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ESP8266+STM32+阿里云保姆级教程(AT指令+MQTT)

2024年07月31日 C/C++ 我要评论
不建议使用USB转TTL模块供电,可能因为电压电流不稳定导致模块工作异常!推荐外部供电!!注意所有模块均要公地!!需要先撤销发布,才可以编辑功能定义,添加模型功能功能信息按需求填写可以在此处看到我们刚刚定义的功能模型成功发布后即可在设备中看到物理型数据。

前言:在开发过程中,几乎踩便了所有大坑小坑总结出的文章,我是把坑踩满了,帮助更过小白快速上手,如有错误之处,还麻烦各位大佬帮忙指正、

目录

一、esp-01s介绍

        1、esp-01s管脚功能:

                模组启动模式说明:

        2、初始配置和验证:

                模块连接:

                基础at指令:

二、esp-01s的mqtt固件烧录

        1、登录安信可官网(欢迎 | 安信可科技 (ai-thinker.com)https://docs.ai-thinker.com/),找到esp8266的at指令集、对应的mqtt固件包以及烧录工具。

        2、下载烧录工具

        3、硬件接线(笔者在此处踩坑较多!)

4、测试esp-01s模块

三、链接阿里云

        1、阿里云配置

        (1)账号注册

          (2)进入物联网平台

        (3)产品创建、发布

        (4)设备创建

        2、esp-01连接阿里云

        (1)发送at+restore          //重新启动esp模块

        (2)发送at+cwmode=1        //配置wifi模式

        (3)发送at+cipsntpcfg=1,8,"cn.ntp.org.cn","ntp.sjtu.edu.cn"     //进行服务器设置

        (4)发送at+cwjap="ssid","ssid_password"     //连接wifi

        (5)发送at+mqttusercfg=0,1,"null","name","password",0,0,""   //设置mqtt属性

        (6)发送at+mqttclientid=0,"clienid"     //设置mqtt id,注意!!要在id信息每一个”,“前加”\“进行转义!!!

        (7)发送at+mqttconn=0,"域名",1883,1     //发送mqtt域名,域名获取

        (8)完成以上8个步骤后,刷新设备界面即可看到设备已经激活上线!

        (9)发送at+mqttsub=0,"订阅topic",1      //订阅的主题

        3、阿里云功能定义

        (1)创建物理功能模型

        4、上报下发

        (1)数据下发

        (2)数据上报

        (3)日志查看

四、stm32部分

1、串口部分

2、esp8266初始化部分

3、主函数部分

五、总结


一、esp-01s介绍

        1、esp-01s管脚功能:

                不建议使用usb转ttl模块供电,可能因为电压电流不稳定导致模块工作异常!推荐外部供电!!注意所有模块均要公地!!

                模组启动模式说明:

                        可见esp-01s模块内部,en引脚默认拉高,rst引脚默认拉高,io0默认拉高,io2默认拉高。io15默认拉低(esp01不一样!!,esp01内部没有默认上拉)

        2、初始配置和验证:

                esp-01s出厂波特率正常是115200。
                注意:at指令,控制类都要加回车!!

                模块连接:

                基础at指令:

指令说明示例
at测试at启动

rx:at

tx:ok

at+gmr返回固件版本信息

rx:at+gmr

tx:at version:1.7.4.0(jul  8 2020 15:53:04)
sdk version:3.0.5-dev(52383f9)
compile time:aug 28 2020 14:37:33
ok

at+rst软重启模块

rx:at+rst

tx:ok

at+restore恢复出厂设置

rx:at+restore

tx:ok

                1、初次上电:通过串口输出一串系统开机信息,可能因为电压不稳,导致乱码,以 ready 为准。

                 2、发送at指令 (以回车结尾)

                3、发送at+gmr指令(以回车结尾)

二、esp-01s的mqtt固件烧录

        1、登录安信可官网(欢迎 | 安信可科技 (ai-thinker.com)icon-default.png?t=n7t8https://docs.ai-thinker.com/),找到esp8266的at指令集、对应的mqtt固件包以及烧录工具。

下载好压缩包解压可得到烧录bin文件

        2、下载烧录工具

解压后打开exe文件

        3、硬件接线(笔者在此处踩坑较多!)

非常非常重要一点,关掉所有串口设备!!包括刚刚测试使用的xcmo串口软件!!避免烧录串口被占用!

想要进行烧录,首先要把esp-01s模块配置为下载模式!!所有就回到了文章最开始

因此我们需要把gpio0引脚拉低!进入下载模式!!拉低的方法也非常简单,直接接入gnd即可

因此我们应该如下接线:

依次选择烧录文件,手动输入地址0x00,选择好spi speed 和 spi mode,点击start

等待下载完成。

下载完成!!

如果在下载过程中仍有其他问题,为大家推荐一下博客http://【烧录esp8266-01、-01s,错误总结 - csdn app】http://t.csdnimg.cn/ilttu

4、测试esp-01s模块

接线如下:(上一步拔掉io0引脚接线,内部拉高,使模块进入运行模式)

利用串口工具发送at指令进行测试:

三、链接阿里云

        1、阿里云配置

        (1)账号注册

阿里云-计算,为了无法计算的价值 (aliyun.com)icon-default.png?t=n7t8https://www.aliyun.com/?utm_content=se_1015277541,进入阿里云网站,右上角有”注册/登录“,进行注册。

          (2)进入物联网平台

        在此处搜索物联网平台

点击进入

        (3)产品创建、发布

发布产品上线

        (4)设备创建

选取刚刚创建的产品,按需求填写名字

返回设备列表即可看到刚刚创建的产品

        2、esp-01连接阿里云

        本部分均使用串口助手进行发送,ttl模块与esp-01s连接参考:

具体at指令具体含义,请参考乐鑫科技at命令集,笔者不在过多陈述at 命令集 — esp-at 用户指南 文档 (readthedocs-hosted.com)icon-default.png?t=n7t8https://espressif-docs.readthedocs-hosted.com/projects/esp-at/zh-cn/release-v2.2.0.0_esp8266/at_command_set/index.html

每一条指令均要以回车结尾!!!!

        (1)发送at+restore          //重新启动esp模块

        (2)发送at+cwmode=1        //配置wifi模式

        (3)发送at+cipsntpcfg=1,8,"cn.ntp.org.cn","ntp.sjtu.edu.cn"     //进行服务器设置

        (4)发送at+cwjap="ssid","ssid_password"     //连接wifi

例:at+cwjap="lsh","123123321"输入自己要连接wifi名称,密码,不是我的!

建议手机开热点,手机端ap频段建议2.4ghz,5ghz可能连接不上,建议名称以及密码简单一点,否则设计转义字符,配置麻烦

        (5)发送at+mqttusercfg=0,1,"null","name","password",0,0,""   //设置mqtt属性

例:at+mqttusercfg=0,1,"null","esp01s&ioieobdlzef","0afdb0cefa107ab0d6ecc9649f6aea332e3380315550ae0a30b8de63fc66caf2",0,0,""

该处设置自己阿里云端的mqtt属性!实际使用过程中,仅需要修改第四位(用户名),第五位(密码)数据即可!

mqtt属性获取


在发送at指令后

        (6)发送at+mqttclientid=0,"clienid"     //设置mqtt id,注意!!要在id信息每一个”,“前加”\“进行转义!!!

id获取方式

例:at+mqttclientid=0,"ioieobdlzef.esp01-s|securemode=2\,signmethod=hmacsha256\,timestamp=1704945210243|"

        (7)发送at+mqttconn=0,"域名",1883,1     //发送mqtt域名,域名获取

例:at+mqttconn=0,"iot-06z00h7yodidaaj.mqtt.iothub.aliyuncs.com",1883,1

        (8)完成以上8个步骤后,刷新设备界面即可看到设备已经激活上线!

        (9)发送at+mqttsub=0,"订阅topic",1      //订阅的主题

订阅信息获取

可以得到订阅主题信息  /ioieobdlzef/${devicename}/user/get,我们要在${devicename}部分填入设备名称

例:at+mqttsub=0,"/ioieobdlzef/esp01-s/user/get",1

成功返回ok后,可以在设备topic列表下看到订阅主题信息

        至此你的esp-01s已经成功接入阿里云平台了!!!

        3、阿里云功能定义

        (1)创建物理功能模型

需要先撤销发布,才可以编辑功能定义,添加模型功能

功能信息按需求填写

可以在此处看到我们刚刚定义的功能模型

成功发布后即可在设备中看到物理型数据

        4、上报下发

        (1)数据下发

成功发送后可以在串口助手中看到下发信息

        (2)数据上报

发送at+mqttpub=0,"发布topic","ajson格式内容",1,0    //发布主题

json数据格式,{\"params\":{\"ledswitch\":20}},其中ledswitch为属性的标识符

发布主题获取

可以的到发布主题信息/sys/ioieobdlzef/${devicename}/thing/event/property/post   我们需要在${devicename}部分填写设备名称

例:at+mqttpub=0,"/sys/ioieobdlzef/esp01-s/thing/event/property/post","{\"params\":{\"ledswitch\":1}}",1,0

可以在阿里云端物理型数据中看到我们上传的数据

可以看到我们的阿里云物模型数据“开关”已经被我们使用at指令修改成了开启!!!!!!

        (3)日志查看

四、stm32部分

1、串口部分

有关串口部分的知识笔者不在过多阐述,此处引用正点原子串口实验代码

usart.c

#include "sys.h"
#include "usart.h"	  
// 	 
//如果使用ucos,则包括下面的头文件即可.
#if system_support_ucos
#include "includes.h"					//ucos 使用	  
#endif
	  
 

//
//加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use microlib	  
#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 = (u8) ch;      
	return ch;
}
#endif 

/*使用microlib的方法*/
 /* 
int fputc(int ch, file *f)
{
	usart_senddata(usart1, (uint8_t) ch);

	while (usart_getflagstatus(usart1, usart_flag_tc) == reset) {}	
   
    return ch;
}
int getkey (void)  { 

    while (!(usart1->sr & usart_flag_rxne));

    return ((int)(usart1->dr & 0x1ff));
}
*/
 
#if en_usart1_rx   //如果使能了接收
//串口1中断服务程序
//注意,读取usartx->sr能避免莫名其妙的错误   	
u8 usart_rx_buf[usart_rec_len];     //接收缓冲,最大usart_rec_len个字节.
//接收状态
//bit15,	接收完成标志
//bit14,	接收到0x0d
//bit13~0,	接收到的有效字节数目
u16 usart_rx_sta=0;       //接收状态标记	  
  
void uart_init(u32 bound){
    //gpio端口设置
    gpio_inittypedef gpio_initstructure;
	usart_inittypedef usart_initstructure;
//	nvic_inittypedef nvic_initstructure;
	 
	rcc_apb2periphclockcmd(rcc_apb2periph_usart1|rcc_apb2periph_gpioa|rcc_apb2periph_afio, enable);	//使能usart1,gpioa时钟以及复用功能时钟
     //usart1_tx   pa.9
    gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_9; //pa.9
    gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz;
    gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_af_pp;	//复用推挽输出
    gpio_init(gpioa, &gpio_initstructure);
   
    //usart1_rx	  pa.10
    gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_10;
    gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_in_floating;//浮空输入
    gpio_init(gpioa, &gpio_initstructure);  

//   //usart1 nvic 配置

//    nvic_initstructure.nvic_irqchannel = usart1_irqn;
//	nvic_initstructure.nvic_irqchannelpreemptionpriority=3 ;//抢占优先级3
//	nvic_initstructure.nvic_irqchannelsubpriority = 3;		//子优先级3
//	nvic_initstructure.nvic_irqchannelcmd = enable;			//irq通道使能
//	nvic_init(&nvic_initstructure);	//根据指定的参数初始化vic寄存器
//  
   //usart 初始化设置

	usart_initstructure.usart_baudrate = bound;//一般设置为9600;
	usart_initstructure.usart_wordlength = usart_wordlength_8b;//字长为8位数据格式
	usart_initstructure.usart_stopbits = usart_stopbits_1;//一个停止位
	usart_initstructure.usart_parity = usart_parity_no;//无奇偶校验位
	usart_initstructure.usart_hardwareflowcontrol = usart_hardwareflowcontrol_none;//无硬件数据流控制
	usart_initstructure.usart_mode = usart_mode_rx | usart_mode_tx;	//收发模式

    usart_init(usart1, &usart_initstructure); //初始化串口
    usart_itconfig(usart1, usart_it_rxne, enable);//开启中断
    usart_cmd(usart1, enable);                    //使能串口 

}

//void usart1_irqhandler(void)                	//串口1中断服务程序
//	{
//	u8 res;
//#ifdef os_ticks_per_sec	 	//如果时钟节拍数定义了,说明要使用ucosii了.
//	osintenter();    
//#endif
//	if(usart_getitstatus(usart1, usart_it_rxne) != reset)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
//		{
//		res =usart_receivedata(usart1);//(usart1->dr);	//读取接收到的数据
//		
//		if((usart_rx_sta&0x8000)==0)//接收未完成
//			{
//			if(usart_rx_sta&0x4000)//接收到了0x0d
//				{
//				if(res!=0x0a)usart_rx_sta=0;//接收错误,重新开始
//				else usart_rx_sta|=0x8000;	//接收完成了 
//				}
//			else //还没收到0x0d
//				{	
//				if(res==0x0d)usart_rx_sta|=0x4000;
//				else
//					{
//					usart_rx_buf[usart_rx_sta&0x3fff]=res ;
//					usart_rx_sta++;
//					if(usart_rx_sta>(usart_rec_len-1))usart_rx_sta=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
//					}		 
//				}
//			}   		 
//     } 
//#ifdef os_ticks_per_sec	 	//如果时钟节拍数定义了,说明要使用ucosii了.
//	osintexit();  											 
//#endif
//} 
#endif	

usart.h

#ifndef __usart_h
#define __usart_h
#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 
//	 
//本程序只供学习使用,未经作者许可,不得用于其它任何用途
//alientek stm32开发板
//串口1初始化		   
//正点原子@alientek
//技术论坛:www.openedv.com
//修改日期:2012/8/18
//版本:v1.5
//版权所有,盗版必究。
//copyright(c) 广州市星翼电子科技有限公司 2009-2019
//all rights reserved
//********************************************************************************
//v1.3修改说明 
//支持适应不同频率下的串口波特率设置.
//加入了对printf的支持
//增加了串口接收命令功能.
//修正了printf第一个字符丢失的bug
//v1.4修改说明
//1,修改串口初始化io的bug
//2,修改了usart_rx_sta,使得串口最大接收字节数为2的14次方
//3,增加了usart_rec_len,用于定义串口最大允许接收的字节数(不大于2的14次方)
//4,修改了en_usart1_rx的使能方式
//v1.5修改说明
//1,增加了对ucosii的支持
#define usart_rec_len  			200  	//定义最大接收字节数 200
#define en_usart1_rx 			1		//使能(1)/禁止(0)串口1接收
extern u8  usart_rx_buf[usart_rec_len]; //接收缓冲,最大usart_rec_len个字节.末字节为换行符 
extern u16 usart_rx_sta;         		//接收状态标记	
//如果想串口中断接收,请不要注释以下宏定义
void uart_init(u32 bound);
#endif

2、esp8266初始化部分

原理很简单,通过串口利用printf函数进行打印at指令。

需要注意的是:at指令中,部分涉及转义字符!!!!例如:“ " ”要换为“ \" ”,“ \ ”要换为“ \\ ”,这里尤为要注意,因为是最容易忽略的地方,笔者在此处踩坑极多!!!所有的at指令发送都必须加回车换行,既需要在at指令末尾天界回车换行符”\r\n“。

esp8266.c 

#include "esp8266.h"
#include "usart.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "delay.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "esp8266.h"
void esp8266_init(void)
{
//	u16 t;  
//	u16 len;
//	u16 times=0;
	delay_init();       //延时函数初始化   
//nvic_prioritygroupconfig(nvic_prioritygroup_2); //设置nvic中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级
//uart_init(115200); //串口初始化为11520
	
	//重启esp
	printf("at+restore\r\n");
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
	//wifi模式设置
	printf("at+cwmode=1\r\n");
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
	//服务器设置
	printf("at+cipsntpcfg=1,8,\"cn.ntp.org.cn\",\"ntp.sjtu.edu.cn\"\r\n");		
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000); 
		delay_ms(1000);
	//wifi名称,wifi密码
	printf("at+cwjap=\"lsh\",\"123123321\"\r\n");
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
	//mqtt名称,mqtt密码
	printf("at+mqttusercfg=0,1,\"null\",\"qogohhgwqpsqd4sbgewa&ioiec5qmwli\",\"ca1a82cf02c1c8b243edeecd82433a2a1784d525c7ccc0abb8f41837bf2afdfe\",0,0,\"\"\r\n");
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
	//mqttid
	printf("at+mqttclientid=0,\"ioiec5qmwli.qogohhgwqpsqd4sbgewa|securemode=2\\,signmethod=hmacsha256\\,timestamp=1702798229653|\"\r\n");
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
	//mqtt域名
	printf("at+mqttconn=0,\"iot-06z00h7yodidaaj.mqtt.iothub.aliyuncs.com\",1883,1\r\n");
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
	//订阅消息
	printf("at+mqttsub=0,\"/ioiec5qmwli/qogohhgwqpsqd4sbgewa/user/get\",1\r\n");
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
		delay_ms(1000);
//printf("at+mqttpub=0,\"/a1a4pwdrmwk/esp8268/user/update\",\"{\\\"led\\\":1}\",1,0\r\n");
//  while(1)
//	{
//  if(usart_rx_sta&0x8000) //判断接受是否完成
		{
            if(strstr((const char*)usart_rx_buf,"on")) //输入“on”,led亮起
            {
                led0=0;
            }
            if(strstr((const char*)usart_rx_buf,"off")) //输入“off”,led熄灭
            {
                led0=1;
            }
            memset(usart_rx_buf,0,500);
usart_rx_sta=0;
		}
//	}
}

//上报温度信息√
void mqtt_tx_temperature(u16 num){
//	float temp;
//	temp = (float)temp/10;
	printf("at+mqttpub=0,\"/sys/ioiec5qmwli/qogohhgwqpsqd4sbgewa/thing/event/property/post\",\"{\\\"params\\\":{\\\"temperature\\\":%d}}\",1,0\r\n",num);	
}

esp8266.h

#ifndef _esp8266_h
#define _esp8266_h
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
	void esp8266_init(void);
	void mqtt_tx_temperature(u16 num);
#endif

3、主函数部分

仅需要对串口以及esp8266部分进行初始化即可!

main.c

//	 
//本程序只供学习使用,未经作者许可,不得用于其它任何用途
//
//  文 件 名   : main.c
//  版 本 号   : v2.0
//  作    者   : 无尽的苍穹
//  生成日期   : 2023-5-11
//  最近修改   : 
//  功能描述   :演示例程(stm32f103系列)
//******************************************************************************/
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "esp8266.h"

int main(void)
{	
	delay_init();
	uart_init(115200);  //串口初始化
	esp8266_init();		  //esp初始化
	while(1)
	{
        mqtt_tx_temperature(33);
    }
			
}

 大家可以根据自己需求进行二开。

五、总结

        从开始决定攻克esp8266到结束,总计耗时接近两天时间,踩了无数的坑,几乎踩便了每一个坑,写文章的过程中,也在不停的踩坑,通过这篇文章希望能够帮助更多的小白能够少走弯路,加油!!!

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