STM32+ESP8266移植paho MQTT协议连接阿里云物联网平台
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了STM32+ESP8266移植paho MQTT协议连接阿里云物联网平台相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
STM32+ESP8266移植paho MQTT协议库连接阿里云物联网平台
目录
一、硬件及软件准备
1、硬件：STM32F103C8T6、ESP8266(ESP-12F)、DS18B20
注：ESP8266刷的固件是标准的AT指令固件，当然也可以刷MQTT透传固件，MQTT透传固件不需要我们实现MQTT协议，因为固件已经内置了MQTT协议，操作起来更加简单方便，但我们这里使用的是标准的AT指令固件，需要自己实现MQTT协议或移植MQTT协议库。有人可能会问为什么不直接刷MQTT固件实现连接阿里云呢？这里我们主要还是学习MQTT协议和MQTT协议的移植，这样的话如果设备不支持MQTT协议，但只要设备支持TCP协议就可以实现MQTT通信。
2、软件：Keil5、安信可串口调试助手、wireshark网络抓包工具、paho MQTT协议库
安信可串口调试助手下载：https://docs.ai-thinker.com/%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%B7%A5%E5%85%B72
wireshark下载地址：https://www.wireshark.org/download.html
paho MQTT协议库下载：https://github.com/eclipse/paho.mqtt.embedded-c
完整工程源码下载地址：https://download.csdn.net/download/qq_44062900/18392320
二、 实现效果
1、 温度上传
2、手机APP实时查看温度数据
三、 MQTT协议
有关MQTT协议请查看官方中文PDF文档：http://blog.mcxiaoke.com/mqtt/protocol/MQTT-3.1.1-CN.pdf
四、 paho MQTT协议库移植
1、下载paho库
paho MQTT协议库下载：https://github.com/eclipse/paho.mqtt.embedded-c
下载完成后解压如下：
2、移植文件
将目录“paho.mqtt.embedded-c-1.1.0\\MQTTPacket\\src”下的所有.c和.h移植到自己的工程文件夹中(可以只移植部分.c,因为库里面是包含服务器和客户端的实现代码，而我们只需要用到客户端部分的代码即可)
然后再移植"paho.mqtt.embedded-c-1.1.0\\MQTTPacket\\samples"目录下的"transport.c"和"transport.h"文件,这个两个文件是用于传输报文的，需要根据自己的硬件做相应的修改
3、添加进工程
注意还需添加相应的头文件路径
4、修改transport.c和transport.h
- transport.c
#include "transport.h"
#include "usart.h"
#include "string.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
void USART3_Send_Buff(unsigned char* buf, int buflen)
{
while(buflen--)//字符串是否发送完成
{
USART3->DR = *buf;//发送一个字符
while(!(USART3->SR & (1<<7)));//等待发送完成
buf++;
}
}
int transport_sendPacketBuffer( unsigned char* buf, int buflen)
{
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
memset((char *)USART3_RX_BUFF,0,USART_RX_MAXLEN);//清空接收缓冲区
USART3_Send_Buff(buf,buflen);//发送数据
return buflen;
}
int transport_getdata(unsigned char* buf, int count)
{
u16 rx_cnt=0;
static u16 read_count=0;
while(!USART3_RX_FLAG && rx_cnt<=100)//等待接收响应数据报
{
Delay_Ms(10);
rx_cnt++;
}
if(rx_cnt>100) return 1;//超时,未接收到数据
rx_cnt=0;
memcpy(buf,USART3_RX_BUFF+read_count,count);
read_count+=count;//USART3_BUFF数据偏移
if(read_count>=USART3_RX_CNT)//已经读完USART3_BUFF数据
{
USART3_RX_FLAG=0;
USART3_RX_CNT=0;
read_count=0;
}
return count;
}
int transport_getdatanb(void *sck, unsigned char* buf, int count)
{
return 0;
}
int transport_open(char* addr, int port)
{
return 0;
}
int transport_close(int sock)
{
return 0;
}
- transport.h
#ifndef _TRANSPORT_H_
#define _TRANSPORT_H_
#include "stm32f10x.h"
int transport_sendPacketBuffer(unsigned char* buf, int buflen);
int transport_getdata(unsigned char* buf, int count);
int transport_getdatanb(void *sck, unsigned char* buf, int count);
int transport_open(char* host, int port);
int transport_close(int sock);
#endif
5、编译查看工程是否存在错误
五、 阿里云物联网产品及设备创建
登录和创建物联网平台请查看官方文档，下面直接从控制台着手，控制台地址：https://account.aliyun.com/login/login.htm?oauth_callback=https%3A%2F%2Fiot.console.aliyun.com%2F%3Fspm%3D5176.cnlinkwan.J_8058803260.641.21022d3aDlclYO&lang=en
登录后选择“公共示例”
点击“创建产品”
输入产品信息，点击“确认”即可创建产品
点击"前往定义物模型"
点击“编辑草稿”为设备添加物模型
点击“发布上线”
创建设备，该设备为ESP8266
选择产品，输入设备名
点击“一键复制设备证书”以保存设备信息
后面激活设备会使用到这三个信息
因为我们需要手机获取温度信息，所以我们使用同样的方法创建另一个设备，然后保存设备信息。具体实现手机APP如何获取温度信息见后文。
六、ESP8266配置
由于MQTT协议是基于TCP传输层协议之上的应用层协议，所以在使用MQTT进行通信之前首先要和服务器建立TCP连接，这样我们才能通过MQTT协议连接到阿里云物联网平台。
配置总流程：测试ESP8266>>>配置WIFI工作模式为Station(终端)或AP+Station(接入点+终端)>>>重启模块>>>关闭回显>>>连接WIFI>>>设为透传模式>>>建立TCP连接>>>开启透传>>>使用MQTT协议进行通信
注：ESP-12F的固件是标准的AT指令，在给ESP8266发送指令时，要在指令最后加上"\\r\\n"结束符
1、测试ESP8266模块
指令：“AT+\\r\\n”
测试成功则返回"OK"
2、配置WIFI工作模式
指令：“AT+CWMODE=1\\r\\n”
配置成功则返回"OK"
3、重启WIFI模块
指令：“AT+RST\\r\\n”
发送指令后需等待几秒钟，等ESP8266复位完成
4、关闭回显
指令：“ATE0\\r\\n”
配置成功返回"OK"
5、连接WIFI
指令：“AT+CWJAP=“ssid”,“pass”\\r\\n”
其中ssid为WIFI名称，pass为WIFI密码
配置成功返回"OK"
6、设为透传模式
指令：“AT+CIPMODE=1\\r\\n”
配置成功返回"OK"
7、建立TCP连接
指令：“AT+CIPSTART=“TCP”,“ip”,port\\r\\n”
其中ip为服务器ip，这里为a1LuysWJE8a.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com
port为固定的1883
格式参考
配置成功返回"CONNECT OK "
注：当连接成功后必须10S中之内通过MQTT协议登录到阿里云物联网平台，否则服务器会主动断开。
6、开启透传
指令：“AT+CIPSEND\\r\\n”
当模块返回">“时，此时进入透传模式，发送的所有数据都被视为是数据，当单独发送一包数据中含有”+++"时，模块会退出透传模式
通过以上步骤后，此时可以通过MQTT协议和服务器进行通信
七、核心代码
1、 aliyun_mqtt.c
#include "aliyun_mqtt.h"
#include "MQTTPacket.h"
#include "transport.h"
#include "string.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
u8 mqtt_buf[MQTT_MAX_BUFF];
u16 rx_cnt=0;
u8 MQTT_Connect(char *client_id,char *user_name,char *password,u16 keep_alive)
{
MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;
data.clientID.cstring =client_id;//客户端ID
data.keepAliveInterval = keep_alive;//保活时间
data.cleansession = 1;//清除会话
data.username.cstring = user_name;//用户名
data.password.cstring = password;//密码
u16 send_len=MQTTSerialize_connect(mqtt_buf,MQTT_MAX_BUFF,&data);//序列化连接数据报
transport_sendPacketBuffer(mqtt_buf,send_len);//向服务器发送连接数据报
memset(mqtt_buf,0,MQTT_MAX_BUFF);
if (MQTTPacket_read(mqtt_buf, MQTT_MAX_BUFF, transport_getdata) == CONNACK)
{
unsigned char sessionPresent, connack_rc;
if (MQTTDeserialize_connack(&sessionPresent, &connack_rc, mqtt_buf, MQTT_MAX_BUFF) != 1 || connack_rc != 0)//反序列化CONNACK报文
{
return 1;//接收报文类型正确,但连接失败
}
}
else return 1;//接收报文类型错误
return 0;
}
void MQTT_Disconnect(void)
{
u16 send_len=MQTTSerialize_disconnect(mqtt_buf, MQTT_MAX_BUFF);
transport_sendPacketBuffer(mqtt_buf,send_len);//向服务器发送断开连接数据报
memset(mqtt_buf,0,MQTT_MAX_BUFF);
send_len=MQTTSerialize_disconnect(mqtt_buf, MQTT_MAX_BUFF);
transport_sendPacketBuffer(mqtt_buf,send_len);//向服务器发送断开连接数据报
memset(mqtt_buf,0,MQTT_MAX_BUFF);
}
u8 MQTT_Subscribe_Topic(char *sub_topic,int req_qos,int msgid)
{
MQTTString topicString = MQTTString_initializer;
topicString.cstring = sub_topic;
u16 send_len = MQTTSerialize_subscribe(mqtt_buf, MQTT_MAX_BUFF, 0, msgid, 1, &topicString, &req_qos);//序列化订阅数据报
transport_sendPacketBuffer(mqtt_buf,send_len);//向服务器发送订阅数据报
memset(mqtt_buf,0,MQTT_MAX_BUFF);
if(MQTTPacket_read(mqtt_buf,MQTT_MAX_BUFF, transport_getdata) == SUBACK)//判断是否是SUBACK报文
{
unsigned short submsgid;
int subcount;
int granted_qos;
u8 rc=MQTTDeserialize_suback(&submsgid, 1, &subcount, &granted_qos, mqtt_buf, MQTT_MAX_BUFF);//反序列化SUBACK报文
if(!rc || submsgid!=msgid || granted_qos==0x80) return 1;接收报文类型正确,但订阅失败
}
else return 1;//接收报文类型错误
return 0;
}
u8 MQTT_Unsubscribe_Topic(char *unsub_topic,int msgid)
{
MQTTString topicString = MQTTString_initializer;
topicString.cstring = unsub_topic;
u16 send_len = MQTTSerialize_unsubscribe(mqtt_buf,MQTT_MAX_BUFF, 0, msgid,1, &topicString);//序列化取消订阅数据报
transport_sendPacketBuffer(mqtt_buf,send_len);//向服务器发送取消订阅数据报
memset(mqtt_buf,0,MQTT_MAX_BUFF);
if(MQTTPacket_read(mqtt_buf,MQTT_MAX_BUFF, transport_getdata) == UNSUBACK)//判断是否是UNSUBACK报文
{
unsigned short unsubmsgid;
u8 rc=MQTTDeserialize_unsuback(&unsubmsgid,mqtt_buf,MQTT_MAX_BUFF);//反序列化UNSUBACK报文
if(!rc || unsubmsgid!=msgid ) return 1;接收报文类型正确,但取消订阅失败
}
else return 1;//接收报文类型错误
return 0;
}
u8 MQTT_Publish(char *pub_topic, unsigned char* payload)
{
MQTTString topicString = MQTTString_initializer;
topicString.cstring = pub_topic;
u16 send_len = MQTTSerialize_publish(mqtt_buf,MQTT_MAX_BUFF,0,0,0,0,topicString, payload, strlen((const char*)payload));//序列化发布数据报
transport_sendPacketBuffer(mqtt_buf,send_len);//向服务器发送发布数据报
memset(mqtt_buf,0,MQTT_MAX_BUFF);
return 0;
}
u8 MQTT_Heart_Send(void)
{
u16 send_len=MQTTSerialize_pingreq(mqtt_buf,MQTT_MAX_BUFF);
transport_sendPacketBuffer(mqtt_buf,send_len);//向服务器发送PING数据报
memset(mqtt_buf,0,MQTT_MAX_BUFF);
if(MQTTPacket_read(mqtt_buf,MQTT_MAX_BUFF, transport_getdata) != PINGRESP)//判断是否是PINGRESP报文
{
return 1;//接收报文类型错误
}
return 0;
}
2、aliyun_mqtt.h
#ifndef _ALIYUN_MQTT_H_
#define _ALIYUN_MQTT_H_
#include "stm32f10x.h"
#define Aliyun_Client_ID "ESP8266|securemode=3,signmethod=hmacsha1|"
#define Aliyun_UserName "ESP8266&a1LuysWJE8a"
#define Aliyun_password "853545d20890aa6a55a80a7cccb3d2d41c46dcb9"
#define Aliyun_Pub_Topic "/sys/a1LuysWJE8a/ESP8266/thing/event/property/post"
#define Aliyun_Sub_Topic "/sys/a1LuysWJE8a/ESP8266/thing/service/property/set"
#define Aliyun_Server_IP "a1LuysWJE8a.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"
#define Aliyun_Server_Port 1883
#define MQTT_MAX_BUFF 512
enum REQ_QoS
{
REQ_QoS_0=0,
REQ_QoS_1,
REQ_QoS_2
};
u8 MQTT_Connect(char *client_id,char *user_name,char *password,u16 keep_alive);
void MQTT_Disconnect(void);
u8 MQTT_Subscribe_Topic(char *topic,int req_qos,int msgid);
u8 MQTT_Unsubscribe_Topic(char *topic,int msgid);
u8 MQTT_Publish(char *pub_topic, unsigned char* payload);
u8 MQTT_Heart_Send(void);
#endif
3、main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include <string.h>
#include "timer.h"
#include "esp8266.h"
#include <stdlib.h>
#include "oled.h"
#include "rtc.h"
#include "ds18b20.h"
#include "aliyun_mqtt.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "usart.h"
char Pub_buff[512];
u16 cnt=0;
RTC_Time SetTime;
int main(void)
{
u8 key=0;
Delay_Ms(1000);
BEEP_Init();//蜂鸣器初始化
LED_Init();//LED初始化
KEY_Init();//按键初始化
USARTx_Init(USART1,72,115200);//串口1初始化
USARTx_Init(USART3,36,115200);//串口3初始化
TIMERx_Init(TIM2,72,2000*10);//设置分频系数为72,定时10ms.分频系数7200-->100us,72-->1us
TIMERx_Init(TIM4,72,2000*10);//设置分频系数为72,定时10ms.分频系数7200-->100us,72-->1us
DS18B20_Init();
ESP_UnvarnishedMode_Init("test123","12344321",Aliyun_Server_IP,Aliyun_Server_Port);
if(MQTT_Connect(Aliyun_Client_ID,Aliyun_UserName,Aliyun_password,300))
printf("connect failure\\n");
else printf("connect success\\n");
while(1)
{
Delay_Ms(10);
cnt++;
if(cnt==300)
{
snprintf(Pub_buff,sizeof(Pub_buff),"{\\"method\\":\\"thing.event.property.post\\",\\"id\\":\\"0000000002\\",\\"params\\":{\\"CurrentTemperature\\":%0.2f},\\"version\\":\\"1.0.0\\"}",DS18B20_Read_Temp()*0.0625);
MQTT_Publish(Aliyun_Pub_Topic,(unsigned char*)Pub_buff);
cnt=0;
}
key=KEY_GetVal();
if(key==2)
{
if(MQTT_Subscribe_Topic(Aliyun_Sub_Topic,REQ_QoS_0,1))
{
printf("subscribe failure\\n");
}
else printf("subscribe success\\n");
}
else if(key3-STM32+ESP8266连接onenet上传数据+远程控制（MQTT）
STM32+ESP8266+MQTT协议连接腾讯物联网开发平台
STM32+ESP8266+MQTT协议连接腾讯物联网开发平台
13-STM32物联网开发WIFI(ESP8266)+GPRS(Air202)系统方案微信小程序篇(网页版MQTT)
14-STM32物联网开发WIFI(ESP8266)+GPRS(Air202)系统方案升级篇(AT指令版升级+用户程序加入MQTT支持)