单片机智能家居的升级——物联网智能家居

分手后的思念是犯贱 2022-06-03 03:45 324阅读 0赞

之前做过一个[基于51和STM32的无线射频智能家居][51_STM32]，是采用2.4G无线射频模块将51采集的数据发送至STM32显示，但那个仅仅只是短距离通信，它的实用性不怎么强，之后有想过将之补充一下，做一个物联网的智能家居。

前段时间，接触到了一些开源服务器，Yeelink、传感云和乐联网等等，然后就有个想法，升级一下我的智能家居项目，刚开始打算使用Yeelink，但是网络调试的时候一直无法连接到Yeelink的服务器，最终选择了乐联网。单片机端选用了ESP8266无线通信模块，将ESP8266设置为Station模式，就可以作为无线网卡去访问服务器。

# ESP8266模块： #

本次实验采用的是ESP-01S模块，其图片如下：    引脚图如下：

![SouthEast][]      ![SouthEast 1][]

TX：串口写  
GND：接地  
CH\_PD：高电平为可用，低电平为关机  
GPIO2：可悬空  
RST：重置，可悬空  
GPIO0：上拉为工作模式，下拉为下载模式，可悬空  
VCC：3.3V（切不可接5V，烧片）  
RX：串口读

## 8266接线示意： ##

![SouthEast 2][]

ESP8266的串口默认波特率为115200，mega也可直接接RX0/TX0，为调试方便起见，本文中RX0/TX0留做调试窗口，用RX1/TX1和芯片交互。如果是UNO，如果要看调试信息，只能增加一个软串口。

## STM32串口控制8266： ##

本次实验采用的是STM32F429开发板，采集到温湿度的信息后，将数据通过8266发送到乐联网服务器，然后可以通过手机APP或者微信公众号去查看具体数据信息。

首先是STM32端串口的配置：

//引脚定义
    /*******************************************************/
    #define DEBUG_USART                             USART1
    #define DEBUG_USART_CLK                         RCC_APB2Periph_USART1
    
    #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT                GPIOA
    #define DEBUG_USART_RX_GPIO_CLK                 RCC_AHB1Periph_GPIOA
    #define DEBUG_USART_RX_PIN                      GPIO_Pin_10
    #define DEBUG_USART_RX_AF                       GPIO_AF_USART1
    #define DEBUG_USART_RX_SOURCE                   GPIO_PinSource10
    
    #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT                GPIOA
    #define DEBUG_USART_TX_GPIO_CLK                 RCC_AHB1Periph_GPIOA
    #define DEBUG_USART_TX_PIN                      GPIO_Pin_9
    #define DEBUG_USART_TX_AF                       GPIO_AF_USART1
    #define DEBUG_USART_TX_SOURCE                   GPIO_PinSource9
    /************************************************************/
    
    //串口波特率
    #define DEBUG_USART_BAUDRATE                    115200

void Debug_USART_Config(void)
    {
      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
      USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    		
      RCC_AHB1PeriphClockCmd( DEBUG_USART_RX_GPIO_CLK|DEBUG_USART_TX_GPIO_CLK, ENABLE);
    
      /* 使能 UART 时钟 */
      RCC_APB2PeriphClockCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
      
      /* 连接 PXx 到 USARTx_Tx*/
      GPIO_PinAFConfig(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT,DEBUG_USART_RX_SOURCE, DEBUG_USART_RX_AF);
    
      /*  连接 PXx 到 USARTx__Rx*/
      GPIO_PinAFConfig(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT,DEBUG_USART_TX_SOURCE,DEBUG_USART_TX_AF);
    
      /* 配置Tx引脚为复用功能  */
      GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
      GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_PIN  ;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    
      /* 配置Rx引脚为复用功能 */
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_PIN;
      GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    			
      /* 配置串DEBUG_USART 模式 */
      USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
      USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
      USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
      USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
      USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
      USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
      USART_Init(DEBUG_USART, &USART_InitStructure); 
      USART_Cmd(DEBUG_USART, ENABLE);
    }
    
    void Send_Buf(char *buf) 
    {
    	while(*buf)
    	{
    		while( USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!= SET){}	
    		USART_SendData(USART1,*buf++);
    	}
    }

这样便把串口的端口配置好了，接下来就是去向串口发送AT指令，配置8266为station模式，即客户端模式：

void Set_AP_MODE()
    {
    	Send_Buf("AT+CWMODE=1\r\n");     //设置客户端模式
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Send_Buf("AT+RST\r\n");         //重启8266
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Send_Buf("AT+CWJAP=\"Nubia Z17s\", \"hujianfei\"\r\n");     //连接我的热点，或者其他无线网都可以
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Send_Buf("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"tcp.lewei50.com\",9960\r\n");  //访问乐联网服务器tcp.lewei50.com，端口为9960
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Send_Buf("AT+CIPMODE=1\r\n");                         //开启透传模式
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Send_Buf("AT+CIPSEND\r\n");                          //准备模块与电脑进行互传数据
    	Delay(0xFFFFFF);
    	Delay(0xFFFFFF);
    }

全部初始化好之后就可以发送数据了：

int main(void)
    {	
        /*初始化USART，配置模式为 115200 8-N-1*/
        Debug_USART_Config(); 
    	/* 系统定时器初始化 */
    	SysTick_Init();	
    	/* DHT11初始化 */
    	DHT11_GPIO_Config();
    	/*设置8266模式*/
    	Set_AP_MODE();
    	
    	while(1)
    	{
    		/*调用DHT11_Read_TempAndHumidity读取温湿度，若成功则输出该信息*/
    		if( Read_DHT11 ( & DHT11_Data ) == SUCCESS)
    		{
    			Send_Buf("{\"method\":\"update\",\"gatewayNo\": \"02\",\"userkey\":\"6512f82832f441f9aa5a8bc55509016e\"}&^!\r\n");
    			Delay(0xFFFFFF);
    			Delay(0xFFFFFF);
    			sprintf(e, "{\"method\":\"upload\",\"data\":[{\"Name\":\"H1\",\"Value\":\"%d.%d\"},{\"Name\":\"T1\",\"Value\":\"%d.%d\"}]}&^!\r\n", DHT11_Data.humi_int,DHT11_Data.humi_deci,DHT11_Data.temp_int,DHT11_Data.temp_deci);
    			Send_Buf(e);
    			Delay(0xFFFFFF);
    			Delay(0xFFFFFF);
    		}		
    		else
    		{
    		  //printf("Read DHT11 ERROR!\r\n");
    		}
    		Delay_ms(50);
    	} 
    }

这便是单片机端的驱动代码。接下来讲一下乐联网的访问接口，具体详细的教程可以上网查，也可以阅读 [此博客][Link 1]。

本文主要介绍一下上传数据是用到的网络调试步骤。

# 乐联网服务器网络调试 #

## 第一步，下载网络调试助手 ##

本次实验采用的是安信可科技的网络调试助手，可以[点此下载][Link 2]：

![Image 1][]

![SouthEast 3][]

## 第二步，创建连接 ##

将乐联网的IP地址和端口号正确填入点击创建即可：

![SouthEast 4][]

## 第三步，向服务器发送请求 ##

这一步向服务器发送连接的请求，将自己注册的uerkey和网关号等等发送给服务器，服务器操作成功会发送ok回来：

![SouthEast 5][]

## 第四步，更改服务器端传感器数据 ##

首先在乐联网个人中心里面创建过设备和传感器，确定好传感器的名称，此步骤将传感器数据更改即可。

![SouthEast 6][]

以上即为网络调试的部分，刚开始将网络调试通过，然后就开始着手将网络调试的步骤通过单片机串口实现即可。在STM32的mian程序中，即时以上步骤的具体实现。

本次实验采用STM32F429芯片，实验代码可以提供参考：https://pan.baidu.com/s/1c28lgPU

[51_STM32]: http://blog.csdn.net/hjf161105/article/details/73477820
[SouthEast]: https://img-blog.csdn.net/20171217212535659?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvaGpmMTYxMTA1/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast
[SouthEast 1]: /images/20220603/16e11d1d39f2470a90c811bd0a6a7ead.png
[SouthEast 2]: /images/20220603/9eb018eac60545efa1a8c38fad21e254.png
[Link 1]: http://blog.csdn.net/GOGOmusic/article/details/53020207
[Link 2]: http://wiki.ai-thinker.com/_media/tools/tcpudpdbg.zip
[Image 1]: 
[SouthEast 3]: /images/20220603/4aeaca7f29bf4fb99f185dbbe7425447.png
[SouthEast 4]: /images/20220603/b97444491269462195bfa433a05d12b0.png
[SouthEast 5]: /images/20220603/4f0e06578b7e45278fc8e95524a57134.png
[SouthEast 6]: /images/20220603/13bf3d078ca0449ab555b657291fc7fd.png