【智能家居入门2】（MQTT协议、微信小程序、STM32、ONENET云平台）-编程知识

此篇智能家居入门与前两篇类似，但是是使用MQTT协议接入ONENET云平台，实现微信小程序与下位机的通信，这里相较于使用http协议的那两篇博客，在主程序中添加了独立看门狗防止程序卡死和服务器掉线问题。后续还有使用MQTT协议连接MQTT服务器的智能家居项目。

- 前言
- 一、硬件模块
- 二、连接服务器测试
- 三、两个协议的对比分析
- - 1、代码结构上：
  - 2、获取服务器数据上：
  - 3、架构上：
- 四、下位机主要代码
- - 1、接收并解析云平台下发数据：
  - 2、传感器数据上云：
- 五、微信小程序主要代码
- - 1、index.js
  - 2、index.wxml
- 六、源码获取

前言

这里给出前两篇使用http协议博客的网址：
①实现数据上云：https://blog.csdn.net/m0_71523511/article/details/135892908
②实现小程序控制下位机：https://blog.csdn.net/m0_71523511/article/details/135907645
在第二篇的博客结尾提出了服务器经常掉线的问题，使用别人编写好的心跳包也没用，因为程序一直卡死在重连中，所以也可以参照本篇的解决办法：加上独立看门狗，隔一段时间喂狗，如果超过时间没喂狗，说明程序多半卡死，此时看门狗处理逻辑中执行初始化esp8266和连接服务器的操作。
③独立看门狗：https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn/?p=46&spm_id_from=pageDriver&vd_source=2a10d30b8351190ea06d85c5d0bfcb2a
④由于使用到了MQTT协议，想深入了解源码的话可以看看之前的的博客，对MQTT协议进行详解：https://blog.csdn.net/m0_71523511/article/details/135905690

一、硬件模块

1、0.96寸OLED液晶显示屏
2、DHT11温湿度传感器
3、继电器
4、小风扇、小水泵
5、MQ-4、MQ-9
6、esp8266-01s或者esp-12f
7、JLink下载器
8、STM32F103C8T6
大部分在上面说的第一篇博客中有介绍，这里介绍一下继电器、小风扇、小水泵：
①继电器：
由于单片机的io口无法直接驱动小风扇和水泵，这里用继电器充当开关，使用继电器驱动小风扇和小水泵运动。
在这里插入图片描述输入端口：外接5V电源，黑色跳帽可以控制继电器是高电平触发还是低电平触发。
输出端口：从左往右看，分别是NO1/NO2,COM1/COM2,NC1/NC2，代表常开，公共端，常闭三种状态。
继电器的两种状态，开和关，当继电器触发时，为打开状态，NOn口就会被使能，当继电器为关闭状态时，NCn口就会被使能，中间作为公共端连接输出。

硬件连线：
继电器输出端：小风扇红黑两根线子，红线接入继电器的NO1/NO2口，继电器的COM1/COM2拿一根公母杜邦线引出来接入5V电源，小风扇的黑线接STM32的GND口。
在这里插入图片描述
继电器输入端：

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_51868810/article/details/127792611

②小风扇、小水泵：
这两个小东西就只有电源线和底线，给5v输入即可转动起来：
在这里插入图片描述

二、连接服务器测试

如果想单独先使用esp8266测试是否能正常与服务器通信的话可以参考这篇博客，不会创建产品也可以看：
https://blog.csdn.net/m0_71523511/article/details/135887108
需要注意的点：
①创建产品时要选择MQTT协议那个目录下进行创建
②AT指令中的IP地址和端口号要换成：183.230.40.39 6002
③需要记住的有：产品ID、鉴权信息（创建产品时自己填写的）、Master-APIkey、设备ID

三、两个协议的对比分析

1、代码结构上：

相较于使用http协议连接onenet，使用mqtt协议需要多几个源文件：onenet.c、cJSON.c、MqttKit.c。
①onenet.c是与onenet平台的数据交互接口层，通过调用MqttKit.c和esp8266.c中的库函数实现与云平台的通信，
②MqttKit.c是MQTT协议库，是MQTT协议最底层，由onenet.c进行调用。前面两个都是大神张继瑞开源。
③cJSON.c是一个用于处理JSON数据格式的轻量级C语言库，JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，常用于在不同系统之间传输和存储数据。在对云平台下发数据进行解析时会用到（onenet.c）。
在这里插入图片描述

2、获取服务器数据上：

******使用http协议和MQTT协议连接onenet，最大的不同就是获取onenet云平台数据的方式：
http协议：直接构建HTTP请求报文并调用esp8266_send_data函数发送HTTP请求，并获取返回的字符串。
mqtt协议：不主动发送请求，使用ESP8266_WaitRecive函数等待，如果云平台有数据下发，那就存起来当作变量传入OneNet_RevPro函数，进行消息解析。

3、架构上：

在这里插入图片描述
"请求/响应"和"发布/订阅"是两种不同的通信模式，它们在系统架构和通信方式上有所不同。
①请求/响应：
特点：在请求/响应模式中，通信的一方发送请求，而另一方回复响应。通信是单向的，有一个明确的请求者和一个响应者。
用途：这种模式常见于客户端和服务器之间的通信。客户端发送请求，服务器处理请求并返回相应的响应。
②发布/订阅：
特点：在发布/订阅模式中，消息的发布者将消息发送到一个主题（topic），而订阅者可以选择订阅特定主题以接收相关消息。通信是多对多的，发布者和订阅者之间是松耦合的。
用途：这种模式常见于事件驱动系统、消息中间件和实时数据更新场景。发布者发布消息到主题，所有订阅该主题的订阅者都会收到消息。
由以上分析很容易得出一个结论：在做环境信息检测这种实时数据更新的项目上，使用MQTT协议更具优势。

四、下位机主要代码

1、接收并解析云平台下发数据：

主循环中使用以下代码接收并跳转：

		dataPtr = ESP8266_GetIPD(10);if(dataPtr != NULL){timeCount = 0;OneNet_RevPro(dataPtr);}

接收到数据后跳转至onenet.c的OneNet_RevPro函数中进行mqtt数据包(报文)解包和数据解析：

void OneNet_RevPro(unsigned char *cmd)
{MQTT_PACKET_STRUCTURE mqttPacket = {NULL, 0, 0, 0};								//协议包char *req_payload = NULL;char *cmdid_topic = NULL;unsigned short req_len = 0;unsigned char type = 0;short result = 0;char *dataPtr = NULL;char numBuf[10];int num = 0;cJSON *json , *json_value;cJSON *json1, *json_value1;cJSON *json2, *json_value2;type = MQTT_UnPacketRecv(cmd);switch(type){case MQTT_PKT_CMD:															//命令下发OLED_Refresh_Line("jinru111");result = MQTT_UnPacketCmd(cmd, &cmdid_topic, &req_payload, &req_len);	//解出topic和消息体if(result == 0){//打印收到的信息printf(  "cmdid: %s, req: %s, req_len: %d\r\n", cmdid_topic, req_payload, req_len);// 对数据包req_payload进行JSON格式解析json = cJSON_Parse(req_payload);if (!json)//如果json内容为空，则打印错误信息printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr());else{json_value = cJSON_GetObjectItem(json , "LED0");//提取对应属性的数值if((json_value->valueint)==1){GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);	}else if((json_value->valueint)==0)			GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);	}//开关风扇json1 = cJSON_Parse(req_payload);if (!json1)printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr());else{json_value1 = cJSON_GetObjectItem(json1 , "feng");if((json_value1->valueint)==1)GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);	else if((json_value1->valueint)==0)GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);	}//开关水泵json2 = cJSON_Parse(req_payload);if (!json2)printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr());else{json_value2 = cJSON_GetObjectItem(json2 , "shui");if((json_value2->valueint)==1){GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);	}else if((json_value2->valueint)==0)GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);	}if(MQTT_PacketCmdResp(cmdid_topic, req_payload, &mqttPacket) == 0)	//命令回复组包{printf( "Tips:	Send CmdResp\r\n");ESP8266_SendData(mqttPacket._data, mqttPacket._len);			//回复命令MQTT_DeleteBuffer(&mqttPacket);									//删包}cJSON_Delete(json);//释放位于堆中cJSON结构体内存cJSON_Delete(json1);}break;case MQTT_PKT_PUBACK:														//发送Publish消息，平台回复的Ackif(MQTT_UnPacketPublishAck(cmd) == 0)//printf(  "Tips:	MQTT Publish Send OK\r\n");break;default:result = -1;break;}ESP8266_Clear();									//清空缓存if(result == -1)return;dataPtr = strchr(req_payload, ':');					//搜索'}'if(dataPtr != NULL && result != -1)					//如果找到了{dataPtr++;while(*dataPtr >= '0' && *dataPtr <= '9')		//判断是否是下发的命令控制数据{numBuf[num++] = *dataPtr++;}numBuf[num] = 0;num = atoi((const char *)numBuf);				//转为数值形式}if(type == MQTT_PKT_CMD || type == MQTT_PKT_PUBLISH){MQTT_FreeBuffer(cmdid_topic);MQTT_FreeBuffer(req_payload);}
}

2、传感器数据上云：

主函数中读取传感器数值，每隔一段时间上传：

		else if(timeCount >= 100)	//发送间隔{DHT11_Read_Data(&tempValue,&humidity);gas = AD_GetValue(ADC_Channel_2);ranqi = AD_GetValue(ADC_Channel_3);delay_ms(10);OneNet_SendData();//发送数据给onenetESP8266_Clear();	timeCount = 0;}

调用OneNet_SendData发送数据，在OneNet_SendData函数中又调用OneNet_FillBuf函数将要发送的数据拼接起来。

unsigned char OneNet_FillBuf(char *buf)
{char text[32];//LED0_FLAG=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12);//读取LED的开关状态（即对应引脚的）//LED1_FLAG=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13);memset(text, 0, sizeof(text));strcpy(buf, ",;");memset(text, 0, sizeof(text));sprintf(text, "Tempreture,%d;",tempValue);strcat(buf, text);memset(text, 0, sizeof(text));sprintf(text, "Humidity,%d;", humidity);strcat(buf, text);memset(text, 0, sizeof(text));sprintf(text, "tianranqi,%d;", gas);strcat(buf, text);memset(text, 0, sizeof(text));sprintf(text, "keranqiti,%d;", ranqi);strcat(buf, text);printf("buf_mqtt=%s\r\n",buf);return strlen(buf);}//==========================================================
//	函数名称：	OneNet_SendData
//
//	函数功能：	上传数据到平台
//
//	入口参数：	type：发送数据的格式
//
//	返回参数：	无
//
//	说明：		
//==========================================================
void OneNet_SendData(void)
{MQTT_PACKET_STRUCTURE mqttPacket = {NULL, 0, 0, 0};												//协议包char buf[128];short body_len = 0, i = 0;//printf( "Tips:	OneNet_SendData-MQTT\r\n");memset(buf, 0, sizeof(buf));//清空数组内容body_len = OneNet_FillBuf(buf);																	//获取当前需要发送的数据流的总长度if(body_len){if(MQTT_PacketSaveData(DEVID, body_len, NULL, 5, &mqttPacket) == 0)							数据点上传组包，将数据封装成mqtt协议所要求的数据包格式{{for(; i < body_len; i++)mqttPacket._data[mqttPacket._len++] = buf[i];ESP8266_SendData(mqttPacket._data, mqttPacket._len);									//上传数据到平台printf( "Send %d Bytes\r\n", mqttPacket._len);MQTT_DeleteBuffer(&mqttPacket);															//删包}else{printf(  "WARN:	EDP_NewBuffer Failed\r\n");}}}

五、微信小程序主要代码

在这里插入图片描述
图中圈起来的地方需要根据自己的数据进行填写，在下面的调试信息栏可以看到有数据上传，查看数据流即可：

1、index.js

主要是增加了控制风扇和水泵的代码：

feng_kai:function(){//按钮发送命令控制硬件wx.request({url:'https://api.heclouds.com/cmds?device_id=1108129261',header: {'content-type': 'application/json','api-key':'nV4Cso3uQMZR2EGQQiY49MRCfx8='},method: 'POST',data:{"feng":1},success(res){console.log("成功",res.data)},fail(res){console.log("失败",res)}})
},feng_guan:function(){//按钮发送命令控制硬件wx.request({url:'https://api.heclouds.com/cmds?device_id=1108129261',header: {'content-type': 'application/json','api-key':'nV4Cso3uQMZR2EGQQiY49MRCfx8='},method: 'POST',data:{"feng":0},success(res){console.log("成功",res.data)},fail(res){console.log("失败",res)}})
},shui_kai:function(){//按钮发送命令控制硬件wx.request({url:'https://api.heclouds.com/cmds?device_id=1108129261',header: {'content-type': 'application/json','api-key':'nV4Cso3uQMZR2EGQQiY49MRCfx8='},method: 'POST',data:{"shui":1},success(res){console.log("成功",res.data)},fail(res){console.log("失败",res)}})
},shui_guan:function(){//按钮发送命令控制硬件wx.request({url:'https://api.heclouds.com/cmds?device_id=1108129261',header: {'content-type': 'application/json','api-key':'nV4Cso3uQMZR2EGQQiY49MRCfx8='},method: 'POST',data:{"shui":0},success(res){console.log("成功",res.data)},fail(res){console.log("失败",res)}})
},

需要注意的是这里的url需要更换成：‘https://api.heclouds.com/cmds?device_id=11081xxxxxx’，并且文件开头的apikey和设备号也要换成自己的。

2、index.wxml

最后加上：

<button type="primary" style="margin-top: 20px;" bindtap="feng_kai">开风扇</button>
<button type="warn" bindtap="feng_guan">关风扇</button><button type="primary" style="margin-top: 20px;" bindtap="shui_kai">开水泵</button>
<button type="warn" bindtap="shui_guan">关水泵</button>