STM32HAL库++ESP8266+cJSON毗连阿里云物联网平台
实验利用资源：正点原子F1USART1：PA9P、A10（串口打印调试）
USART3：PB10、PB11（WiFi模块）
DHT11：PG11（采集数据、上报）
LED0、1：PB5、PE5（先容命令，控制亮灭）
显示屏（可有可无）
HAL库创建工程
参考之前的博客：STM32CubeMX安装_stm32cubemx下载-CSDN博客
ESP8266固件烧录
参考之前的博客：ESP8266毗连阿里云_esp8266+阿里云-CSDN博客
阿里云创建物模型
参考之前的博客：ESP8266毗连阿里云_esp8266+阿里云-CSDN博客
模块移植
这里重要说usart模块和WiFi相关模块，其他模块的驱动很简单，不再描述
usart模块
[*]将【stm32f1xx_it.c】内里的void USART1_IRQHandler(void) 和void USART3_IRQHandler(void)函数注释掉
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d5b71070fd2266c66f92a03c942a0bbc.png
[*]将下面的代码粘贴到【usart.c】中的最下面的/* USER CODE BEGIN 1 */和/* USER CODE END 1 */之间
/**
* @brief ATK-MW8266D UART printf
* @param fmt: 待打印的数据
* @retval 无
*/
void atk_mw8266d_uart_printf(char *fmt, ...)
{
va_list ap;
uint16_t len;
va_start(ap, fmt);
vsprintf((char *)g_uart_tx_buf, fmt, ap);
va_end(ap);
len = strlen((const char *)g_uart_tx_buf);
HAL_UART_Transmit(&huart3, g_uart_tx_buf, len, HAL_MAX_DELAY);
}
/**
* @brief ATK-MW8266D UART重新开始接收数据
* @param 无
* @retval 无
*/
void atk_mw8266d_uart_rx_restart(void)
{
g_uart_rx_frame.sta.len = 0;
g_uart_rx_frame.sta.finsh = 0;
}
/**
* @brief 获取ATK-MW8266D UART接收到的一帧数据
* @param 无
* @retval NULL: 未接收到一帧数据
* 其他: 接收到的一帧数据
*/
uint8_t *atk_mw8266d_uart_rx_get_frame(void)
{
if (g_uart_rx_frame.sta.finsh == 1)
{
g_uart_rx_frame.buf = '\0';
return g_uart_rx_frame.buf;
}
else
{
return NULL;
}
}
/**
* @brief 获取ATK-MW8266D UART接收到的一帧数据的长度
* @param 无
* @retval 0 : 未接收到一帧数据
* 其他: 接收到的一帧数据的长度
*/
uint16_t atk_mw8266d_uart_rx_get_frame_len(void)
{
if (g_uart_rx_frame.sta.finsh == 1)
{
return g_uart_rx_frame.sta.len;
}
else
{
return 0;
}
}
void USART1_IRQHandler(void)
{
#if SYS_SUPPORT_OS /* 使用OS */
OSIntEnter();
#endif
HAL_UART_IRQHandler(&huart1); /* 调用HAL库中断处理公用函数 */
while (HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE) != HAL_OK) /* 重新开启中断并接收数据 */
{
/* 如果出错会卡死在这里 */
}
#if SYS_SUPPORT_OS /* 使用OS */
OSIntExit();
#endif
}
void USART3_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN USART3_IRQn 0 */
/* USER CODE END USART3_IRQn 0 */
HAL_UART_IRQHandler(&huart3);
/* USER CODE BEGIN USART3_IRQn 1 */
uint8_t tmp;
if (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3, UART_FLAG_ORE) != RESET) /* UART接收过载错误中断 */
{
__HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(&huart3); /* 清除接收过载错误中断标志 */
(void)huart3.Instance->SR; /* 先读SR寄存器，再读DR寄存器 */
(void)huart3.Instance->DR;
}
if (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3, UART_FLAG_RXNE) != RESET) /* UART接收中断 */
{
HAL_UART_Receive(&huart3, &tmp, 1, HAL_MAX_DELAY); /* UART接收数据 */
if (g_uart_rx_frame.sta.len < (256 - 1)) /* 判断UART接收缓冲是否溢出
* 留出一位给结束符'\0'
*/
{
g_uart_rx_frame.buf = tmp; /* 将接收到的数据写入缓冲 */
g_uart_rx_frame.sta.len++; /* 更新接收到的数据长度 */
}
else /* UART接收缓冲溢出 */
{
g_uart_rx_frame.sta.len = 0; /* 覆盖之前收到的数据 */
g_uart_rx_frame.buf = tmp; /* 将接收到的数据写入缓冲 */
g_uart_rx_frame.sta.len++; /* 更新接收到的数据长度 */
}
}
if (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3, UART_FLAG_IDLE) != RESET) /* UART总线空闲中断 */
{
g_uart_rx_frame.sta.finsh = 1; /* 标记帧接收完成 */
__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart3); /* 清除UART总线空闲中断 */
}
/* USER CODE END USART3_IRQn 1 */
}
[*]在【usart.c】上面的的/* USER CODE BEGIN 0 */和/* USER CODE END 0 */之间参加下面的代码
#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
void _sys_exit(int x)
{
x = x;
}
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕
USART1->DR = (uint8_t) ch;
return ch;
}
#endif
uint8_t g_rx_buffer;/* HAL库使用的串口接收缓冲 */
[*]在【usart.c】中的void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)函数中调整中断优先级，WiFi的usart3的高于串口的，同时添加usar使能
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/728e2727a9a0382b1d422220ff0ab03b.png
[*]在【usart.h】中的/* USER CODE BEGIN Private defines */和/* USER CODE END Private defines */之间参加下面的代码
static struct
{
uint8_t buf; /* 帧接收缓冲 */
struct
{
uint16_t len : 15; /* 帧接收长度，sta */
uint16_t finsh: 1; /* 帧接收完成标志，sta */
} sta; /* 帧状态信息 */
} g_uart_rx_frame = {0}; /* ATK-MW8266D UART接收帧缓冲信息结构体 */
static uint8_t g_uart_tx_buf; /* ATK-MW8266D UART发送缓冲 */
#define RXBUFFERSIZE 1 /* 缓存大小 */
[*]在【usart.h】中的/* USER CODE BEGIN Prototypes */和/* USER CODE END Prototypes */之间参加下面的代码
void atk_mw8266d_uart_printf(char *fmt, ...); /* ATK-MW8266D UART printf */
void atk_mw8266d_uart_rx_restart(void); /* ATK-MW8266D UART重新开始接收数据 */
uint8_t *atk_mw8266d_uart_rx_get_frame(void); /* 获取ATK-MW8266D UART接收到的一帧数据 */
uint16_t atk_mw8266d_uart_rx_get_frame_len(void); /* 获取ATK-MW8266D UART接收到的一帧数据的长度 */
WiFi模块
[*] 将编写好的esp8266.c/.h及wifi.c/.h文件分别参加Src和Inc文件夹，然后再在keil里将wifi.c文件参加工程
[*] 在wifi.h中，修改WiFi信息和阿里云物联网平台相关参数
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1548c4b442a11b8fe659f05382657622.png
这里须要留意ESP8266_ClientID内里的的,须要进行转义
增大初始栈大小
在启动文件startup_stm32f103xe.s中，将Heap Size的大小调大，不然利用cJSON后，大概烧完步伐开发板都没反应
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d22d62245f4829f15facf8b4f4fd05c9.png
毗连阿里云
[*] 在main.c中引用wifi.h
[*] 调用wifi_init();
[*] 打开串口助手，观察打印的数据，同时检察阿里云平台设备是否在线
[*] 连上云平台后，须要将采集的数据进行上报，同时吸收下发的指令（在后面先容利用cJSON实现）
连不上云平台的原因：
[*]参数没写对，特别是ESP8266_ClientID这个参数
[*]网络不好，特别是在实验室同时很多人开热点，严峻干扰毗连
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/64d3de12d2c9fdabab5912c571362536.png
cJSON模块
JSON格式
JSON是一种轻量级的数据互换格式，可读性强、编写简单。键值对组合编写规则，键名利用双引号包裹，冒号：分隔符后面紧跟着数值，有两种常用的数据范例是对象和数组。
对象：利用花括号{}包裹起来的内容，数据结构{“key1”:“value1”,“key2”:“value2”…}，key为对象的属性，value为对象的值。
数值：利用中括号[]包裹起来的内容，数据结构{“key”:[“value1”,“value2”,“value3”…]}。
下载
下载地点：cJSON download | SourceForge.net
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/63901cb88521abf7f59eb88ba0003b24.png
移植
[*]将压缩包解压，打开cJSON文件夹，只保存cJSON.c和cJSON.h，其他文件全部删除
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/62b51b735f549e1de0aceda9dc6c7db8.png
[*]将修改后的cJSON文件夹参加项目地点目录
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/10feb51752290436f55d30671472413e.png
[*]将该文件夹添加进工程，点击【魔法棒】-【C/C++】-【IncludePaths】中将路径参加
如果想省略3和4，可以直接将cJSON.c和cJSON.h分别放入Src和Inc文件夹，然后直接将cJSON.c参加工程即可
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/a4e14873bb630f2e2620f03d5c31e24e.png
[*]将cJSON.c添加进工程，点击【方块】-【Project Items】，在groups中创建一个cJSON文件夹，然后再在内里放入cJSON.c
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/cd6774b4f65147726e66365dcb164818.png
关键函数
[*] cJSON *cJSON_CreateObject(void)
[*]创建JSON结构对象
[*] cJSON *cJSON_CreateNumber(double num)
[*]创建一个整型的数据范例
[*] cJSON *cJSON_CreateString(const char *string)
[*]创建一个字符串数据范例
[*] cJSON *cJSON_CreateArray(void)
[*]创建一个数组数据范例函数：
[*] cJSON *cJSON_CreateIntArray(const int *numbers, int count)
[*]将多个整型数据范例增加到数组中
[*] cJSON *cJSON_Parse(const char *value)
[*]从JSON文件数据缓冲区剖析JSON的对象结构，利用完成后要必须要开释对象结构
[*] void cJSON_Delete(cJSON *c)
[*]开释申请的JSON结构缓存空间
[*] void cJSON_AddItemToObject(cJSON *json, cJSON *, cJSON_CreateArray())
[*]向对象中增加对象
[*] cJSON *cJSON_GetObjectItem(cJSON *object, const char *string)
[*]根据键名在JSON中查找子节点
上报消息
当在物联网平台为产物定义物模型后，设备须要按照Alink JSON格式上报属性或事件
Alink协议是针对物联网开发领域计划的一种数据互换规范，数据格式是JSON，用于设备端和物联网平台的双向通信，更便捷地实现和规范了设备端和物联网平台之间的业务数据交互
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/01b12f5e0aff09e0fb4e18769124f86a.png
[*]先看一下官方给的数据上报的格式
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d0dad51d1f2a559c2069f52625e685a5.png
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/870ab2c070fa012575b119557b88ce1d.png
[*]我们必须要传的就是method、id、version、params这四个组成的JSON字符串，其中params传输的内容也是个小的JSON字符串
[*]根据这个我们利用cJSON进行JSON格式的封装
[*]创建两个JSON对象，外部和内部
cJSON *json = cJSON_CreateObject(); // 创建一个空的JSON对象
cJSON *params_cjson = cJSON_CreateObject(); // 创建一个空的子JSON对象
[*]封装params键对应的值，也就是内部的JSON【这个内里的键名和阿里云上定义的要保持一致】
cJSON_AddNumberToObject(params_cjson, "Humidity", humidity);
cJSON_AddNumberToObject(params_cjson, "temperature", temperature);
cJSON_AddNumberToObject(params_cjson, "LEDSwitch", LED_Switch);
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/99932f76dcb5bafc3fa793ae44f66c3f.png
[*]封装外部大的JSON【消息ID号。取值范围0~4294967295，且每个消息ID在当前设备中具有唯一性】
cJSON_AddItemToObject(json, "method", cJSON_CreateString("thing.service.property.post"));
cJSON_AddItemToObject(json, "id", cJSON_CreateString("99119635"));
cJSON_AddItemToObject(json, "params", params_cjson);
cJSON_AddItemToObject(json, "version", cJSON_CreateString("1.0.0"));
[*]JSON格式封装好后，对内里的内容进行处理惩罚，重要是对,进行转义
// 将JSON对象转换为无格式的字符串
str = cJSON_PrintUnformatted(json);
// 为MQTT发布添加转义字符
for(i = 0; *str != '\0'; i++){
params_buf = *str;
// 如果下一个字符是引号或逗号，添加转义字符
if(*(str + 1) == '"' || *(str + 1) == ','){
params_buf[++i] = '\\';
}
str++;
move_num++;
}
str = str - move_num; // 回退指针到JSON字符串的开始
[*]上报消息，同时清除内存
// 构建AT命令
sprintf((char *)cmd,"AT+MQTTPUB=0,\""ESP8266_Post"\",\"%s\",0,0\r\n",params_buf);
// 发送AT命令并通过ESP8266模块
ESP8266_Sent_AT(cmd, "OK", 500);
// 清理JSON对象占用的内存
cJSON_Delete(json);
// 如果分配了额外的字符串空间，释放它
if(str != NULL){
free(str);
str = NULL;
printf("释放str空间成功\r\n");
}
肯定要及时开释空间，cJSON不绝利用malloc超级占内存
吸收命令
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/857391a6c3fc9f50c1a6636f3f8b31f2.png
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/85d04680d0d808fece4fd187f2f289bc.png
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/f8d948d56761ecea0d66309366de16bd.png
[*] 这里须要先容云端下发的指令，吸收后乐成发送乐成的相应格式，失败发送失败的相应格式【这里只相应乐成的】
[*] 剖析下发的JSON字符串，找到params中，须要的数据
[*] 在先容乐成，获取到数据后，向云平台发送接受乐成相应消息
void rcv_json(void){
uint8_t cmd; // 用于存储构建的AT命令
uint8_t *ret = NULL; // 用于存储接收到的数据帧
cJSON *cjson = NULL; // 用于存储解析后的JSON对象
cJSON *re_json = NULL;
char *str = NULL;
char topic_buff; // 用于存储MQTT主题
int num; // 用于存储接收数据的数量
char recv_buffer; // 用于存储接收到的JSON数据
uint8_t params_buf; // 用于存储处理过的JSON字符串
uint16_t move_num = 0; // 用于记录字符串处理过程中的移动次数
int i = 0; // 循环迭代变量
ret = atk_mw8266d_uart_rx_get_frame(); // 获取UART接收到的数据帧
atk_mw8266d_uart_rx_restart(); // 重启UART接收
char *ptr_recv = strstr((const char *)ret,"+MQTTSUBRECV"); // 检查是否包含MQTT订阅数据标志
if(ptr_recv!=NULL){ // 如果是MQTT订阅数据
memset(topic_buff,0,sizeof(topic_buff)); // 清空主题缓冲区
sscanf((char *)ret,"+MQTTSUBRECV:0,%[^,],%d,%s",topic_buff,&num,recv_buffer); // 解析数据，提取主题、数据数量和JSON数据
if(strstr(topic_buff,ESP8266_SET)) { // 如果主题包含特定标记
printf("接收数据成功，开始解析%s\r\n",recv_buffer); // 打印接收到的数据
cjson = cJSON_Parse(recv_buffer); // 解析JSON数据
}
if(cjson==NULL) // 如果JSON解析失败
printf("cjson 解析错误\r\n"); // 打印错误信息
else{
cJSON *json_data = cJSON_GetObjectItem(cjson,"params"); // 获取JSON对象中的params项
if(json_data==NULL){ // 如果params项不存在
printf("cjson没有数据\r\n"); // 打印错误信息
return;
}
else{
printf("cjson 内存大小为 = %d\r\n",sizeof(cjson)); // 打印JSON对象的内存大小
// 解析数据
if(cJSON_GetObjectItem(json_data,"LEDSwitch")!=NULL) // 如果存在LEDSwitch键
{
LED_Switch = cJSON_GetObjectItem(json_data,"LEDSwitch")->valueint; // 提取LEDSwitch的值
printf("csjon解析成功 LED_Switch = %d\r\n",LED_Switch); // 打印LEDSwitch的值
//接收响应
//------
sprintf((char *)cmd,"AT+MQTTPUB=0,\""ESP8266_Post_re"\",\"{\\\"code\\\": 200, \\\"data\\\": {}, \\\"id\\\": \\\"%s\\\", \\\"message\\\": \\\"success\\\", \\\"version\\\": \\\"1.0.0\\\"}\",0,0\r\n",cJSON_GetObjectItem(cjson,"id")->valuestring);
printf("开始发送数据:%s\r\n", cmd);
ESP8266_Sent_AT(cmd, "OK", 500);
//------
}
}
cJSON_Delete(cjson); // 删除JSON对象，释放内存
//接收响应
cJSON_Delete(re_json);
if(str != NULL){
free(str);
str = NULL;
printf("释放str空间成功\r\n");
}
}
}
}
源码地点：
CSDN：【免费】STM32HAL库++ESP8266+cJSON毗连阿里云物联网平台资源-CSDN文库
GitHub：CSDN_Share/STM32HAL库++ESP8266+cJSON毗连阿里云物联网平台 at master · lucasZyh/CSDN_Share (github.com)
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