一、環境介紹
程式設計軟體: keil5
主要MCU: STM32F103C8T6
WIFI: ESP8266
協定: MQTT
完整項目源碼下載下傳位址:
https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/19137788二、前言
這裡的 WIFI型号不重要、主要MCU不重要,連接配接的物聯網平台也不重要。
要完成本章節的内容,隻要會熟悉某款單片機的程式設計、了解基本的網絡程式設計,明白MQTT協定、能讀懂每個物聯網雲平台的幫助文檔都可以完成最終的效果。

三、功能介紹
前面有幾篇内容都介紹了如何使用在騰訊物聯網平台建立裝置,完成微信小程式與裝置進行互動;這些裝置代碼裡的連接配接的WIFI名稱和密碼都是固定,隻能通過每次修改程式、編譯、下載下傳才能更改。一個正常的物聯網智能裝置,這樣操作肯定是不合理的,是以這篇内容就完成如何使用微信小程式一鍵配網,完成裝置的WIFI切換、連接配接。
現在我們購買的智能裝置都有自己的配網方式,比如: 小米的很多裝置,小愛音箱,攝像頭,掃地機器人等。這些裝置買回來之後,使用者可以參考說明書,完成對裝置的配置,讓裝置連接配接上家裡的WIFI,完成網絡連接配接。
本次我以智能鎖為産品模型,在騰訊物聯網平台建立一個裝置,使用STM32F103系統闆+ESP8266+LED燈完成智能鎖産品的模拟開發;使用者裝置端可以按下指定的按鍵進入配網模式,打開騰訊官方的微信小程式,掃描産品二維碼,根據步驟完成對裝置的配網操作。
騰訊物聯網支援了好幾種配網模式,我這裡選擇的是“softAP”模式來完成配網操作。
softAP 模式配網的原理介紹: 正常情況下我們買回來的新裝置内部是沒有我們自己家WIFI的資訊的,也就是說這個裝置上電之後自己不知道該連接配接哪一個WIFI;這時我們就需要想辦法把我們自己家裡的WIFI名稱、WIFI密碼告訴這個裝置,這個裝置就可以去連接配接了。 那問題是怎麼去告訴裝置這些資訊? 裝置一般都有進入配網模式的按鈕,進入配網模式之後,會将裝置内部的WIFI設定成“softAP”模式,也就是裝置自己會建立一個WIFI熱點出來并建立UDP伺服器監聽連接配接,這時我們打開騰訊官方的微信小程式,按照指引去連接配接這個WIFI,連上之後,微信小程式會通過UDP協定将WIFI的配置資訊傳輸給裝置WIFI,裝置WIFI收到之後,再切換模式為STA模式,去連接配接目标WIFI,連接配接成功之後,登入雲平台,綁定裝置,完成配網。 這其中的互動協定,後面再細說。
四、在騰訊雲平台上建立智能鎖
本章節隻會展示幾個關鍵步驟,如果之前沒有使用過騰訊物聯網雲平台可以參考這裡學習一遍:
https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/116902653儲存之後,打開微信小程式“騰訊連連”,掃描右下角的這個二維碼,進行配網,完成裝置添加。(一般正常産品,會将這個二維碼列印出來,貼在裝置上,友善使用者掃描)
(提示: 做這一步,要先設計好裝置端的程式,裝置上電能正常的運作,才能做)
五、STM32裝置端代碼--這才是核心
關于配網的流程,在騰訊官網有詳細介紹,看這裡:
https://cloud.tencent.com/document/product/1081/48404#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include <string.h>
#include "timer.h"
#include "bluetooth.h"
#include "esp8266.h"
#include "mqtt.h"
/*
智能鎖(自己的裝置)
MQTT伺服器位址: 106.55.124.154
MQTT伺服器端口: 1883
MQTT用戶端ID: 3XM7FNOG4Llock
MQTT使用者名: 3XM7FNOG4Llock;12010126;F8Q4P;1624710719
MQTT登入密碼: 5d87e9a5bf8ae6295493c263b91aaebc4311f3e95763efe7f31be76c8578f9ec;hmacsha256
訂閱主題: $thing/down/property/3XM7FNOG4L/lock
釋出主題: $thing/up/property/3XM7FNOG4L/lock
釋出消息: {"method":"report","clientToken":"123","params":{"lock":1}}
*/
#define SERVER_IP "106.55.124.154"//伺服器IP
#define SERVER_PORT 1883 //端口号
#define CONNECT_WIFI "_CMCC-Cqvn" //将要連接配接的路由器名稱 --不要出現中文、空格等特殊字元
#define CONNECT_PASS "_99pu58cb" //将要連接配接的路由器密碼
//騰訊物聯網伺服器的裝置資訊
#define MQTT_ClientID "3XM7FNOG4Llock"
#define MQTT_UserName "3XM7FNOG4Llock;12010126;F8Q4P;1624710719"
#define MQTT_PassWord "5d87e9a5bf8ae6295493c263b91aaebc4311f3e95763efe7f31be76c8578f9ec;hmacsha256"
//訂閱與釋出的主題
#define SET_TOPIC "$thing/down/property/3XM7FNOG4L/lock" //訂閱
#define POST_TOPIC "$thing/up/property/3XM7FNOG4L/lock" //釋出
//微信小程式配網資料訂閱與釋出
#define SET_WEIXIN_TOPIC "$thing/down/service/3XM7FNOG4L/lock"//訂閱
#define POST_WEIXIN_TOPIC "$thing/up/service/3XM7FNOG4L/lock"//釋出
char mqtt_message[200];//上報資料緩存區
int main()
{
u32 time_cnt=0;
u32 i;
u8 key;
u8 stat=0;
//1.初始化需要使用的硬體
LED_Init();
BEEP_Init();
KEY_Init();
//2. 初始化序列槽1(列印調試資訊)與序列槽3(與WIFI通信)
USART1_Init(115200);
TIMER1_Init(72,20000); //逾時時間20ms
USART3_Init(115200);//序列槽-WIFI
TIMER3_Init(72,20000); //逾時時間20ms
USART1_Printf("正在初始化WIFI請稍等.\n");
//3. 檢測WIFI硬體
while(1)
{
//如果硬體有問題. 蜂鳴器以300ms的頻率報警
if(ESP8266_Init())
{
delay_ms(300);
BEEP=!BEEP;
USART1_Printf("ESP8266硬體檢測錯誤.\n");
}
else
{
BEEP=0; //關閉蜂鳴器
break; //硬體沒有問題. 退出檢測
}
}
//4. 上電如果檢測到S2按鍵按下就表示需要進入配網狀态
if(KEY_S2)
{
delay_ms(100);
if(KEY_S2)
{
while(1)//連接配接伺服器
{
printf("進入配網模式.....\n");
BEEP=1;
delay_ms(100);
BEEP=0;
//清除之前的WIFI連接配接資訊(連接配接個無效的WIFI),防止預設連接配接上 上次的WIFI,導緻配網錯誤
ESP8266_SendCmd("AT+CWJAP=\"666\",\"12345678\"\r\n");
delay_ms(200);
stat=Esp8266_STA_TCPclinet_Init((u8 *)SERVER_IP,SERVER_PORT);
if(stat==0 || stat==0x80)break;
delay_ms(500);
printf("stat=%d\r\n",stat);
}
}
else
{
stat=0xFF;
}
}
else
{
stat=0xFF;
}
//連接配接預設WIFI
if(stat==0xFF)
{
printf("連接配接預設的WIFI.\n");
//非加密端口
USART1_Printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(CONNECT_WIFI,CONNECT_PASS,SERVER_IP,SERVER_PORT,1));
}
//2. MQTT協定初始化
MQTT_Init();
//3. 連接配接OneNet伺服器
while(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord))
{
USART1_Printf("伺服器連接配接失敗,正在重試...\n");
delay_ms(500);
}
USART1_Printf("伺服器連接配接成功.\n");
//3. 訂閱主題
if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1))
{
USART1_Printf("主題訂閱失敗.\n");
}
else
{
USART1_Printf("主題訂閱成功.\n");
}
if(stat==0x80)//進入配網模式需要給微信小程式傳回token值
{
//訂閱微信topic
if(MQTT_SubscribeTopic(SET_WEIXIN_TOPIC,0,1))printf("訂閱失敗\r\n");
//傳回平台資料,告知微信連連連接配接伺服器成功
snprintf(mqtt_message,sizeof(mqtt_message),"{\"method\":\"app_bind_token\",\"clientToken\":\"client-1234\",\"params\": {\"token\":\"%s\"}}",esp8266_info.token);
MQTT_PublishData(POST_WEIXIN_TOPIC,mqtt_message,0);
//Smart_home{"method":"app_bind_token_reply","clientToken":"client-1234","code":0,"status":"success"} 配網成功後微信小程式傳回資料
}
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key==2)
{
time_cnt=0;
sprintf(mqtt_message,"{\"method\":\"report\",\"clientToken\":\"123\",\"params\":{\"lock\":1}}");
MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
USART1_Printf("開鎖.\r\n");
}
else if(key==3)
{
time_cnt=0;
sprintf(mqtt_message,"{\"method\":\"report\",\"clientToken\":\"123\",\"params\":{\"lock\":0}}");
MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
USART1_Printf("關鎖\r\n");
}
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
for(i=0;i<USART3_RX_CNT;i++)
{
USART1_Printf("%c",USART3_RX_BUFFER[i]);
}
//關鎖
if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"\"lock\":0"))
{
LED4=1;
}
//開鎖
else if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"\"lock\":1"))
{
LED4=0;
}
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
}
//定時發送心跳包,保持連接配接
delay_ms(10);
time_cnt++;
if(time_cnt==500)
{
LED1=!LED1;
MQTT_SentHeart();//發送心跳包
time_cnt=0;
}
}
}
ESP8266的核心代碼:
//存放ESP8266的詳細資訊
struct ESP8266 esp8266_info;
/*SoftAP配網*/
u8 ESP8266_SoftAP_MOde(void)
{
u8 token[]="{\"cmdType\":2,\"productId\":\"3XM7FNOG4L\",\"deviceName\":\"lock\",\"protoVersion\":\"2.0\"}\r\n";//連接配接狀态資訊
char *p=NULL;
char data[256];
char buff[100];
u8 i=0;
u32 time1=0,time2=0;
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
while(1)
{
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
printf("rx=%s",USART3_RX_BUFFER);
//+IPD,97,192.168.4.2,52021:{"cmdType":1,"ssid":"wbyq_wifi","password":"12345678","token":"df4a4c90abee98c9a443ae8ffd8cc16b"
p=strstr((char *)USART3_RX_BUFFER,"+IPD");
if(p)
{
strcpy(data,p);//将接收到的資料拷貝一份儲存
p+=strlen("+IPD");
p+=1;
while(*p!=',' && *p!='\0')p++;
p++;//跳過字元',',擷取到IP位址起始位置
i=0;
//IP位址解析
while(*p!=',' && *p!='\0')
{
buff[i++]=*p++;
}
buff[i]='\0';
strcpy((char *)esp8266_info.esp8266_ip,buff);
//端口号解析
p++;
i=0;
while(*p!=':' && *p!='\0')
{
buff[i++]=*p++;
}
buff[i]='\0';
esp8266_info.esp8266_prot=atoi(buff);//字元串轉整數
//printf("ip=%s:%d\r\n",esp8266_info.esp8266_ip,esp8266_info.esp8266_prot);
printf("ret:%d\r\n",Esp8266_UDP_SendData((u8*)esp8266_info.esp8266_ip,esp8266_info.esp8266_prot,token));//上報連接配接狀态
}
ESP8266_GetData(data,(char *)esp8266_info.esp8266_name,"ssid");//WIFI名
ESP8266_GetData(data,(char *)esp8266_info.esp8266_key,"password");//密碼
ESP8266_GetData(data,(char *)esp8266_info.token,"token");//token資料,需要傳回給平台
printf("wifi_name:%s\r\n",esp8266_info.esp8266_name);
printf("wifi_key:%s\r\n",esp8266_info.esp8266_key);
printf("wifi_token:%s\r\n",esp8266_info.token);
LED1=1;
return 0;
}
delay_ms(1);
time1++;
time2++;
if(time2>=100)
{
time2=0;
LED1=!LED1;
}
if(time1>=1000*300)
{
LED1=1;
break;//逾時退出
}
}
return 1;
}
/*******************************************************************************************************************
**形參: wifi_name --WIFI名
** password --密碼
** remote_ip --遠端IP位址(255.255.255.255為廣播位址)
** remote_prot --遠端端口号
** localhost ---本地端口号
**傳回值:0 --成功,
** 其它值 --失敗
**示例:ESP8266_UDP_STA_Mode("360WIFI_123","12345678","172.20.7.2",10500,8080);
*********************************************************************************************************************/
u8 ESP8266_UDP_STA_Mode(u8 *wifi_name,u8 *password,u8 *remote_ip,u16 remote_prot,u16 localprot)
{
char buff[100];
USARTx_StringSend(USART3,"+++"); //退出透傳模式
delay_ms(1000);
printf("重新開機子產品.......\r\n");
USARTx_StringSend(USART3,"AT+RST\r\n");
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
printf("關回顯.......\r\n");
if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 2;
printf("設定為STA模式.......\r\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n"))return 3;
printf("連接配接WIFI.......\r\n");
snprintf(buff,sizeof(buff),"AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n",wifi_name,password);
if(ESP8266_SendCmd(buff))return 5;
printf("查詢IP.......\r\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIFSR\r\n"))return 6;
printf("建立UDP連接配接.....\r\n");
snprintf(buff,sizeof(buff),"AT+CIPSTART=\"UDP\",\"%s\",%d,%d,0\r\n",remote_ip,remote_prot,localprot);
if(ESP8266_SendCmd(buff))return 7;
printf("設定透傳.......\r\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMODE=1\r\n"))return 8;
printf("發送資料.......\r\n");
USARTx_StringSend(USART3,"AT+CIPSEND\r\n");
return 0;
}
/****************STA+TCPclinet初始化*************
**
**
const char *STA_TCPCLINET[]=
{
"AT\r\n",//測試指令
"ATE0\r\n",//關回顯
"AT+CWMODE=1\r\n",//設定STA模式
"AT+RST\r\n",//子產品複位
"ATE0\r\n",//關回顯
"AT+CWJAP=\"HUAWEIshui\",\"asdfghjkl12\"\r\n",//連接配接wifi
"AT+CIPMUX=0\r\n",//設定單連接配接
"AT+CIFSR\r\n",//查詢IP
"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.43.204\",8080\r\n",//連接配接伺服器
"AT+CIPMODE=1\r\n",//設定透傳模式
"AT+CIPSEND\r\n",//開始發送資料
};
傳回值: 0x7f --退出透傳模式失敗
** 0x80 --進入配網模式正常退出
** 0 --未進入配網模式正常退出
** 其他值 --異常退出
*****************************************************/
u8 Esp8266_STA_TCPclinet_Init(u8 *server_ip,u16 server_port)
{
char buff[100];
/*退出透傳模式*/
u8 i=0;
u8 stat=0;
u32 id;
for(i=0;i<5;i++)
{
USARTx_StringSend(USART3,"+++");//退出透傳模式
delay_ms(100);
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT\r\n","OK\r\n")==0)
{
i=0;
break;
}
}
if(i!=0)
{
printf("退出透傳模式失敗\r\n");
return 0x7f;
}
printf("1.子產品複位\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+RST\r\n","OK\r\n"))return 1;
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
printf("2.關回顯\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("ATE0\r\n","OK\r\n"))return 2;
if(ESP8266_GetWifi_Stat())//查詢WIFI連接配接狀态,未連接配接成功則進入配網模式
{
BEEP=1;
delay_ms(100);
BEEP=0;
delay_ms(100);
BEEP=1;
delay_ms(100);
BEEP=0;
stat=1;//進入配網模式标志位
//查詢IP位址
printf("3.設定模式AP\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CWMODE=2\r\n","OK\r\n"))return 3;
printf("4.設定IP位址\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPAP=\"192.168.4.1\",\"192.168.4.1\",\"255.255.255.0\"\r\n","OK"))return 4;
printf("4.設定熱點資訊\r\n");
id=*(vu32*)(0x1FFFF7E8);//使用STM32的ID作為WIFI名
snprintf((char *)esp8266_info.esp8266_name,sizeof(esp8266_info.esp8266_name),"wbyq_%d",id);
snprintf(buff,sizeof(buff),"AT+CWSAP=\"%s\",\"12345678\",1,4\r\n",esp8266_info.esp8266_name);
printf("wif_name:%s\r\n",esp8266_info.esp8266_name);
if(Esp8266_SendCmdCheckStat(buff,"OK\r\n"))return 5;
printf("5.顯示端口.......\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPDINFO=1\r\n","OK"))return 6;
printf("6.設定要連接配接的UDP\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPSTART=\"UDP\",\"192.168.4.255\",8266,8266,0\r\n","OK\r\n"))return 7;
printf("7.擷取微信小程式傳遞過來的熱點資訊\r\n");
if(ESP8266_SoftAP_MOde())return 8;
printf("8.設定模式STA\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CWMODE=1\r\n","OK\r\n"))return 9;
printf("9.子產品複位\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+RST\r\n","OK\r\n"))return 10;
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
printf("10.連接配接WIFI\r\n");
snprintf((char *)buff,sizeof(buff),"AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n",esp8266_info.esp8266_name,esp8266_info.esp8266_key);//字元串拼接
if(Esp8266_SendCmdCheckStat(buff,"WIFI GOT IP"))return 11;
}
printf("11.設定單連接配接\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPMUX=0\r\n","OK"))return 12;
snprintf(buff,sizeof(buff),"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",%d\r\n",server_ip,server_port);
// printf("buff:%s\r\n",buff);
printf("12.連接配接伺服器\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat(buff,"OK"))return 13;
printf("13.配置透傳模式\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPMODE=1\r\n","OK\r\n"))return 14;
printf("14.開始發送資料\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPSEND\r\n",">"))return 15;
if(stat)return 0x80;//進入配網模式并且正常退出
else return 0;//未進入配網模式,正常退出
}
/**************************擷取WIFI連接配接狀态資訊***************************/
u8 ESP8266_GetWifi_Stat(void)
{
u16 i=0;
u16 time=0;
u16 time2=0;
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
USARTx_StringSend(USART3,"AT+CWJAP?\r\n");//查詢WIFI連接配接狀态
while(1)
{
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
printf("rx=%s\r\n",USART3_RX_BUFFER);
if(strstr((char *)USART3_RX_BUFFER,"+CWJAP") || strstr((char *)USART3_RX_BUFFER,"WIFI GOT IP"))
{
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
LED1=1;
return 0;
}
else
{
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
memset(USART3_RX_BUFFER,0,sizeof(USART3_RX_BUFFER));
}
}
delay_ms(10);
i++;
time++;
time2++;
if(time>=1000)
{
time=0;
USARTx_StringSend(USART3,"AT+CWJAP?\r\n");
}
if(time2>=300)
{
LED1=!LED1;
time2=0;
}
if(i>=100*60)
{
LED1=1;
break;
}
}
return 1;
}