STM32F103+ESP-01S+MQTT协议连接华为云端（附踩坑记录）

一、物料准备

硬件：

STM32F103C8T6最小核心板
ESP01S WIFI模块

软件：

Keil
esp32固件烧写软件
华为云服务器（个人免费使用，每天消息上限）

二、调试过程

调试总体思路：

烧写官方的MQTT固件（这样可以省去协议的手动组装，直接调用AT指令+传参就行了）;
单片机的硬线连接，做好usart配置；
wifi连接热点；
MQTT连接云服务器
ESP01S固件烧写

ESP01S的芯片其实也是8266

参考博文：https://www.cnblogs.com/xilimiss510/p/17592856.html

官网固件库：https://docs.ai-thinker.com/固件汇总
硬线+usart配置

首先是硬件接线+USART配置，我用的是STM32F103的USART2，USART的配置基本都是通用的，注意单片机的串口引脚和所在时钟就行了。如果要接入FreeRTOS的话，注意NVIC的配置的优先级分组和整体保持一致就行了（一般是第4组）NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4); // 4位抢占优先级，0位子优先级，代码如下：

// USART2_TX：PA2，USART2_RX：PA3，

void USART2_Config(int baud)

{

	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	/********* RCC配置 ******************/

	// 打开USART2时钟

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);

	/********* NVIC配置 **********************************/

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 12;  // 抢占优先级12（>11）

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;          // 子优先级无效（分组4）

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

	/********* 引脚配置 **********************************/

	// 映射引脚和复用功能

	//RX端口

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;

	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

	//TX端口

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;

	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

	/********* 串口配置 ************************************/

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = baud;

	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

	USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);

	// 配置中断

	USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);

	// 打开usart

	USART_Cmd(USART2, ENABLE);

}

/***************************************** usart中断服务 ********************************/

uint8_t esp8266_buf[ESP8266_BUF_SIZE];

uint16_t esp8266_cnt = 0;

//前台程序就是中断服务程序，该程序是不需要手动调用的，当中断触发之后CPU会自动跳转过来执行该函数

void USART2_IRQHandler(void)

{

	//uint8_t data;

	//判断中断是否发生

	if (USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) == SET)

	{

		//从USART2中接收一个字节

		esp8266_buf[esp8266_cnt++] = USART_ReceiveData(USART2);  //一次只能接收一个字节

		//data = USART_ReceiveData(USART2);

		//把接收到的数据转发出去

		//USART_SendData(USART1,data);

	}

}

wifi入网

esp-01s的波特率设置为115200，所以为了调试方便，USART1的波特率也调整为115200，同时xcom的波特率也调整为115200，然后按照以下示例即可发送成功测试

官方指令集参考：

https://docs.espressif.com/projects/esp-at/zh_CN/latest/esp32/AT_Command_Set/index.html

#define ESP8266_WIFI_INFO 		"AT+CWJAP=\"wifiusername\",\"wifipassword\"\r\n"

/**

  * @brief  向ESP8266发送AT指令并检查响应

  * @param  cmd: 要发送的AT指令字符串

  * @param  resp: 期望的响应字符串

  * @retval 0: 成功(接收到期望响应); 1: 失败

  */

uint8_t ESP8266_SendCmd(char *cmd, char *resp)

{

    uint16_t timeout = 0;

    // 清空接收缓冲区

    ESP8266_Clear();

    // 发送AT指令到ESP8266（通过USART2）

    USART2_Send_Str(cmd);

    // 等待响应，超时时间为5秒（500*10ms）

    while(timeout++ < 500)

    {

        delay_ms(10);  // 等待10ms

        // 检查是否接收到期望的响应

        if(strstr((char *)esp8266_buf, resp) != NULL)

        {

			USART1_Send_Str((char *)esp8266_buf);

            return 0;  // 成功

        }

    }

    return 1;

}

//连接wifi

void ESP_Config(void)

{

	ESP8266_Clear();

//	while(ESP8266_SendCmd("AT\r\n", "OK"))

//		delay_ms(50);

	//1、复位

	while(ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n", "OK"))

		delay_ms(50);

	//2、设置工作站STA模式

	while(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n", "OK"))

		delay_ms(50);

	//3、连接wifi

	while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_WIFI_INFO, "GOT IP"))

		delay_ms(50);

}

注意末尾都要加"\r\n"，字符串该转义的转义

这里连接上了可以试着测试个天气应用的api

MQTT连接

官方MQTT指令集（中文）非常详细：MQTT AT 命令集 - ESP32 - — ESP-AT 用户指南 latest 文档

完整的连接发布订阅代码：



void ESP8266_Clear(void)

{

    memset(esp8266_buf, 0, sizeof(esp8266_buf));

    esp8266_cnt = 0;

}

bool ESP8266_recv(char *substr)

{

	// 检查是否接收到期望的响应

	if(strstr((char *)esp8266_buf, substr) != NULL)

	{

		USART1_Send_Str("收到风扇控制命令");

		USART1_Send_Str((char *)esp8266_buf);

		ESP8266_Clear();

		return true;

	}

	return false;

}

/**

  * @brief  向ESP8266发送AT指令并检查响应

  * @param  cmd: 要发送的AT指令字符串

  * @param  resp: 期望的响应字符串

  * @retval 0: 成功(接收到期望响应); 1: 失败

  */

uint8_t ESP8266_SendCmd(char *cmd, char *resp)

{

    uint16_t timeout = 0;

    // 清空接收缓冲区

    ESP8266_Clear();

    // 发送AT指令到ESP8266（通过USART2）

    USART2_Send_Str(cmd);

    // 等待响应，超时时间为5秒（500*10ms）

    while(timeout++ < 500)

    {

        delay_ms(10);  // 等待10ms

        // 检查是否接收到期望的响应

        if(strstr((char *)esp8266_buf, resp) != NULL)

        {

			USART1_Send_Str((char *)esp8266_buf);

            return 0;  // 成功

        }

    }

    return 1;

}

void ESP_PUB(char *cmd)

{

	ESP8266_SendCmd(cmd, "OK");	//判断OK是否是cmd的子串

}

//连接wifi、连接云端服务器

void ESP_Config(void)

{

	ESP8266_Clear();

//	while(ESP8266_SendCmd("AT\r\n", "OK"))

//		delay_ms(50);

	//1、复位

	while(ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n", "OK"))

		delay_ms(50);

	//2、设置工作站STA模式

	while(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n", "OK"))

		delay_ms(50);

	//3、连接wifi

	while(ESP8266_SendCmd(ESP8266_WIFI_INFO, "GOT IP"))

		delay_ms(50);

	//4、配置用户参数

	while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"monitor_123\",\"monitor\",\"XXXXXXXXXXXXXXXXXX\",0,0,\"\"\r\n", "OK"))

		delay_ms(50);

	//5、连接云服务器

	while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTCONN=0,\"XXXXXXXXXXXXXX",1883,0\r\n", "OK"))

		delay_ms(50);

	//6、订阅app控制风扇的主题

	while(ESP8266_SendCmd("AT+MQTTSUB=0,\"control_fan\",1\r\n", "OK"))

		delay_ms(50);

}

// 修改云端属性（暂未启用，只通过/mesasge/up进行分发）

void ESP_PUB_Properties(float temper, float humidity, bool isAlarming)

{

	sprintf(

	ts,

	"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/monitor/sys/properties/report\",\"{\\\"services\\\":[{\\\"service_id\\\":\\\"Monitor\\\"\\,\\\"properties\\\":{\\\"temper\\\":10\\,\\\"humidity\\\":30\\,\\\"isAlarming\\\":true}}]}\",1,0\r\n"

	);

	ESP_PUB(ts);

}

// 发布消息

void ESP_PUB_Message(float temper, float humidity, bool isAlarming,bool isFanNormallyOpen)

{

	memset(ts,0,300);

	sprintf(

	ts,

	"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/monitor1/sys/messages/up\",\"{\\\"temper\\\":%.1f\\,\\\"humidity\\\":%.1f\\,\\\"isAlarming\\\":%s\\,\\\"isFanNormallyOpen\\\":%s}\",1,0\r\n",

	temper,

	humidity,

	isAlarming?"true":"false",

	isFanNormallyOpen?"true":"false"

	);

	ESP_PUB(ts);

}

注意这里组装消息的时候有个大坑，卡了我非常之久：



// 修改云端属性（暂未启用，只通过/mesasge/up进行分发）

void ESP_PUB_Properties(float temper, float humidity, bool isAlarming)

{

	sprintf(

	ts,

	"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/monitor/sys/properties/report\",\"{\\\"services\\\":[{\\\"service_id\\\":\\\"Monitor\\\"\\,\\\"properties\\\":{\\\"temper\\\":10\\,\\\"humidity\\\":30\\,\\\"isAlarming\\\":true}}]}\",1,0\r\n"

	);

	ESP_PUB(ts);

}

假设要发布的JSON对象：

// 华为云属性更新的固定格式

{

    "services":[

        {

            "service_id":"Monitor",

            "properties":{

                "temper":10,

                "humidity":30

            }

        }

    ]

}

// 去除format

{"services":[{"service_id":"Monitor","properties":{"temper":10,"humidity":30}}]}

那跟据MQTT文档需要发送的指令则是

// 官方示例

AT+CWMODE=1

AT+CWJAP="ssid","password"

AT+MQTTUSERCFG=0,1,"ESP32","espressif","1234567890",0,0,""

AT+MQTTCONN=0,"192.168.10.234",1883,0

AT+MQTTPUB=0,"topic","\"{\"timestamp\":\"20201121085253\"}\"",0,0  // 发送此命令时，请注意特殊字符是否需要转义。

// 我们的指令进行第一次转义,仔细看，这里我们将","也进行了转义！！！

AT+MQTTPUB=0,"$oc/devices/monitor/sys/properties/report"，"{\"services\":[{\"service_id\":\"Monitor\"\,\"properties\":{\"temper\":10\,\"humidity\":30}}]}"

注意，这里我们不仅将数据中引号进行了转义，同时对","也进行了转义，这里转义","的原因是因为需要告诉ESP的固件程序，这个逗号是我数据中的逗号，而不是指令中的逗号！！！

指令有了，我们现在要通过sprintf进行数据的组装，所以要进行第二次转义，而这次的转义，是要将所有的"\"和引号进行转义，不用转义逗号，所以最终就变成了

"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/monitor/sys/properties/report\"，\"{\\\"services\\\":[{\\\"service_id\\\":\\\"Monitor\\\"\\,\\\"properties\\\":{\\\"temper\\\":10\\,\\\"humidity\\\":30}}]}\""

这就是为什么要发布的数据中的逗号前有两个反斜杠