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【开源】APP+STM32+ESP8266+MQTT协议上云OneNET
简介: STM32+ESP8266通过MQTT协议将多传感器数据传输至OnenNet云平台,加入操作系统FreeRTOS进行多任务管理,增删模块和功能简单方便,提高开发效率,可以根据自己的需求快速增加其他传感器模块。基于上个版本改进,加入APP进行远程控制以及查看相关数据。
1.基于上一个freeRTOS版本改进,利用了mqtt协议的轻量性以及topic(主题)发布与订阅的特性。(上个版本没有topic订阅的功能,只是OneNET官方给的数据流接口,无法通过OneNET转发至个人APP)主要修改传感器数据上传报文的组织形式并加入订阅topic功能,设备控制部分简单修改
2.加入安卓手机APP进行远程控制,不再使用OneNET自带的应用管理,APP采用图形化编程,对只想快速制作APP的人来说非常友好(有APP制作简单教学)
3.两个版本,一个版本是多topic版(稍微稳定),一个是单topic版本(随便看看)
已知缺陷:
-
APP存在缺陷,有时候会收不到数据(云平台转发丢包占一定比例,程序应该也有问题,但具体问题暂时不清楚,仅供参考,欢迎各位指出问题)
-
偶尔出现esp8266连接不上网络的问题(包括路由器连接,STA设置),大概率接线问题,多复位几次;也可能已经连接上但是串口显示未连接,可以试试去掉wifi指令控制的返回值判定。
注:部分功能采用他人开源程序或在他人开源程序的基础上修改。
1. 相关连接
1.1 本项目相关连接
- github(源码):https://github.com/Mbwide/APP_ONENET_MQTT_MULT_TOPIC
- CSDN(图文解析):
- Bilibili(视频解析):https://www.bilibili.com/video/BV145411P7Bd
1.2 无APP原版连接(有如何在FreeRTOS操作系统中添加其他模块的教程,如传感器,LED任务)
- github(源码):https://github.com/Mbwide/MQTT_ONENET_ESP8266_STM32_FREERTOS
- CSDN(图文解析):https://blog.csdn.net/ssssadw/article/details/112754912
- Bilibili(视频解析):https://www.bilibili.com/video/BV1Hf4y1k7U3
1.3无操作系统简易版(旧版,有OneNET云平台设备创建和应用配置):
- github(源码):https://github.com/Mbwide/DHT11_ToOneNetByMqtt
- Bilibili(视频解析):https://www.bilibili.com/video/BV1Vi4y1w7U1
- CSDN(图文解析):https://blog.csdn.net/ssssadw/article/details/111584510?spm=1001.2014.3001.5501
1.4 开发工具连接
- APP开发网页连接:https://app.wxbit.com/
- mqtt测试软件连接:https://open.iot.10086.cn/doc/multiprotocol/book/develop/mqtt/device/doc-tool.html(Mqtt-device为测试软件,OneNET文档中心,该网址也包括mqtt接入协议详解)
2. 具体功能
- 基于嵌入式操作系统FreeRTOS进行多任务管理,增删模块和功能简单方便
- 采集光照强度,温度和湿度数据传输至云平台,云平台将数据转发至APP
- APP可以异地控制LED1的亮灭(通过OneNET云平台数据转发实现异地控制)
- APP可以异地控制LED2功能任务是否执行(通过OneNET云平台数据转发实现异地控制)
- 串口显示相关信息
3. 硬件环境
- 正点原子STM32F103RCT6(正点原子MiniSTM32)
- DHT11温湿度传感器
- BH1750(GY30)光照强度传感器
- ESP8266-01S无线模块
- 安卓手机
4. 接线(没改)
-
ESP8266-01S(5根线)
- RX PA2
- TX PA3
- 复位 PA4
- VCC 3V3
- GND GND
-
DHT11(3根线)
- DATA PA6
- VCC 3V3
- GND GND
-
BH1750(5根线)
- SCL PC12
- SDA PC11
- ADDR GND
- VCC 5V
- GND GND
-
LED
- LED1 PD2
- LED2 PA8
5. 云平台实例创建
见1.3无操作系统简易版(旧版,有OneNET云平台设备创建和应用配置,本文不再赘述)
Bilibili(视频解析):https://www.bilibili.com/video/BV1Vi4y1w7U1
平台设备由原来1个拓展为3个
1. MQTT的windows端测试软件(用于测试mqtt数据通信)
2. 安卓APP
3. STM32+ESP8266
6. 基础配置
6.1 OneNET云平台
6.2 APP应用管理
6.2.1APP界面
6.2.2 APP开发界面(部分)
- mqtt服务器URI: tcp://mqtt.heclouds.com:6002
- 设备—客户端标识
- 产品ID—用户名称
- Master-APIkey ----密码
6.3 串口数据
- 波特率根据自己需求修改(太慢偶尔出现乱码)
6.4 MQTT的windows端测试软件
要填的位置已经标红,如图所示
- 设备—DeviceID
- 产品ID—productID
- Master-APIkey ----AuthInfo
7. STM32+ESP8266源码详解(未添加额外文件)
本次代码改写目的是增强拓展性,降低开发难度,所以加入操作系统FreeRTOS进行多任务管理,降低模块(传感器,控制)间耦合性,增删模块和功能简单方便,提高开发效率
7.1 源码文件解析
- stm32f10x_it.c:中断处理函数
- FreeRTOSConfig.h:FreeRTOS配置头文件
- usart1.c:与串口住手通信
- usart2.c:与ESP8266通信
- timer3.c:定时器3中断用来发送心跳包(ping,用于保持和服务器连接,长时间没给服务器发送数据会被踢下线),2s和30s两种模式
- timer4.c:将串口2接收到的服务器数据依次存放在MQTT接收缓存数组中,50ms没有新数据收到执行
- control.c:处理传感器数据发送至队列及发送设备状态
- dht11.c:DHT11(温湿度传感器)驱动
- bh1750.c:BH1750(GY30,光照强度传感器)驱动
- wifi.c:esp8266的wifi驱动
- mqtt.c:mqtt协议处理相关函数
- FreeRTOS_CORE:freeRTOS功能核心
- FreeRTOS_PORTABLE:freeRTOS板级支持包,和芯片相关,包括接口和内存分配
7.2 服务器与wifi配置相关
/*-------------------------------------------------------------*/
/* WIFI网络与ONENET配置(配置) */
/*-------------------------------------------------------------*/
const char SSID[] = "PPP"; //路由器名称
const char PASS[] = "qaz123qaz"; //路由器密码
const char PRODUCTID[] = "394499"; //产品ID(改成自己的)
const char DEVICEID [] = "661126800"; //设备ID(改成自己的)
const char AUTHENTICATION[] = "123456"; //鉴权信息(改成自己的)
const char DATA_TOPIC_NAME[] = "$dp"; //topic,Onenet数据点上传topic(不用改)
const char SERVER_IP[] = "183.230.40.39";//存放服务器IP或域名(不用改)
const int SERVER_PORT = 6002; //存放服务器的端口号(不用改)
-
具体OneNET云平台设备创建和应用配置见:
1.3 无操作系统简易版(旧版,有OneNET云平台设备创建和应用配置,本文不再赘述)
Bilibili(视频解析):https://www.bilibili.com/video/BV1Vi4y1w7U1
7.3 topic与命令配置
- topic根据自己需求更改或者添加
- 控制设备命令根据需求更改或者添加
/*-------------------------------------------------------------*/
/* topic主题(配置) */
/*-------------------------------------------------------------*/
const char TEMP_TOPIC[] = "temp"; //温度topic
const char HUM_TOPIC[] = "hum"; //湿度topic
const char SUN_TOPIC[] = "sun"; //光照topic
const char APP_TOPIC[] = "app"; //要订阅app发布的tpoic
const char LOCAL_TOPIC[] = "local"; //发布本地控制模块状态topic
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 控制命令以及控制模块初始状态设置(配置) */
/*-------------------------------------------------------------*/
/* state[0]:LED1状态,O(不是零)为开启,X为关闭
* state[1]:LED2任务状态,O为任务就绪(执行),X为挂起(关闭)任务
* state[2] - state[4]: 保留
*/
char state[5] = "XOXXX"; //待发送的设备状态数据(超过5个要配置)
const char *CMD_APP_GET_STATE = "DEVSTA"; //APP发送的设备状态获取命令
const char *CMD_LED1ON = "LED1ON"; //LED1打开命令
const char *CMD_LED1OFF = "LED1OFF"; //LED1关闭命令
const char *CMD_LED2ON = "LED2ON"; //LED2任务运行命令
const char *CMD_LED2OFF = "LED2OFF"; //LED2任务挂起命令
7.5 源码框架
-
括号里有“配置”字样的部分是用户必须修改的部分(例程已经配置了LED控制,环境温湿度检测和光照强度监测)
-
红色部分为拓展功能模块需要独立编写或者修改的地方
红色虚线部分根据功能更改,设备控制(任务)需要更改创建MQTT命令缓冲处理任务,数据直接发送至串口发送缓冲区(减少延迟),传感器设备任务需要向消息队列发送传感器数据,经过传感器处理任务处理后发送至串口发送缓冲区
- 初始化功能模块:添加拓展模块的初始化函数
- 创建用户任务:添加拓展模块任务(传感器数据读取或设备控制)
- 创建MQTT命令缓冲处理任务:添加设备控制命令,并发送设备状态(如果添加传感器任务则无需修改)
- 创建其他模块任务:实现传感器数据采集功能或者设备控制相关功能,实现传感器数据采集功能时需要红色虚线部分,设备控制不需要(不需要向消息队列发送数据)。
-
要实现连接服务器时发送控制设备初始状态的功能需要在创建MQTT数据接收发送缓冲处理任务的connect成功部分添加数据发送函数
-
其他部分可根据实际需求修改
7.6 模块拓展
拓展传感器及控制设备详细演示见:
1.2 无APP原版连接(有如何在FreeRTOS操作系统中添加其他模块的教程,如传感器,LED任务)
Bilibili(视频解析):https://www.bilibili.com/video/BV1Hf4y1k7U3
- 传感器任务和上一版本大体相同,主要修改了将topic主题数据发送到消息队列的函数以及数据报文的组织形式(具体实现进行了封装,只需要调用特定函数)
- 添加传感器模块的流程如下
- 自定义光照强度传感器数据的topic
- 声明任务句柄(任务控制卡)及任务函数
- 在开始任务中创建任务
- 修改对应传感器任务,添加传感器驱动,发送的数据通过
send_data_to_queue_int(SUN_TOPIC, sun_light);
改成自己的topic和传感器数据
/*1. 自定义光照强度数据的topic*/
const char SUN_TOPIC[] = "sun"; //光照topic
/*2. 声明任务句柄及任务函数*/
//SUN任务,光照强度传感器
TaskHandle_t SUN_Task_Handler;
void my_sun_task(void *pvParameters);
/*3. 在开始任务中创建对应任务*/
//创建Sun任务,光照强度传感器
//任务创建函数参数;1.任务函数 2.任务名称 3.任务堆栈大小 3.传递给任务函数的参数 4.任务优先级(数值越大,优先级越高 8>2) 5.任务控制块
xTaskCreate(my_sun_task, "my_sun_task", 128, NULL, 3, &SUN_Task_Handler);
/*4. 光照强度传感器任务具体实现*/
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void my_sun_task(void *pvParameters) */
/*功 能:SUN任务,光照传感器(配置) */
/* 1.检测光照强度 */
/* 2.将光照强度数据放入传感器数据消息队列 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*其 他:服务器连接以及PING心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务, */
/* 否则挂起任务 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_sun_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
int sun_light; //定义一个变量,保存光照强度
//服务器连接以及ping心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务,否则挂起任务
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
sun_light = get_sunlight_value();
//将topic主题数据发送到消息队列,消息队列集中发送到服务器
send_data_to_queue_int(SUN_TOPIC, sun_light);
delay_ms(10 * 1000); //延时10s
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:send_data_to_queue_int(const char *laber, char *flag) */
/*功 能:向消息队列发送传感器数据,将由传感器数据消息队列处理理任 */
/* 务(固定)集中处理 */
/*参 数:1.const char *topic_name : topic主题 */
/* 2.int value :topic内容(传感器数据,char和int类型) */
/*返回值:无 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void send_data_to_queue_int(const char *topic_name, int value);
7.7 main.c源码及解析
/*------------------------------------------------------*/
/* */
/* 程序main函数,入口函数源文件 */
/* */
/*------------------------------------------------------*/
#include <stdlib.h>
#include "sys.h"
#include "delay.h" //包含需要的头文件
#include "usart1.h" //包含需要的头文件
#include "usart2.h" //包含需要的头文件
#include "timer3.h" //包含需要的头文件
#include "timer4.h" //包含需要的头文件
#include "FreeRTOS.h" //FreeRTOS配置头文件
#include "semphr.h" //信号量
#include "queue.h" //队列
#include "event_groups.h"//事件标志组
#include "wifi.h" //包含需要的头文件
#include "mqtt.h" //包含需要的头文件
#include "control.h" //包含需要的头文件 控制模块相关数据发送给服务器
#include "led.h" //包含需要的头文件 LED
#include "dht11.h" //包含需要的头文件 空气温湿度
#include "bh1750.h" //包含需要的头文件 光照传感器
/*-------------------------------------------------------------*/
/* WIFI网络与ONENET配置(配置) */
/*-------------------------------------------------------------*/
const char SSID[] = "PPP"; //路由器名称
const char PASS[] = "qaz123qaz"; //路由器密码
const char PRODUCTID[] = "394499"; //产品ID
const char DEVICEID [] = "661126800"; //设备ID
const char AUTHENTICATION[] = "123456"; //鉴权信息
const char SERVER_IP[] = "183.230.40.39"; //存放服务器IP或域名(不用改)
const int SERVER_PORT = 6002; //存放服务器的端口号(不用改)
/*-------------------------------------------------------------*/
/* topic主题(配置) */
/*-------------------------------------------------------------*/
const char TEMP_TOPIC[] = "temp"; //温度topic
const char HUM_TOPIC[] = "hum"; //湿度topic
const char SUN_TOPIC[] = "sun"; //光照topic
const char APP_TOPIC[] = "app"; //要订阅app发布的tpoic
const char LOCAL_TOPIC[] = "local"; //发布本地控制模块状态topic
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 控制命令以及控制模块初始状态设置(配置) */
/*-------------------------------------------------------------*/
/* state[0]:LED1状态,O(不是零)为开启,X为关闭
* state[1]:LED2任务状态,O为任务就绪(执行),X为挂起(关闭)任务
* state[2] - state[4]: 保留
*/
char state[5] = "XOXXX"; //待发送的设备状态数据
const char *CMD_APP_GET_STATE = "DEVSTA"; //APP发送的设备状态获取命令
const char *CMD_LED1ON = "LED1ON"; //LED1打开命令
const char *CMD_LED1OFF = "LED1OFF"; //LED1关闭命令
const char *CMD_LED2ON = "LED2ON"; //LED2任务运行命令
const char *CMD_LED2OFF = "LED2OFF"; //LED2任务挂起命令
/*-------------------------------------------------------------*/
/* freerto任务通信控制(固定) */
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 二值信号量句柄
* 作用:用于控制MQTT命令缓冲处理任务,在MQTT数据接收发送缓冲处理任务中发出
* 当命令缓冲区收到命令数据时,发出信号量
*/
SemaphoreHandle_t BinarySemaphore;
/* 事件标志组
* 作用:标志WIFI连接,PING心跳包发送模式控制wifi是否重启连接,是否发送数据,传感器是否运行
* 具体:1.事件标志组位1为0,位0为1时,即0x03(0000 0001),wifi连接至服务器时位0置位1,此时connect报文还未发送。
* 2.事件标志组位1为1,位0为1时,即0x03(0000 0011),connect报文发送,返回连接成功报文时位1置位1,PING心
* 跳包开启30s发送模式,传感器任务开启,数据开始上传,设备远程控制(LED控制)功能开启。
*/
EventGroupHandle_t Event_Handle = NULL; //事件标志组(位0:WIFI连接状态 位1:PING心跳包2S快速发送模式)
const int WIFI_CONECT = (0x01 << 0); //设置事件掩码的位 0;服务器连接模式,值1表示已经连接,0表示未连接
const int PING_MODE = (0x01 << 1); //设置事件掩码的位 1;PING心跳包发送模式,1表示开启30S发送模式,0表示未开启发送或开启2S快速发送模式
/* 传感器数据发送消息队列
* 作用:将传感器的数据发送到传感器消息队列
*/
QueueHandle_t Message_Queue; //消息队列句柄
const UBaseType_t MESSAGE_DATA_TX_NUM = 10; //消息队列最大消息数目
const UBaseType_t MESSAGE_DATA_TX_LEN = 30; //消息队列单元大小,单位为字节
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 任务句柄及任务函数声明1(配置) */
/*-------------------------------------------------------------*/
//开始任务
TaskHandle_t StartTask_Handler;
void my_start_task(void *pvParameters);
//LED任务
TaskHandle_t Led2_Task_Handler;
void my_led2_task(void *pvParameters);
//DHT11任务 温湿度传感器
TaskHandle_t DHT11_Task_Handler;
void my_dht11_task(void *pvParameters);
//SUN任务,光照传感器
TaskHandle_t SUN_Task_Handler;
void my_sun_task(void *pvParameters);
//MQTT命令缓冲处理任务
TaskHandle_t MQTT_Cmd_Task_Handler;
void my_mqtt_buffer_cmd_task(void *pvParameters);
//任务堆栈大小测试任务
//TaskHandle_t STACK_Task_Handler;
//void stack_task(void *pvParameters);
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 任务句柄及任务函数声明2(固定) */
/*-------------------------------------------------------------*/
//WIFI任务
TaskHandle_t WIFI_Task_Handler;
void wifi_task(void *pvParameters);
//MQTT数据接收发送缓冲处理任务
TaskHandle_t MQTT_RxTx_Task_Handler;
void mqtt_buffer_rx_tx_task(void *pvParameters);
//传感器数据处理任务,处理待发送的传感器数据,.移入MQTT数据发送缓冲区
TaskHandle_t DATA_TX_Task_Handler;
void data_tx_to_buffer_task(void *pvParameters);
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:int main() */
/*功 能:主函数 */
/* 1.初始化各功能模块 */
/* 2.创建开始任务(在开始任务里创建所有其他任务) */
/* 3.开启任务调度 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*---------------------------------------------------------------*/
int main()
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4
delay_init(); //延时函数初始化
usart1_init(115200); //串口1功能初始化,波特率115200,与串口助手通信
usart2_init(115200); //串口2功能初始化,波特率115200,wifi通信
tim4_init(500,7200); //TIM4初始化,定时时间 500*7200*1000/72000000 = 50ms
led_init(); //初始化LED
dht11_init(); //初始化DHT11 温湿度
iic_by30_init(); //初始化IIC接口 光照强度
wifi_reset_io_init(); //初始化esp8266
IoT_parameter_init(); //初始化OneNET平台MQTT服务器的参数
//创建开始任务
xTaskCreate((TaskFunction_t ) my_start_task, //任务函数
(const char* )"my_start_task", //任务名称
(uint16_t ) 128, //任务堆栈大小
(void* ) NULL, //传递给任务函数的参数
(UBaseType_t ) 1, //任务优先级
(TaskHandle_t* ) &StartTask_Handler); //任务控制块
vTaskStartScheduler(); //开启任务调度
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void my_start_task(void *pvParameters) */
/*功 能:开始任务(配置) */
/* 1.创建信号量,消息队列等任务通信方式 */
/* 2.创建所有任务 */
/* 3.删除本身 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_start_task(void *pvParameters)
{
taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区
//创建二值信号量
BinarySemaphore = xSemaphoreCreateBinary();
//事件标志组,用于标志wifi连接状态以及ping发送状态
Event_Handle = xEventGroupCreate();
//创建传感器消息体消息队列
Message_Queue = xQueueCreate(MESSAGE_DATA_TX_NUM, MESSAGE_DATA_TX_LEN);
//任务创建函数参数;1.任务函数 2.任务名称 3.任务堆栈大小 3.传递给任务函数的参数 4.任务优先级(数值越大,优先级越高 8>2) 5.任务控制块
//创建WIFI任务
xTaskCreate(wifi_task, "wifi_task", 128, NULL, 8, &WIFI_Task_Handler);
//创建MQTT命令缓冲处理任务
xTaskCreate(my_mqtt_buffer_cmd_task,"my_mqtt_buffer_cmd_task", 128, NULL, 7, &MQTT_Cmd_Task_Handler);
//创建MQTT数据接收发送缓冲处理任务
xTaskCreate(mqtt_buffer_rx_tx_task, "mqtt_buffer_rx_tx_task", 200, NULL, 6, &MQTT_RxTx_Task_Handler);
//创建led控制任务
xTaskCreate(my_led2_task, "my_led2_task", 128, NULL, 4, &Led2_Task_Handler);
//创建DHT11任务,温湿度传感器
xTaskCreate(my_dht11_task, "my_dht11_task", 128, NULL, 3, &DHT11_Task_Handler);
//创建SUN任务,光照传感器
xTaskCreate(my_sun_task, "my_sun_task", 128, NULL, 3, &SUN_Task_Handler);
//创建传感器数据处理任务,处理待发送的传感器数据,移入MQTT数据发送缓冲区
xTaskCreate(data_tx_to_buffer_task, "data_tx_to_buffer_task", 256, NULL, 2, &DATA_TX_Task_Handler);
//堆栈任务
//xTaskCreate(stack_task, "stack_task", 256, NULL, 2, &STACK_Task_Handler);
vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务
taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void my_mqtt_buffer_cmd_task(void *pvParameters) */
/*功 能:MQTT命令缓冲处理任务(配置) */
/* 1.MQTT命令缓冲区处理,并执行相应命令 */
/* 2.将命令执行结果发送给服务器 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*其 他:获取到二值信号量时执行(收到APP控制命令执行) */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_mqtt_buffer_cmd_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
xSemaphoreTake(BinarySemaphore, portMAX_DELAY); //获取信号量,获取到信号量,继续执行,否则进入阻塞态,等待执行
while (MQTT_CMDOutPtr != MQTT_CMDInPtr) //循环处理连续指令
{
printf("命令:%s\r\n", &MQTT_CMDOutPtr[2]);
if(!memcmp(&MQTT_CMDOutPtr[2], CMD_APP_GET_STATE, strlen(CMD_APP_GET_STATE))) //设备状态判定
{
if (led1_state()) //led1状态
state[0] = 'O'; //开启
else
state[0] = 'X'; //关闭
if (eTaskGetState(Led2_Task_Handler) <= eBlocked) //led2任务运行状态,阻塞态,就绪态,运行态为led2任务开启状态,其他状态为关闭状态(挂起态,删除)
state[1] = 'O';//开启
else
state[1] = 'X';//关闭
}
else if(!memcmp(&MQTT_CMDOutPtr[2], CMD_LED1ON, strlen(CMD_LED1ON)))
{
led1_on(); //LED1开启
state[0] = 'O';
}
else if(!memcmp(&MQTT_CMDOutPtr[2], CMD_LED1OFF, strlen(CMD_LED1OFF)))
{
led1_off(); //LED1关闭
state[0] = 'X';
}
else if(!memcmp(&MQTT_CMDOutPtr[2], CMD_LED2ON, strlen(CMD_LED2ON)))
{
vTaskResume(Led2_Task_Handler); //LED2任务由挂起态转为就绪态,LED2任务运行
state[1] = 'O';
}
else if(!memcmp(&MQTT_CMDOutPtr[2], CMD_LED2OFF, strlen(CMD_LED2OFF)))
{
vTaskSuspend(Led2_Task_Handler); //LED2任务由就绪态(运行态)转为挂起态,LED2任务挂起(停止)
state[1] = 'X';
}
else printf("未知指令\r\n");
send_device_state(LOCAL_TOPIC, state); //发送给服务器控制设备状态(APP接收)
printf("devsta:%s\r\n", state);
MQTT_CMDOutPtr += CBUFF_UNIT; //指针下移
if(MQTT_CMDOutPtr == MQTT_CMDEndPtr) //如果指针到缓冲区尾部了
MQTT_CMDOutPtr = MQTT_CMDBuf[0]; //指针归位到缓冲区开头
delay_ms(10);
}
delay_ms(100);
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void my_dht11_task(void *pvParameters) */
/*功 能:DHT11任务 温湿度传感器(配置) */
/* 1.检测环境温湿度数据 */
/* 2.将环境温湿度数据放入传感器数据消息队列 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*其 他:服务器连接以及PING心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务, */
/* 否则挂起任务 */
/*---------------------------------------------------------------*/
// 将topic主题数据发送到消息队列,消息队列集中发送到服务器(两种方式)
//1. sprintf(date_of_senor, "%d", temperature); //其他类型根据需求更改(未测试)
// send_data_to_queue_type(TEMP_TOPIC, date_of_senor);
//2. send_data_to_queue_int(TEMP_TOPIC, date_of_senor); int和char(字符不是字符串)使用
void my_dht11_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
char humidity; //定义一个变量,保存湿度值
char temperature; //定义一个变量,保存温度值
//char date_of_senor[20] = {0};
//服务器连接以及PING心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务,否则挂起任务
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
dht11_read_data(&temperature, &humidity);//读取温湿度值
//将topic主题数据发送到消息队列,消息队列集中发送到服务器
send_data_to_queue_int(HUM_TOPIC, humidity);
delay_ms(500); //加一个发送间隔0.5s
send_data_to_queue_int(TEMP_TOPIC, temperature);
delay_ms(10 * 1000);//间隔10s + 0.5s采集一次数据
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void my_led2_task(void *pvParameters) */
/*功 能:LED任务(配置) */
/* 1.LED2任务执行 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*其 他:服务器连接以及ping心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务, */
/* 否则挂起任务 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_led2_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
//服务器连接以及ping心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务,否则挂起任务
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
led2_on();
delay_ms(500); //延时500ms
led2_off();
delay_ms(500); //延时500ms
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void my_sun_task(void *pvParameters) */
/*功 能:SUN任务,光照传感器(配置) */
/* 1.检测光照强度 */
/* 2.将光照强度数据放入传感器数据消息队列 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*其 他:服务器连接以及PING心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务, */
/* 否则挂起任务 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_sun_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
int sun_light; //定义一个变量,保存光照强度
//服务器连接以及ping心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务,否则挂起任务
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
sun_light = get_sunlight_value();
//将topic主题数据发送到消息队列,消息队列集中发送到服务器
send_data_to_queue_int(SUN_TOPIC, sun_light);
delay_ms(10 * 1000); //延时10s
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void wifi_task(void *pvParameters) */
/*功 能:WIFI任务(固定) */
/* 1.连接wifi以及云服务器 */
/* 2.断线重连 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*其 他:1.服务器连接前关闭发送ping包的定时器3,清除事件标志位 */
/* 2.服务器已连接,抛出事件标志,挂起自己,进入挂起态 */
/* 3.服务器或者wifi已断开,清除事件标志,继续执行本任务重新 */
/* 连接 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void wifi_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
printf("需要连接服务器\r\n");
TIM_Cmd(TIM4, DISABLE); //关闭TIM4
TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); //关闭TIM3
xEventGroupClearBits(Event_Handle, PING_MODE);//关闭发送PING包的定时器3,清除事件标志位
WiFi_RxCounter = 0; //WiFi接收数据量变量清零
memset(WiFi_RX_BUF, 0, WiFi_RXBUFF_SIZE); //清空WiFi接收缓冲区
if(WiFi_Connect_IoTServer() == 0) //如果WiFi连接云服务器函数返回0,表示正确,进入if
{
printf("建立TCP连接成功\r\n");
WiFi_RxCounter = 0; //WiFi接收数据量变量清零
memset(WiFi_RX_BUF, 0, WiFi_RXBUFF_SIZE); //清空WiFi接收缓冲区
MQTT_Buff_Init(); //初始化发送缓冲区
xEventGroupSetBits(Event_Handle, WIFI_CONECT); //服务器已连接,抛出事件标志
vTaskSuspend(NULL); //服务器已连接,挂起自己,进入挂起态(任务由挂起转为就绪态时在这继续执行下去)
xEventGroupClearBits(Event_Handle, WIFI_CONECT);//服务器或者wifi已断开,清除事件标志,继续执行本任务,重新连接
xEventGroupClearBits(Event_Handle, PING_MODE); //关闭发送PING包的定时器3,清除事件标志位
}
delay_ms(10); //延时10ms
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void data_tx_to_buffer_task(void *pvParameters) */
/*功 能:传感器数据消息队列处理任务(固定) */
/* 1.处理待发送的传感器数据,移入MQTT数据发送缓冲区 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*其 他:服务器连接以及ping心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务, */
/* 否则挂起任务 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void data_tx_to_buffer_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
char data_buffer[100] = {0};//数据包缓存区,初始化为0
//服务器连接以及ping心跳包30S发送模式事件发生时执行此任务,否则挂起任务
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
/* 构建data_buff自定义数据包:
* topic:数据
* 示例:
* temp:21
*/
while (xQueueReceive(Message_Queue, data_buffer, portMAX_DELAY))
{
int data_len = 0;
int topic_len = 0;
while(data_buffer[topic_len] != ':') //计算topic长度
{
topic_len++;
}
data_buffer[topic_len] = '\0'; //为了计算topic大小
data_len = strlen(data_buffer + topic_len + 1);
taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区,防止中断打断
MQTT_PublishQs0(data_buffer, data_buffer + topic_len + 1, data_len);//添加数据,发布给服务器
taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
printf("topic:%s value:%s length:%d\r\n", data_buffer, data_buffer + topic_len + 1, data_len);
delay_ms(500); //延时500ms
}
delay_ms(100);
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void mqtt_buffer_rx_tx_task(void *pvParameters) */
/*功 能:MQTT接收发送处理任务(固定) */
/* 1.处理发送缓冲区数据 */
/* 2.处理接收缓冲区数据,并回显给串口住手接收的数据;若接收 */
/* 缓冲区有服务器命令,则移至命令缓冲区 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*其 他:1.服务器连接事件发生执行此任务,否则挂起 */
/* 2.接收到服务器命令时给出二值信号量 */
/* 3.CONNECT报文成功,启动30s的PING定时器,设置事件标志位 */
/* 4.PING报文快速发送模式(2s)收到回复,启动30s的ping定时 */
/* 器,设置事件标志位 */
/* 5.CONNECT报文失败,WIFI连接服务器任务由挂起态转为就绪态, */
/* 重启连接 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void mqtt_buffer_rx_tx_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
//服务器连接事件发生执行此任务,否则挂起
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )WIFI_CONECT,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 处理发送缓冲区数据 */
/*-------------------------------------------------------------*/
if(MQTT_TxDataOutPtr != MQTT_TxDataInPtr) //if成立的话,说明发送缓冲区有数据了
{
//发送数据回显
if(MQTT_TxDataOutPtr[2] == 0x30)
{
printf("发送数据:0x30\r\n");
}
else
{
printf("发送数据:0x%x\r\n", MQTT_TxDataOutPtr[2]);
}
MQTT_TxData(MQTT_TxDataOutPtr);
MQTT_TxDataOutPtr += TBUFF_UNIT;
if(MQTT_TxDataOutPtr == MQTT_TxDataEndPtr)
{
MQTT_TxDataOutPtr = MQTT_TxDataBuf[0];
}
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 处理接收缓冲区数据 */
/*-------------------------------------------------------------*/
if(MQTT_RxDataOutPtr != MQTT_RxDataInPtr) //if成立的话,说明接收缓冲区有数据了
{
printf("接收到数据:");
//如果第一个字节是0x30,表示收到的是服务器发来的推送数据
//提取控制命令
if((MQTT_RxDataOutPtr[2] == 0x30))
{
printf("服务器等级0推送\r\n"); //串口输出信息
MQTT_DealPushdata_Qs0(MQTT_RxDataOutPtr);//处理等级0推送数据
xSemaphoreGive(BinarySemaphore); //给出二值信号量,控制MQTT命令缓冲处理任务执行
}
//if判断,如果第一个字节是0x20,表示收到的是CONNACK报文
//接着我们要判断第4个字节,看看CONNECT报文是否成功
else if(MQTT_RxDataOutPtr[2] == 0x20)
{
switch(MQTT_RxDataOutPtr[5])
{
case 0x00: printf("CONNECT报文成功\r\n"); //CONNECT报文成功
TIM3_ENABLE_30S(); //启动30s的PING定时器
xEventGroupSetBits(Event_Handle, PING_MODE); //启动30s的PING定时器,设置事件标志位
break;
case 0x01: printf("连接已拒绝,不支持的协议版本,w 准备重启\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI连接服务器任务由挂起态转为就绪态,重启连接
break;
case 0x02: printf("连接已拒绝,不合格的客户端标识符,准备重启\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI连接服务器任务由挂起态转为就绪态,重启连接
break;
case 0x03: printf("连接已拒绝,服务端不可用,准备重启\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI连接服务器任务由挂起态转为就绪态,重启连接
break;
case 0x04: printf("连接已拒绝,无效的用户名或密码,准备重启\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI连接服务器任务由挂起态转为就绪态,重启连接
break;
case 0x05: printf("连接已拒绝,未授权,准备重启\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI连接服务器任务由挂起态转为就绪态,重启连接
break;
default : printf("连接已拒绝,未知状态,准备重启\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI连接服务器任务由挂起态转为就绪态,重启连接
break;
}
}
//if判断,第一个字节是0xD0,表示收到的是PINGRESP报文
else if(MQTT_RxDataOutPtr[2] == 0xD0)
{
printf("PING报文回复\r\n");
if(pingFlag == 1)
{ //如果pingFlag=1,表示第一次发送
pingFlag = 0; //要清除pingFlag标志
}
else if(pingFlag > 1)
{ //如果pingFlag>1,表示是多次发送了,而且是2s间隔的快速发送
pingFlag = 0; //要清除pingFlag标志
TIM3_ENABLE_30S(); //PING定时器重回30s的时间
xEventGroupSetBits(Event_Handle, PING_MODE); //30s的PING定时器,设置事件标志位
}
}
//if判断,第一个字节是0x90,表示收到的是SUBACK报文
//接着我们要判断订阅回复,看看是不是成功
if(MQTT_RxDataOutPtr[2]==0x90)
{
switch(MQTT_RxDataOutPtr[6])
{
case 0x00 :
case 0x01 : printf("订阅控制报文成功\r\n");
break;
default : printf("订阅失败\r\n");
break;
}
}
MQTT_RxDataOutPtr += RBUFF_UNIT; //指针下移
if(MQTT_RxDataOutPtr == MQTT_RxDataEndPtr) //如果指针到缓冲区尾部了
{
MQTT_RxDataOutPtr = MQTT_RxDataBuf[0]; //指针归位到缓冲区开头
}
}
delay_ms(100);//延时10ms
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函数名:void stack_task(void *pvParameters) */
/*功 能:任务堆栈大小测试(固定) */
/* 1.查看任务运行时堆栈大小,用于调试 */
/*参 数:无 */
/*返回值:无 */
/*---------------------------------------------------------------*/
//void stack_task(void *pvParameters)
//{
// TaskHandle_t TaskHandle;
// TaskStatus_t TaskStatus;
// int i = 0;
// while(1)
// {
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )WIFI_CONECT|PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
LED_On();
delay_ms(500); //延时0.5s
LED_Off();
delay_ms(500); //延时0.5s
//
// for(i = 0; i < 5; i++)
// {
// if (i == 0)
// {
// TaskHandle = WIFI_Task_Handler; //根据任务名获取任务句柄。
// }
// else if (i == 1)
// {
// TaskHandle = MQTT_Cmd_Task_Handler; //根据任务名获取任务句柄。
// }
// else if (i == 2)
// {
// TaskHandle = MQTT_RxTx_Task_Handler; //根据任务名获取任务句柄。
// }
// else if (i == 3)
// {
// TaskHandle = DHT11_Task_Handler; //根据任务名获取任务句柄。
// }
// else if (i == 4)
// {
// TaskHandle = DATA_TX_Task_Handler; //根据任务名获取任务句柄。
// }
//
// //获取任务信息
// vTaskGetInfo((TaskHandle_t )TaskHandle, //任务句柄
// (TaskStatus_t* )&TaskStatus, //任务信息结构体
// (BaseType_t )pdTRUE, //允许统计任务堆栈历史最小剩余大小
// (eTaskState )eInvalid); //函数自己获取任务运行壮态
// //通过串口打印出指定任务的有关信息。
// printf("任务名: %s\r\n",TaskStatus.pcTaskName);
// printf("任务编号: %d\r\n",(int)TaskStatus.xTaskNumber);
// printf("任务壮态: %d\r\n",TaskStatus.eCurrentState);
// printf("任务当前优先级: %d\r\n",(int)TaskStatus.uxCurrentPriority);
// printf("任务基优先级: %d\r\n",(int)TaskStatus.uxBasePriority);
// printf("任务堆栈基地址: %#x\r\n",(int)TaskStatus.pxStackBase);
// printf("任务堆栈历史剩余最小值:%d\r\n",TaskStatus.usStackHighWaterMark);
// }
// delay_ms(10 * 1000); //延时10s
// }
//}
8 安卓APP开发源码详解
8.1 源码框架
模块化编程,入门容易,自带mqtt客户端,极大降低开发难度。
- 源程序的后缀为.aia,直接导入即可,APP的后缀为.apk,安卓手机可以直接安装
- 红色括号为需要修改的模块
- 调用MQTT.订阅: 订阅单片机发送给服务器的主题topic
- 设备控制按钮:根据需求添加控制按钮
- 调用MQTT客户端.发送消息:设备控制以及获取设备状态
- 调用MQTT客户端.收到消息:对消息的解码,复制后根据需求修改字符判定
9 单topic版本(仅供参考)
传感器以及控制设备状态集中在一条topic中
github连接:
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