自制APP连接OneNET---实现数据监控和下发控制(MQTT)

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前言

本案例主要实现的功能是自制手机APP连接OneNET的MQTT服务器，同时接收和显示单片机的数据，对单片机上LED灯进行远程控制。
虽说OneNET上有应用管理，可以实现手机端控制单片机，但是这样做有点简单，达不到毕设水平，课设勉强可以及格。如果是自己做一款APP来控制单片机，顿时高大上很多。

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一、前期准备

1、STM32F103C8T6最小系统板
2、ESP8266-01S模块
3、在OneNET平台上创建MQTT协议的产品和创建两个设备
4、安装E4A软件，软件不大几百兆下载链接

二、功能介绍

1、自制APP页面展示

由于是连接OneNET的MQTT服务器，故地址端口是固定不变的。
产品ID、设备ID、鉴权信息可以在OneNET平台上获取，这个不必多说。
订阅按钮：订阅主题为EndTopic的主题
发布按钮：发布主题为AppToic的消息，消息内容是123456
三个绿色框分别是光照值、温度值、湿度值。这里的温湿度做了自增处理，不是实际温湿度。
第一个开关：发布主题为AppToic的消息，消息内容是KEY:1或KEY:0
第二个开关：发布主题为AppToic的消息，消息内容是LED1:1或LED1:0

2、串口助手界面

1、EndTopic是单片机端发布消息的主题
2、{“Light”:152.7,“Temp”:104,“Humi”:104}是消息的内容
3、AppTopic是来自APP端发布的消息主题
4、KEY:1是消息内容

3、OneNET平台显示

APP端和单片机端的设备都显示在线。

三、单片机端功能实现

1、修改OneNET官方提供的例程

（1）将芯片型号由原先的STM32F103RC更改为STM32F103C8
（2）在全局宏定义中将STM32F10X_HD更改为STM32F10X_MD
（3）将原先的startup_stm32f10x_hd.s的启动文件移除，添加startup_stm32f10x_md.s的
启动文件
（4）在stm32f10x.h文件中，将HSE_VALUE宏的值由原先的12M改为8M
（5）在onenet.c文件上方的三个宏定义分别填入连接平台的三要素
（6）在esp8266.c中，定义了系统需要连接热点名称和密码
（7）从其他例程中移植OneNet_SendData();函数
（8）移植传感器采集数据和LED(PC13)的初始化代码

2、主函数代码

int main(void)
{
    
    
	unsigned short timeCount = 0;	//发送间隔变量
	
	unsigned char *dataPtr = NULL;
	
	Hardware_Init();				//初始化外围硬件
	
	ESP8266_Init();					//初始化ESP8266
	
	while(OneNet_DevLink())			//接入OneNET
		DelayXms(500);
	
	Beep_Set(BEEP_ON);				//鸣叫提示接入成功
	DelayXms(250);
	Beep_Set(BEEP_OFF);
	
	OneNet_Subscribe(SubTopics, 1);
	
	while(1)
	{
    
    
		if(++timeCount >= 300)									//发送间隔3s
		{
    
    
			//UsartPrintf(USART_DEBUG, "OneNet_Publish\r\n");
			light = LIght_Intensity();  //读取光照强度的值
			//可以在这读取温湿度值
			
			OneNet_SendData();//发送数据到手机APP
			
			timeCount = 0;
			ESP8266_Clear();
		}
		
		dataPtr = ESP8266_GetIPD(0);   
		if(dataPtr != NULL)
			OneNet_RevPro(dataPtr);    //下发命令处理
		
		DelayXms(10);
	}
}

3、上传数据到APP

上传数据相关代码如下：

void OneNet_SendData(void)
{
    
    
	char buf[256];
	
	memset(buf, 0, sizeof(buf));
	
	OneNet_FillBuf(buf);									//封装数据流
	
	//ESP8266_SendData((unsigned char *)buf, strlen(buf));	//上传数据
	OneNet_Publish(PubTopics, buf);   //发布消息	
}

数据封装函数
这个函数的功能是将需要上传的数据打包成JSON格式。

extern u8 temp,humi;
extern	float light;
extern const char PubTopics[] ;    //发布主题
unsigned char OneNet_FillBuf(char *buf)
{
    
    
	
	char text[16];
	
	memset(text, 0, sizeof(text));
	
	strcpy(buf, "{");
	
	memset(text, 0, sizeof(text));
	sprintf(text, "\"Light\":%.1f,",light);
	strcat(buf, text);
	
	memset(text, 0, sizeof(text));
	sprintf(text, "\"Temp\":%d,", temp++);
	strcat(buf, text);
	
	memset(text, 0, sizeof(text));
	sprintf(text, "\"Humi\":%d", humi++);
	strcat(buf, text);
	
	strcat(buf, "}");
	
	return strlen(buf);
}

4、命令处理

当接收到来自APP端下发的命令后，会调用下发命令处理函数OneNet_RevPro()，在该函数内根据消息内容对单片机进行控制。
函数内部的部分代码如下：

	dataPtr = strchr(req_payload, ':');					//搜索':'

	if(dataPtr != NULL && result != -1)					//如果找到了
	{
    
    
		dataPtr++;
		
		while(*dataPtr >= '0' && *dataPtr <= '9')		//判断是否是下发的命令控制数据
		{
    
    
			numBuf[num++] = *dataPtr++;
		}
		
		num = atoi((const char *)numBuf);			//转为数值形式
		
		if(strstr((char *)req_payload, "LED1"))		//搜索"LED1"
		{
    
    
			UsartPrintf(USART_DEBUG,"LED1 = %d\r\n", num);     //num就是LED1:V 中V的值
			LED1 = !num;                   			 //控制LED灯，低电平点亮
		}
		else if(strstr((char *)req_payload, "KEY"))	//搜索"KEY"
		{
    
    
			UsartPrintf(USART_DEBUG,"KEY = %d\r\n", num);
		}
		//继续else if添加其他命令
		
	}

四、APP端功能实现

这部分主要讲如何制作手机APP连接OneNET平台，并且获取数据和下发命令控制LED灯。APP是使用E4A中文安卓编程开发的，编程思维和C语言很相似，并且是中文编程，只需一天就能基本掌握。

1、连接MQTT服务器

接入云平台主要依靠的是E4A上面的mqtt通讯组件，这个组件命令有八个方法，七个事件。从单片机编程的角度来看，方法相当于函数，可以人为的去调用，事件相当于中断，不需人为调用。而连接OneNET的MQTT服务器就使用了连接服务器方法。
连接服务器方法的调用需要传入七个参数，参数一是服务器地址端口，即OneNET的MQTT服务器地址和端口；参数二填入产品ID；参数三填入鉴权信息；参数四填入设备ID；通过点击连接按钮，就可以调用连接服务器方法，实现接入云平台的功能。

事件 连接按钮.被单击()
	
	如果 连接按钮.标题 = "连接" 则   ' 产品ID框.内容为空会闪退
		连接按钮.标题 = "断开"
	    mqtt通讯1.连接服务器(地址端口框.内容,产品ID框.内容,鉴权信息框.内容,设备ID框.内容,真,假,5)

	否则 
		连接按钮.标题 = "连接"
	    mqtt通讯1.断开连接()
	结束 如果

结束 事件

2、实现订阅与发布

订阅和发布分别使用mqtt通讯组件中的订阅消息和发布消息的方法，通过对应的按钮单击事件分别调用这两个方法。
订阅与发布程序编写如下所示。

事件 订阅按钮.被单击()
	
	mqtt通讯1.订阅消息(订阅主题框.内容,0)
	
结束 事件

事件 发布按钮.被单击()
	mqtt通讯1.发送消息(发布主题框.内容,文本到字节(发布消息框.内容,"UTF-8"),1,真)
结束 事件

订阅消息方法的调用要传入两个参数，参数一是订阅的主题，为了接收单片机端发布的主题消息，这里订阅的是“EndTopic”；参数二是消息策略，可以填入0、1、2，这里填入0，表示只会发送一次推送消息，收不收都不关心，这是因为单片机端会多次发布主题消息，故不需要每次都要接收到。
发布消息方法的调用要传入四个参数，参数一是消息主题，这里填“AppTopic”;参数二是消息内容，参数三是消息策略，这里填入1

3、APP显示数据

由于单片机端发布的消息不只有光照值，还有温湿度等内容，为了方便解读出数据，在单片机端将这些数据打包为JSON格式，然后再发布出去。
当APP端收到消息后，就会触发mqtt通讯里面的收到消息事件，在这事件里面，我们利用E4A中的JSON操作组件对消息内容进行解析，将解析处理的内容存放在JSON对象里面，然后使用JSON操作组件里面的取文本值方法获取JSON对象里指定数据成员的值，最后将这个值赋值给对应的显示标签。
收到消息事件程序编写如下所示

事件 mqtt通讯1.收到消息(消息主题 为 文本型, 消息内容 为 字节型(), 消息策略 为 整数型)
	
	接收框.内容 = 接收框.内容 & "\n" & "主题：" & 消息主题 & "\n内容：" & 字节到文本(消息内容,"UTF-8") & "\n策略：" & 消息策略
	接收框.置光标位置(取文本长度(接收框.内容))
	
	'开始json解析
	变量 JSON对象 为 对象
	JSON对象 = JSON操作1.解析(字节到文本(消息内容,"UTF-8"))
	调试输出("JSON成员数：" & JSON操作1.取成员数(JSON对象))
	光照值标签.标题 = "Light：" & JSON操作1.取文本值(JSON对象 , "Light")
	温度值标签.标题 = "Temp：" & JSON操作1.取文本值(JSON对象 , "Temp")
	湿度值标签.标题 = "Humi：" & JSON操作1.取文本值(JSON对象 , "Humi")
	
结束 事件

4、APP下发命令

这里以灯光开关的控制为例子，其他控制功能类似。灯光开关组件状态被改变事件程序如下所示。

事件 开灯按钮.被单击()
	
	如果 连接按钮.标题 = "连接" 则 '未连接时退出事件
		退出
	结束 如果
		
	如果 开灯按钮.标题 = "开灯" 则
    开灯按钮.标题 = "关灯"
    mqtt通讯1.发送消息(发布主题框.内容,文本到字节("LED1:1","UTF-8"),1,真)
	
	否则  
	开灯按钮.标题 = "开灯"	
	mqtt通讯1.发送消息(发布主题框.内容,文本到字节("LED1:0","UTF-8"),1,真)
	结束 如果
		
结束 事件

单片机端接收到由APP端发布出来的消息后，会通过消息解包函数取出数据包的主题、消息内容、消息策略，如果消息策略是1就先回复Ack给服务器，然后再判断消息内容里面有没有程序设计好的命令字符串，如果有就执行相应的程序。

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总结

有需要的话，可以问我拿源码，我有空就会回复。
代码下载链接放这里了：https://github.com/J-CHUN/OneNET-MQTT-APP.git