基于STM32+ESP8266+華為云IoT設(shè)計的智能門鎖

1. 前言

近幾年物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展非常迅猛、周邊各種設(shè)備都已經(jīng)接入互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程集成控制。例如: 智慧交通、森林防火、智慧小區(qū)、智慧停車場、智慧牧業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)等等。為了降低用戶的成本、門檻，各大廠商平臺也都開發(fā)了自己的物聯(lián)網(wǎng)IOT云平臺，方便用戶接入快速搭建自己的應(yīng)用場景。

2. 設(shè)備硬件與功能介紹

這篇文章就介紹如何使用華為物聯(lián)網(wǎng)云平臺實現(xiàn)智能鎖的應(yīng)用場景構(gòu)建，硬件采用STM32F103ZET6 + ESP8266+步進電機實現(xiàn)。在華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建智能鎖項目，配置好云端，設(shè)備端通過ESP8266連接華為物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上報，交互,實現(xiàn)遠(yuǎn)程開鎖、關(guān)鎖、獲取鎖的狀態(tài)等功能，不用擔(dān)心忘記出門關(guān)鎖，也不用擔(dān)心忘記帶鑰匙無法開門的情況。

ESP8266是物聯(lián)網(wǎng)解決方案里比較熱門的WIFI設(shè)備，支持串口+AT指令控制，任意支持串口的單片機都可以使用ESP8266快速實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。

步進電機采用常規(guī)28BYJ-48來模擬當(dāng)做門鎖的電機，驅(qū)動板采用ULN2003。

3. 創(chuàng)建云端設(shè)備

登錄官網(wǎng): https://www.huaweicloud.com/

直接搜索物聯(lián)網(wǎng)，打開頁面。

選擇設(shè)備接入:

選擇免費試用：

在產(chǎn)品頁面，點擊右上角創(chuàng)建產(chǎn)品:

填上產(chǎn)品信息:

得到產(chǎn)品ID，保存好ID，點擊查看詳情：

產(chǎn)品ID為：61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1

.

點擊設(shè)備頁面，注冊設(shè)備：

填充信息進行注冊：

保存設(shè)備密匙和設(shè)備ID，點擊保存關(guān)閉會自動下載文件保存，后面生成密碼和登錄賬號需要使用

關(guān)閉后就看到創(chuàng)建好的設(shè)備了：

點擊產(chǎn)品頁面，選擇剛才創(chuàng)建的產(chǎn)品：

選擇自定義模型---創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型服務(wù)：

選擇新增屬性，創(chuàng)建設(shè)備的屬性

4. 創(chuàng)建MQTT登錄賬號和密匙

設(shè)備創(chuàng)建完成接來下生成MQTT登錄賬號、密匙，方便設(shè)備登錄云端平臺。

官網(wǎng)工具地址: https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

打開剛才創(chuàng)建設(shè)備時，下載的密匙文件，把內(nèi)容復(fù)制出來對應(yīng)的填進去，生成即可。

5. 拼接主題訂閱與發(fā)布的格式

官方文檔介紹: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html

在產(chǎn)品頁面可以，看到主題的全部格式：

總結(jié)的格式如下:

格式: $oc/devices/{device_id}/sys/messages/down
//訂閱主題: 平臺下發(fā)消息給設(shè)備
$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/messages/down


格式: $oc/devices/{device_id}/sys/properties/report
//設(shè)備上報數(shù)據(jù)
$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/properties/report

上屬性的數(shù)據(jù)格式:
//上報的屬性消息 (一次可以上報多個屬性,在json里增加就行了)
{"services": [{"service_id": "lock","properties":{"門鎖":1}}]}

上屬性的數(shù)據(jù)格式:

上面屬性里的服務(wù)ID和屬性里的名稱，在設(shè)備頁面，影子設(shè)備頁面查看。

6. MQTT客戶端模擬設(shè)備登錄云端

下面使用MQTT客戶端模擬設(shè)備登錄服務(wù)器測試，看設(shè)備創(chuàng)建的是否OK。

服務(wù)器的IP地址是: 121.36.42.100

端口號是: 1883

打開MQTT客戶端軟件，按照提示，輸入相關(guān)參數(shù)后，點擊連接，然后再點擊訂閱主題，發(fā)布主題即可:

查看云端服務(wù)器的情況: 可以看到設(shè)備已經(jīng)在線了，并且收到上傳的數(shù)據(jù)。

修改一下鎖的狀態(tài)，上報屬性再查看：

發(fā)現(xiàn)云端的狀態(tài)也已經(jīng)改變，現(xiàn)在設(shè)備上報已經(jīng)OK。

接下來測試命令下發(fā)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程開鎖關(guān)鎖的功能：

打開產(chǎn)品頁面，新增加命令：

命令添加成功:

在設(shè)備頁面，選擇同步命令下發(fā)：

點擊確定后，查看MQTT客戶端，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)收到數(shù)據(jù)了：

設(shè)備端解析收到的數(shù)據(jù)，就可以完成多步進電機的控制，完成開鎖關(guān)鎖。

7. STM32+ESP8266連接云端

工程是keil5工程，代碼非常多，完整工程可以直接點擊下載鏈接下載

main函數(shù)代碼如下:

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include 
#include "timer.h"
#include "bluetooth.h"
#include "esp8266.h"
#include "mqtt.h"

//華為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的設(shè)備信息
#define MQTT_ClientID "61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510"
#define MQTT_UserName "61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497"
#define MQTT_PassWord "385ce91dfe7da5b7431868d5d87e7998163c493344040935d5a00024d6324242"

//訂閱與發(fā)布的主題
#define SET_TOPIC  "$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/messages/down"  //訂閱
#define POST_TOPIC "$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/properties/report"  //發(fā)布

char mqtt_message[200];//上報數(shù)據(jù)緩存區(qū)

int main()
{
   u32 time_cnt=0;
   u32 i;
   u8 key;
   LED_Init();
   BEEP_Init();
   KEY_Init();
   USART1_Init(115200);
   TIMER1_Init(72,20000); //超時時間20ms
   USART2_Init(9600);//串口-藍(lán)牙
   TIMER2_Init(72,20000); //超時時間20ms
   USART3_Init(115200);//串口-WIFI
   TIMER3_Init(72,20000); //超時時間20ms
   USART1_Printf("正在初始化WIFI請稍等.\n");
   if(ESP8266_Init())
   {
      USART1_Printf("ESP8266硬件檢測錯誤.\n");  
   }
   else
   {
      //非加密端口
      USART1_Printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode("CMCC-Cqvn","99pu58cb","121.36.42.100",1883,1));
  
   }
   
    //2. MQTT協(xié)議初始化	
    MQTT_Init(); 
    //3. 連接華為服務(wù)器        
    while(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord))
    {
        USART1_Printf("服務(wù)器連接失敗,正在重試...\n");
        delay_ms(500);
    }
    USART1_Printf("服務(wù)器連接成功.\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");
    }        
    
    while(1)
    {    
        key=KEY_Scan(0);
        if(key==2)
        {
            time_cnt=0;
            sprintf(mqtt_message,"{"services": [{"service_id": "lock","properties":{"門鎖":1}}]}");
            MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
            USART1_Printf("發(fā)送狀態(tài)1\r\n");
        }
        else if(key==3)
        {
            time_cnt=0;
            sprintf(mqtt_message,"{"services": [{"service_id": "lock","properties":{"門鎖":0}}]}");
            MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
            USART1_Printf("發(fā)送狀態(tài)0\r\n");
        }  

        if(USART3_RX_FLAG)
        {
            USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
            for(i=0;i;i++)>

審核編輯：湯梓紅