【开源】APP+STM32+ESP8266+MQTT协议上云OneNET
文章目录
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）
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：