代码收藏家技术教程 2023-09-08

使用STM32与ESP8266连接MQTT服务器详解

ESP8266有多种连接MQTT方式，本文介绍使用的是AT MQTT版本固件的ESP01s，基于此固件版本进行说明。本文所需硬件：STM32F103RCT6、LED、ESP01s、DHT11，实现功能：温湿度上传和远程开关灯的基本功能。

B站视频教程：STM32+ESP8266+DHT11_哔哩哔哩_bilibili

gitee： STM32_Share: STM32、DHT11、ESP01s 实现温湿度上传和远程开关灯

一、烧录ESP01s所需要的固件

网上购买ESP01s默认固件并不是MQTT版本，因此需要先烧录对应此版本的固件

（1）打开烧录软件

（2）使用固件ESP8266-AT-1M.bin，配置如图所示，然后点击START

烧录完成后如图所示：

（3）验证是否烧录固件成功，使用串口助手发送AT+MQTTUSERCFG=0,1,"sub","","",0,0,""（设置MQTT用户属性）

失败如下图所示：

成功如下图所示：

二、寻找可用的MQTT服务器

（1）使用一个公共MQTT服务器，这里测试使用https://www.emqx.com/zh/mqtt/public-mqtt5-broker

（2）电脑下载并安装MQTTBox，配置如图所示：

（3）保存，然后针对同一主题进行订阅和发布（注意：因为使用的是公共版的MQTT服务器，所以如果使用简单的主题名称，可能会跟别人重复了，所以建议使用较为复杂的主题）。左侧点击publish后，右侧出现相应内容，证明服务器可以使用，可以进行后续操作。

（4）如果在阿里云等平台开通云服务器，也可以安装相应版本的EMQXhttps://www.emqx.com/zh/try?product=broker

安装完成后，即可通过访问自己阿里云的ip地址，实现MQTT服务器的访问。

三、测试ESP01s的AT指令连接

按照下面顺序依次通过串口助手发送AT指令（注意波特率为115200，勾选发送新行）

（1）发：AT

回："OK"

作用：测试ESP01s连接成功，有反应

（2）发：AT+CWMODE=1

回："OK"

作用：将Wi-Fi模块设置为Station（STA）模式

（3）发：AT+CWJAP="xiaomi","123456789"

回："OK"

作用：连接WIFI的用户名和密码

（4）发：AT+MQTTUSERCFG=0,1,"MQTTID","username","password",0,0,""

回："OK"

作用：这里因为用的公共的MQTT服务器，所以不需要用户名和密码，所以随便设置就行。

0: 表示配置的索引号。这里设置为0，表示配置 MQTT 客户端的第一个凭据信息。

1: 表示客户端编号。在这里设置为1，用来标识 MQTT 客户端的唯一身份。

"MQTTID": 表示 MQTT 客户端的 ID。在这里设置为 "MQTTID"，可以是任意字符串，用于标识该 MQTT 客户端。

"username": 表示 MQTT 服务器的用户名。在这里设置为 "username"，是连接到 MQTT 服务器所需的用户名。

"password": 表示 MQTT 服务器的密码。在这里设置为 "password"，是连接到 MQTT 服务器所需的密码。

0: 表示是否使用预先配置的 TLS 连接。这里设置为0，表示不使用 TLS 连接。

0: 表示是否清除会话。这里设置为0，表示不清除会话。

"": 表示遗愿主题。这里设置为空字符串，表示没有遗愿主题。

（5）发：AT+MQTTCONN=0,"broker-cn.emqx.io",1883,1

回："OK"

作用：

0: 表示配置的索引号。这里设置为0，表示配置 MQTT 客户端的第一个连接信息。

"broker-cn.emqx.io": 表示 MQTT 服务器的地址。在这里设置为 "broker-cn.emqx.io"，是要连接的 MQTT 服务器的域名或IP地址。

1883: 表示 MQTT 服务器的端口号。在这里设置为1883，是 MQTT 服务器的默认端口号。

1: 表示QoS等级。这里设置为1，表示消息传递的 QoS 等级为“至少一次”，确保消息被至少传递一次。

（6）发：AT+MQTTSUB=0,"subtest",0

回："OK"

作用：

0: 表示配置的索引号。这里设置为0，表示配置 MQTT 客户端的第一个订阅信息。

"subtest": 表示要订阅的主题。在这里设置为 "subtest"，是要订阅的具体主题名。

0: 表示订阅的QoS等级。这里设置为0，表示订阅的消息传递 QoS 等级为“至多一次”，即消息可能会重复发送但不保证到达。

（7）发：AT+MQTTPUB=0,"pubtest","message",0,0

回："OK"

作用：

0: 表示配置的索引号。这里设置为0，表示配置 MQTT 客户端的第一个发布消息信息。

"pubtest": 表示要发布消息的主题。在这里设置为 "pubtest"，是要发布消息的具体主题名。

"message": 表示要发布的消息内容。在这里设置为 "message"，是要发布的具体消息内容。

0: 表示发布消息的QoS等级。这里设置为0，表示发布的消息传递 QoS 等级为“至多一次”，即消息可能会重复发送但不保证到达。

0: 表示是否保留消息。这里设置为0，表示不保留消息。

测试图如下所示：

第一张图倒数第一行：通过MQTTBox对主题subtest，发送LEDON，ESP01s接收到+MQTTSUBRECV:0,"subtest",5,LEDON。

第一张图倒数第三行，ESP01s向pubtest发送信息message，在MQTTBox上面的pubtest显示接收到信息message

四、通过程序实现温湿度上传和控制LED灯的亮灭

想要详细了解这部分的朋友，可以去B站观看讲解视频。整套工程代码基于正点原子官方例程改写。

（1）ESP8266配置代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "wifi.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "usart2.h"
#include "string.h"

/*
			ESP01s       STM32
			 3V3----------3.3V
			 GND----------GND
			 RX-----------PA2
			 TX-----------PA3
			 RST----------PA4
*/

//第一步、wifi模块上电先重启一下

void wifi_GPIO_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                     
	RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);  
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;                
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   		 
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);            		 
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
}

void rst_wifi(void)
{
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
	delay_ms(1000);
	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
}


//第二步、开始进行AT指令配置


//判断串口二收到的数据是不是前面定义的ack（期待的应答结果）
u8* wifi_check_cmd(u8 *str)
{
	char *strx = 0;
	if(USART2_RX_STA&0X8000)
	{
		USART2_RX_BUF[USART2_RX_STA&0X7FFF] = 0;
		strx = strstr((const char*)USART2_RX_BUF,(const char*)str);
	}
	return (u8*)strx;
}


//放一个命令函数在这
//cmd：发送的AT指令
//ack：期待的回答
//time：等待时间(单位10ms)
//返回值：0、发送成功。 1、发送失败
u8 wifi_send_cmd(u8 *cmd,u8 *ack,u16 time)
{
	u8 res = 0;
	USART2_RX_STA = 0;
	u2_printf("%s\r\n",cmd);
	if(time)
	{
		while(--time)
		{
			delay_ms(10);
			if(USART2_RX_STA&0X8000) //串口二接收到数据
			{
				//判断接受的数据是不是想要的
				if(wifi_check_cmd(ack))
				{
					break;
				}
				USART2_RX_STA = 0;
			}
		}
		if(time == 0) res = 1;
	}
	return res;
	
}

//第三步、按顺序发送AT指令
void init_wifi(void)
{
	//1 AT
	while(wifi_send_cmd("AT","OK",50))
	{
		printf("AT响应失败\r\n");
	}
	
	//2 将Wi-Fi模块设置为Station（STA）模式
	while(wifi_send_cmd("AT+CWMODE=1","OK",50))
	{
		printf("STA模式设置失败\r\n");
	}
	
	//3 连接WIFI的用户名和密码
	while(wifi_send_cmd("AT+CWJAP=\"xiaomi\",\"123456789\"","OK",500))
	{
		printf("连接WIFI失败\r\n");
	}
	
	//4 设置MQTT相关属性
	while(wifi_send_cmd("AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"MQTTID\",\"username\",\"password\",0,0,\"\"","OK",500))
	{
		printf("连接WIFI失败\r\n");
	}
  //5 连接MQTT的ip
	while(wifi_send_cmd("AT+MQTTCONN=0,\"broker-cn.emqx.io\",1883,1","OK",500))
	{
		printf("连接MQTT服务器失败\r\n");
	}	
	//6 订阅主题
	while(wifi_send_cmd("AT+MQTTSUB=0,\"subtest\",0","OK",50))
	{
		printf("订阅主题失败\r\n");
	}	
}

（2）使用定时器，定时上传温湿度数据。

#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "dht11.h"
#include "wifi.h"
#include <string.h>
 

//通用定时器中断初始化
//这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为36M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//这里使用的是定时器3!
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能

	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值	 计数到5000为500ms
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  10Khz的计数频率  
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
 //TimeOut = （（PSC+ 1） * （ARR+ 1） ） / TIMxCLK 单位秒 
	TIM_ITConfig(  //使能或者失能指定的TIM中断
		TIM3, //TIM2
		TIM_IT_Update ,
		ENABLE  //使能
		);
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx外设
							 
}

char humi,temp,buf2[50];

void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源 
	{
		
		LED0=!LED0;
		
		DHT11_Read_Data(&temp,&humi);
		sprintf(buf2,"AT+MQTTPUB=0,\"pubtest\",\"temp:%d%d\\\,humi:%d%d\",0,0",temp/10,temp%10,humi/10,humi%10);
		printf("buf2:%s\r\n",buf2);
		wifi_send_cmd(buf2,"OK",100);
		
	  TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源 
	}
}

（3）main函数代码

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "usart2.h"
#include "dht11.h"
#include "wifi.h"
#include "timer.h"
#include <string.h>


char *cmdLEDON = "+MQTTSUBRECV:0,\"subtest\",5,LEDON";
char *cmdLEDOFF = "+MQTTSUBRECV:0,\"subtest\",6,LEDOFF";

int main(void)
{
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	LED_Init();		  	//初始化与LED连接的硬件接口
	wifi_GPIO_Init();
	uart_init(9600);
	USART2_Init(115200); //连接ESP8266
	DHT11_Init();  //dht11
	rst_wifi();
	init_wifi();
	TIM3_Int_Init(9999,35999); //5s
	while(1)
	{
		if(USART2_RX_STA&0X8000)
		{
			if(!memcmp(USART2_RX_BUF,cmdLEDON,strlen(cmdLEDON)))
			{
				//开灯
				LED1 = 0;
				printf("开灯\r\n");
			}
			if(!memcmp(USART2_RX_BUF,cmdLEDOFF,strlen(cmdLEDOFF)))
			{
				//关灯
				LED1 = 1;
				printf("关灯\r\n");
			}
			memset(USART2_RX_BUF,0,1024);
			USART2_RX_STA = 0;
		}
	}
}