  无线模块发送指令并且等待回应数据* @参数  cmd：需要发送的指令字符串地址* @参数  res：需要回应的指令* @参数  sendCount：最大发送指令次数* @返回值 无  */
uint8_t Wireless_Send_Command(char *cmd, char *res, uint8_t sendCount)
{uint8_t status = 1;while(sendCount--){Wireless_Usart_Send(cmd);//printf("cmd :%s",cmd);if(WirelessStatus.receiveDataFlag == 1){if(strstr((const char *)WirelessRx.RxBuffer, res) != NULL)		//若找到关键字{		status = 0;WirelessStatus.receiveDataFlag = 0;Wireless_Buffer_Clear();break;}Wireless_Buffer_Clear();WirelessStatus.receiveDataFlag = 0;}HAL_Delay(200);}return status;
}

这里还需要修改明白一个底层的发送函数：

需要将里面的串口发送修改为自己的
这里面的DMA配置也有文章可以参考：
STM32基于HAL库使用串口+DMA 不定长接收数据学习记录

/**  * @简要  用来适配无线模块发送字符的函数* @参数  cmd: 传入需要发送字符指针* @返回值 无  */
void Wireless_Usart_Send(char *cmd)
{if (cmd == NULL) return; // 确保指针不为空// 发送字符串// 参数依次为：USART句柄指针、发送数据缓冲区指针、数据字节长度HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, (uint8_t *)cmd, strlen(cmd));
}

串口接收采用了DMA空闲接收回调函数处理（可以参考上方连接配置）：

void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{if (huart->Instance == USART1){Uart1Rx.RxDataCnt = RX_BUFFER_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);if(Uart1Rx.RxBuffer[Uart1Rx.RxDataCnt - 2] == '\r' && Uart1Rx.RxBuffer[Uart1Rx.RxDataCnt - 1] == '\n'){HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, Uart1Rx.RxBuffer, Uart1Rx.RxDataCnt);}}if (huart->Instance == USART2){WirelessRx.RxDataCnt = RX_BUFFER_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart2_rx);if(WirelessRx.RxBuffer[WirelessRx.RxDataCnt - 2] == '\r' && WirelessRx.RxBuffer[WirelessRx.RxDataCnt - 1] == '\n'){WirelessStatus.receiveDataFlag = 1;if(WirelessStatus.wirelessInitFlag == 1) printf("Receive\r\n");//HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, WirelessRx.RxBuffer, WirelessRx.RxDataCnt);}}
}

2.上报数据

这里开启了一个定时器，用一个LED灯去显示当前wifi模块状态，同时也在后台计时，准备设置发送数据标志位

这个定时器的存在只是为了加强用户交互，显示当前WiFi模块的工作状态，例如连接OneNET初始化失败，正在连接，成功连接等等，如果不需要的话完全可以删除，然后发送计时可以在主函数用一个变量累加到一定数量时触发发送

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{static uint16_t countTimer_SendData_OneNET = 0;static uint16_t countTimer_LED_Toggle = 0;if (htim == (&htim1)){if(countTimer_SendData_OneNET++ > 4000){countTimer_SendData_OneNET = 0;WirelessStatus.sendDataFlag = 1;}if(countTimer_LED_Toggle++ >= 1000){countTimer_LED_Toggle = 0;if(WirelessStatus.wirelessInitErrorCode == 0 && WirelessStatus.wirelessInitFlag == 0)HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin); //正在初始化else if(WirelessStatus.wirelessInitErrorCode == 0 && WirelessStatus.wirelessInitFlag == 1)HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);		//初始化成功else if(WirelessStatus.wirelessInitErrorCode != 0)HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);	//初始化失败}}
}

这里是整个无线模块的运行函数

/**  * @简要  无线模块运行函数	* @参数  无* @注意事项	一直轮询，可以设置为定时触发，但是回应下发的数据会变慢* @返回值 无  */
void Wireless_Loop(void)
{if(WirelessStatus.receiveDataFlag == 1){WirelessStatus.receiveDataFlag = 0;	//清除接收数据标志位Wireless_Receive_Command_Respond((char *)WirelessRx.RxBuffer);		//接收到指令后进行回应操作Wireless_Buffer_Clear();     //执行完接收数据的所有操作后再清除缓存}else if(WirelessStatus.sendDataFlag == 1 && WirelessStatus.wirelessInitFlag == 1) {WirelessStatus.sendDataFlag = 0;		//清除发送数据标志位Wireless_Publish_Data(2, floatIdentifiers, floatValues, 0, stringIdentifiers, stringValues);	//上报数据}
}

这里代码是放在主函数的while循环中一直执行

在这个代码中可以看到，上报数据和接收数据是互斥的，接收数据处理优先级比发送大，这里这样互斥处理的原因是：如果在wifi模块正在接收OneNET下发的数据时，又正好发送数据，无线模块接收的数据通过串口发送到STM32中，数据中可能会连带两种状态的数据（1：OneNET下发的数据，2：STM32上报数据时发送的AT指令的应答）这样解析接收的数据时出错率会大大提升

上报数据的核心代码：

这里代码逻辑不清楚可以参考下方两个文章：

这两个文章中有说明需要发送的数据json格式和数据类型

物联网实践教程：微信小程序结合OneNET平台MQTT实现STM32单片机远程智能控制远程上报和接收数据——ESP8266/01s AT指令连接OneNET MQTT篇

OneNET官方文档：MQTT协议接入最佳实践

手动拼装json格式数据

/**  * @简要  无线模块上报数据	* @参数  floatCount：	需要发送的float数据个数* @参数  *floatIdentifiers[]：float标识符数组* @参数  floatValues[]：float数据数组* @参数  stringCount：需要发送的string数据个数* @参数  *stringIdentifiers[]：string标识符数组* @参数  const char *stringValues[]：string数据数组* @注意事项	这里需要二重转义：第一次转义字符是软件上字符串要求格式，第二次是因为AT指令发送字符串，需要再转义一次，故不方便使用json组装数据* @返回值 无  */void Wireless_Publish_Data(unsigned char floatCount, const char *floatIdentifiers[], float floatValues[], unsigned char stringCount, const char *stringIdentifiers[], const char *stringValues[]) {  // 初始化缓冲区位置  size_t bufferPos = 0;  const uint8_t BUFFER_SIZE = 255;char globalBuffer[BUFFER_SIZE];// 拼接主题和JSON开头  bufferPos += snprintf(globalBuffer + bufferPos, BUFFER_SIZE - bufferPos, "%s,\"{\\\"id\\\":\\\"123\\\"\\,\\\"params\\\":{", PUBTOPIC);  // 处理浮点数数据  for (unsigned char i = 0; i < floatCount; ++i) {  bufferPos += snprintf(globalBuffer + bufferPos, BUFFER_SIZE - bufferPos,  "\\\"%s\\\":{\\\"value\\\":%.2f\\}%s",  floatIdentifiers[i], floatValues[i],  (i < floatCount - 1 || stringCount > 0) ? "\\," : "");  }  // 处理字符串数据  for (unsigned char i = 0; i < stringCount; ++i) {  bufferPos += snprintf(globalBuffer + bufferPos, BUFFER_SIZE - bufferPos,  "\\\"%s\\\":{\\\"value\\\":\\\"%s\\\"\\}%s",  stringIdentifiers[i], stringValues[i],  (i < stringCount - 1) ? "\\," : "");  }  // 拼接JSON结尾  bufferPos += snprintf(globalBuffer + bufferPos, BUFFER_SIZE - bufferPos, "}}\",0,0\r\n");  // 确保我们没有超出缓冲区  if (bufferPos >= BUFFER_SIZE) {  // 处理错误，例如通过日志记录  return;  }  Wireless_Send_Command(globalBuffer,"OK",1);}

使用keil.Jansson库组装

需要注意使用jansson需要调大启动文件中的堆空间大小（方法可参考下方链接中）

这里放个keil.Jansson使用方法：

STM32在Keil5中利用Jansson库处理和组装JSON数据【详细版】

	/**  * @简要  无线模块上报数据	* @参数  floatCount：	需要发送的float数据个数* @参数  *floatIdentifiers[]：float标识符数组* @参数  floatValues[]：float数据数组* @参数  stringCount：需要发送的string数据个数* @参数  *stringIdentifiers[]：string标识符数组* @参数  const char *stringValues[]：string数据数组* @注意事项	这里使用json组装，需要动态分配大量的内容，需要将堆大小设置最小0x600* @返回值 无  */void Wireless_Publish_Data(unsigned char floatCount, const char *floatIdentifiers[], float floatValues[], unsigned char stringCount, const char *stringIdentifiers[], const char *stringValues[]) {  json_t *root, *id_obj, *version_obj, *params_obj;  char *json_str;  size_t json_str_len;  // 创建JSON对象  root = json_object();  id_obj = json_string("123");  version_obj = json_string("1.0");  params_obj = json_object();  // 添加id和version到root对象  json_object_set_new(root, "id", id_obj);  json_object_set_new(root, "version", version_obj);  // 添加浮点数数据到params对象  for (unsigned char i = 0; i < floatCount; ++i) {  json_t *float_val_obj = json_object();  json_object_set_new(float_val_obj, "value", json_real(floatValues[i]));  json_object_set_new(params_obj, floatIdentifiers[i], float_val_obj);  }  // 添加字符串数据到params对象  for (unsigned char i = 0; i < stringCount; ++i) {  json_t *string_val_obj = json_object();  json_object_set_new(string_val_obj, "value", json_string(stringValues[i]));  json_object_set_new(params_obj, stringIdentifiers[i], string_val_obj);  }  // 将params对象添加到root对象  json_object_set_new(root, "params", params_obj);  // 将JSON对象转换为字符串  json_str = json_dumps(root, JSON_INDENT(0) | JSON_REAL_PRECISION(4));  json_str_len = strlen(json_str);  // printf("json_str = %s\r\n",json_str);// 为MQTT发布准备最终的消息字符串  char globalBuffer[256];  // 确保缓冲区足够大  snprintf(globalBuffer, sizeof(globalBuffer), "%s,%d,0,0\r\n", ONENET_MQTT_PUB_MQTTPUBRAW, json_str_len + 2);  //添加\r\n的长度// 发送命令  Wireless_Send_Command(globalBuffer, "OK", 1);  strcat(json_str, "\r\n");printf("%s%s",globalBuffer, json_str);Wireless_Send_Command(json_str, "+MQTTPUB:OK", 1);  // 释放JSON对象  json_decref(root);  free(json_str);  // 注意：json_dumps分配的内存需要手动释放  }

该函数使用示例：

Wireless_Publish_Data(2, floatIdentifiers, floatValues, 0, stringIdentifiers, stringValues);	//代表发送两个浮点数据，0个字符串数据

3.接收OneNET下发的指令数据

这里下发数据部分可以查看该文章：

物联网实践教程：微信小程序结合OneNET平台MQTT实现STM32单片机远程智能控制远程上报和接收数据——ESP8266/01s AT指令连接OneNET MQTT篇

在OneNET的API调试：物模型设置：设备属性设置，填入对应的json格式数据和参数
如果上文宏定义中的命令标识符是什么，那么OneNET API调试中就应该填写对应的

这是串口接收函数

	if (huart->Instance == USART2){WirelessRx.RxDataCnt = RX_BUFFER_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart2_rx);if(WirelessRx.RxBuffer[WirelessRx.RxDataCnt - 2] == '\r' && WirelessRx.RxBuffer[WirelessRx.RxDataCnt - 1] == '\n'){WirelessStatus.receiveDataFlag = 1;if(WirelessStatus.wirelessInitFlag == 1) printf("Receive\r\n");//HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, WirelessRx.RxBuffer, WirelessRx.RxDataCnt);}}

这里可以看出，如果wifi模块接收到OneNET下发的数据后，接收标志位会被置1，这里不影响无线模块函数初始化

这里是整个无线模块的运行函数

/**  * @简要  无线模块运行函数	* @参数  无* @注意事项	一直轮询，可以设置为定时触发，但是回应下发的数据会变慢* @返回值 无  */
void Wireless_Loop(void)
{if(WirelessStatus.receiveDataFlag == 1){WirelessStatus.receiveDataFlag = 0;	//清除接收数据标志位Wireless_Receive_Command_Respond((char *)WirelessRx.RxBuffer);		//接收到指令后进行回应操作Wireless_Buffer_Clear();     //执行完接收数据的所有操作后再清除缓存}else if(WirelessStatus.sendDataFlag == 1 && WirelessStatus.wirelessInitFlag == 1) {WirelessStatus.sendDataFlag = 0;		//清除发送数据标志位Wireless_Publish_Data(2, floatIdentifiers, floatValues, 0, stringIdentifiers, stringValues);	//上报数据}
}

这里代码是放在主函数的while循环中一直执行

可以看出如果接受标志位被置1后，会执行这个函数

/**  * @简要  无线模块接收到下发的数据后进行回应	* @参数  str：无线模块接收到的数据* @注意事项	这里判断下发的指令中是否包含关键字： "+MQTTSUBRECV"里面的printf可以打印接收到的数据和转换后的数据* @返回值 无  */
void Wireless_Receive_Command_Respond(const char * str)
{char *jsonData;char id[5] = {0};int command = 0;if(strstr(str, "+MQTTSUBRECV") != NULL)			//利用AT指令的特性去判断接受的内容是否包含关键字以验证数据来源{//printf("str = %s",str);						//【调试】jsonData = strchr((const char*)str, '{');		//提取json格式数据，通常是以 “{”开始    以“}”结尾//printf("jsonData = %s",jsonData);				//【调试】Remove_Trailing_Crlf(jsonData);					//这里需要去除末尾的换行回车符Wireless_Extract_Receive_Command(jsonData, id, &command);	//这里使用keil.Jansson去提取下发数据的id和commandWireless_Receive_Ack_CloudPlatform((char *)str, id);		//这里回应OneNET，表示接收到了数据Wireless_Receive_Command_Control(command);		//这里对接收到的command执行对应的操作}
}

这个函数会先判断数据来源，再利用Keil.Jansson库解析数据，这个库的使用方法：

STM32在Keil5中利用Jansson库处理和组装JSON数据【详细版】

这个函数就是通过OneNET下发的数据去执行对应的操作


/**  * @简要  执行无线模块接收到下发指令对应的操作	* @参数  cmdValue：提取后的指令数据* @注意事项	这里的指令可以更改为比int更大类型，需要在提取Wireless_Extract_Receive_Command函数中修改提取的数据大小* @返回值 无  */
void Wireless_Receive_Command_Control(int cmdValue)
{//1000 1 0 ：1000灯 2 代表2号灯 0代表灭 if(cmdValue == 10021)  	 HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin,GPIO_PIN_SET);else if(cmdValue == 10020)  HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin,GPIO_PIN_RESET); if(cmdValue == 10031)  	 HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port, LED3_Pin,GPIO_PIN_SET);else if(cmdValue == 10030)  HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port, LED3_Pin,GPIO_PIN_RESET); 
}