第十章 STM32F103+ESP8266接入机智云 实现小型IOT智能家居项目

前言

最近有不少小伙伴私信留言想要我推出一章能够通过APP进行远程控制并获取传感器信息的实验教程。说实话在嵌入式毕设里边这算是中等偏上水平的了。刚好我也有兴趣写写。全篇4700多字我写的很详细按着文章一步一步操作即可。建议跟同学集资购买模块多一个人一起学习交流能更快学会

主要材料准备

STM32F103C8T6板子外部晶振8M

ESP8266模块下面两张图是ESP8266模块的正反面

  

 第九章的所有模块杜邦线若干条。

1.APP制作

1.1 首先利用网上的一些物联网自助开发平台去制作APP这里我选用机智云。浏览器搜索 机智云 然后进入官网如下图。

 1.2 进入官网后点击右上角的 开发者中心 。

 1.3 大部分同学还没注册过机智云账号所以先去注册一个。

1.4 注册完成后登录账号就进入了下方界面点击左侧“智能产品”栏的“+创建”开始制作APP。

 1.5 点击“+创建”后就来到下图中的界面进行APP的类型选择照着下图操作。我们点击 照明 再点击 球泡灯 然后点击 自定义方案 最后点击 灯。这些操作只是先给APP选个模板而已到时候功能可以不跟控灯功能相关

 1.6 完成步骤1.5后我们就相当于选好了APP的模板类型接下来会弹出下方的界面我们只要按照下图中红色框一样设置就行了产品名称可以自己取按图片操作完后点击界面底部的创建。

 1.7 完成步骤1.6之后就自动来到了下图的界面。这里我们开始给APP添加内容点击下图的 去编辑。

然后参考下图红色框框部分进行填写(这里我们先实现往APP里添加一个窗开关的内容)

 在 标识名 这一项我们取名字的时候尽量取得“清楚”就是一眼就知道是什么意思。因为后面机智云自动生成的单片机程序代码里表示窗开关的的变量名就是根据这个 标识名 生成的。

显示名称就是等会APP上会显示的文字比如我们填写“窗开关”等会生成的APP上就会有个地方标注文字“窗开关”然后我们继续填写下面的读写类型和数据类型让APP上“窗开关”的文字旁边显示个按键这样我们一眼就这个按键是用来控制窗开关的

读写类型就看该功能实现方式

一般需要在APP上手动操作的属于可写比如需要添加的是按键或者滑动条滑动条类似下图红色框等就选择可写所以我们是实现窗的开关明显填可写。

如果只是起显示数值作用属于只读比如显示温度值和湿度值。

数据类型窗的状态有“开”和“关”两种状态所以数据类型是布尔值类型也就是0和1。

填写好标识名、显示名称、读写类型、数据类型后点击界面下方的 确定。

1.8 完成上面的步骤后就自动来到了下图的界面。这个时候我们的 只控制窗开关的APP 已经做好了那我们怎么看效果呢我们先点击下图左侧的 虚拟设备 。

 1.9 完成上面步骤就来到下图界面。接着用手机下载个 机智云APP(下载链接

https://devdocs.gizwits.com/download.html#166419072635445)下载完成后用APP去扫下图的二维码即可看到我们自己制作的APP了。

下图是手机扫码后我们所看到的手机视角IOT智能家居是我们步骤1.6时候取的APP名字我们点击红色方框进入APP界面右图所示

        

 这里我们可以在APP上打开窗的开关如下图所示。

然后我们就会发现网页上界面跟着动了起来下图所示。

 一个APP只有控制开关窗的功能太单调了我们点击下图左侧的 产品信息 回到步骤1.7的地方继续添加APP的内容。 

1.10 然后点击左侧的 新建 填写参考步骤1.7的操作填写标识名显示名称读写类型数据类型去完成APP新的内容的添加。

下面4张图是我增加的功能。

 

然后按照步骤1.8和去1.9去扫设备二维码就可以看到APP的视图了。

 这个时候属于你自己的APP就做好了照着步骤一步一步来五分钟内完成有手就行

2. 给ESP8266模块烧录固件

接下来我们还需要给ESP8266模块烧录固件。下面步骤是针对乐鑫ESP8266模块进行串口模式烧写流程ESP8266的购买链接在资料里提供了

2.1 首先在机智云官网下载ESP8266固件到本地电脑上

ESP8266 GAgent固件下载地址https://devdocs.gizwits.com/download.html#166419072645267?1672219764470

 

2.2 确认下载的固件

下载到本地后解压得到以下文件本文用到的ESP8266模块烧录的是下图的bin文件。

 

2.3 ESP8266接线。

按照下图的连接方式将ESP8266与USB转TTL模块连接好一般的USB转TTL模块只有4个引脚但ESP8266烧录时有7根引脚需要接线所以ESP8266没法接到USB转TTL模块上的引脚我们就把它们接到我们的STM32上。线连接好后将USB转TTL模块接如电脑的USB口STM32也要保持供电。或者去淘宝买个ESP8266固件下载器这样就不用自己接线了下载器链接我也放在资料里

 2.4 设备烧录。

完成上面步骤后我们以管理员的方式打开资料里提供的烧录工具

 

点击OK

 2.5 烧录设置。

 

1打勾选择烧录该项固件

2选择步骤3.2时我们刚刚确认好的ESP8266固件

3地址设置为0

4,  SPI SPEED 选择 40MHz

5, SPI MODE 选择 DOUT

6将DoNotChgBin勾选上

7选择USB转TTL模块对应的串口

8波特率选择115200

2.6 烧录操作

步骤一、选择正确的串口当串口连接成功之后点击如下图的“START”按钮

 

会出现

 

步骤二、将ESP8266上的RST引脚线拔掉也就是将ESP8266进行复位,会出现下图的情况。

 

步骤三、等待一段时间后出现“FINISH”字样表示烧写成功。

 3.代码移植

现在APP制作完毕ESP8266固件也烧录好了接下来就是进入编写STM32程序的环节。内部复杂的代码原理有兴趣的去机智云官网学习这里只是教大家怎么用以最快的速度做出自己想要的毕设

3.1 机智云能够根据我们刚才制作的APP自动生成APP与STM32通讯的代码工程这一点机智云官方有说明下图。看不懂就不理它反正等会我们会把自动生成的代码里关于APP与STM32通信相关的代码移植进我们自己的工程里边实现与APP相互通讯。

 

进行下方两张图的操作进行代码自动生成。

首先

然后

 

3.2 完成上图操作后等待一会代码就会自动生成完毕我们将其下载下来并解压后得到以下文件。我们只需要用到Gizwits文件夹和Utils文件夹里的内容。

 

将机智云自动生成代码工程里的Gizwits文件夹和Utils文件夹两个文件夹复制到资料评论区留下邮箱即可里提供的基础工程里边。基础工程内容就是在第九章的代码工程基础上多增加了两个串口功能一个串口负责打印信息一个串口负责与ESP8266进行通讯和一个实现1ms定时的定时器功能。

 

这里说明一下基础工程需要具备什么条件呢答案是必须得有两个串口功能和实现1ms定时的定时器功能。这一点可以看下图机智云官网上有提出。所以如果不想用资料提供的基础工程做移植操作而是想用你自己的工程来做移植操作的只要你的项目还空出两个串口可以用以及有个定时器就可以继续按下文进行操作。

 

3.3 然后打开资料里基础工程。

 

在代码里两个串口和定时1s的定时器初始化函数在mian( )函数内看下图。

 

3.4 将刚刚移植到基础工程的Gizwits文件夹和Utils文件夹里C文件和H文件包含进工程内。

 

 

3.5 接下来打开gizwits_product.c,将HAL相关的代码替换成标准库的代码。

 接下来gizwits_product.h进行以下修改。

 3.6 上面一系列的注释添加操作只是将Gizwits文件夹和Utils文件内的代码内容的HAL库函数相关代码全用标准库代码替换下一步就是将Gizwits文件夹和Utils文件夹内的代码参与基础工程的代码执行。

3.6.1 将gizPutData( )添加到USART2的接收中断内为什么是USART2呢因为资料提供的基础工程里边USART2负责与ESP8266进行通讯。提示操作该步骤前先往usart.c添加gizwits_product.h头文件否则编译器找不到gizPutData()函数。

 

3.6.2 将gizTimerMS( )添加到定时器3中断函数内。为什么定时器3因为资料提供的基础工程里用定时器3实现1ms的定时功能。提示操作该步骤前先往main函数添加gizwits_product.h头文件否则编译器找不到gizTimerMS()函数

3.6.3 然后将gizwits_product.c内的userHandle( )函数内的每个变量进行赋值这些变量是前面我们在制作APP时那些设置只读的数据内容就是温度、湿度、二氧化碳浓度和甲醛浓度。那哪个变量是温度哪个是湿度呢这就要根据我们前面制作APP时取的标识名了具体看下图。

 

CO2就是二氧化碳浓度数据点的标识名所以二氧化碳浓度值要赋值给变量valueCO2TVCO就是甲醛浓度标识名。下图就是赋值完的程序。

 红框的变量TEMPHUMPCO2和TVCO已经在mian( )函数里边获取了温度值湿度值二氧化碳浓度值和甲醛浓度值了看下图。

 userHandle( )函数我们在下文会将其放入到main( )函数的while(1)循环里 。目的是去不断刷新变量valueTEMPvalueHUMPvalueCO2和valueTVOC的值这样APP上的温湿度、二氧化碳浓度和甲醛浓度数据才会实时更新

3.6.4 然后在main( )函数内添加userInit( )函数gizwitsInit( )函数和gizwitsSetMode( )函数这三个函数运行一次就可以了所以别放在while(1)循环里边。提示操作该步骤前先往main函数添加gizwits_product.h头文件否则编译器找不到这三个函数已添加了就忽略该提示。

 说明

userInit( )函数内就是设置刚打开APP时APP上那些数据内容的初值这里可以不用做设置如果想要设置那就直接将下图红色框的注释打开然后将对应的的标识名变量赋值即可赋值的大小必须时在制作APP时设置的数值范围内。比如我们在制作APP时温度数据点设置的范围是-10~100那我们对下图的currentDataPoint.valueTEMP的赋值必须在-10~100这个范围内。

 

gizwitsInit( )函数就是开辟一个环形缓冲区我们直接调用就是了。

关于gizwitsSetMode( ) 函数机智云官网也做出说明下图。这里我们直接选择AirLink模式可以了也就是gizwitsSetMode( ) 函数参数填2。

 3.6.5 在main( )函数的while(1)循环里边添加 userHandle( ) 函数和 gizwitsHandle( ) 函数。

 说明

userHandle( ) 函数我们在步骤2.6.3时在该函数内部对数据点的数值变量进行赋值操作也说了会将该函数放入main( )函数的while(1)循环里面让其不断被执行目的是不断刷新数据点变量存储的值数据点变量存储的值会gizwitsHandle( )函数被实时上传到APP进而使APP上的温湿度二氧化碳浓度甲醛浓度这些数据不断更新。

gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint) 函数机智云官网有对其功能做出解释下图。可以理解为这是个后台程序联网上传数据接收下发数据等都跟它紧密相关必须放在while(1)循环里时刻运行着

 

3.6.6 步骤3.6.5完成后代码已经完成了APP上的传感器数据实时更新的功能其实就是我们不断地往APP端不断发送传感器数据。接下来就是完善当APP发指令下来时设备端对应的处理操作就是APP发开关窗指令时我们设备端做出相应执行动作。

找到gizwits_product.c内的gizwitsEventProcess函数该函数就是对APP下发的指令事件进行处理的。在该函数内的switch判断函数中我们能看到EVENT_WINDOW_ONOFF,这里我们一看就知道是处理窗开关的地方为什么呢因为我们在步骤1.7的时候给窗开关按键取的标识名就叫做WINDOW_ONOFF,我当时还让小伙伴们取标识名的时候取“清楚”点能够一眼看出是什么意思。箭头1指向的地方表示当窗开关按键打开时箭头2指向的地方表示当窗开关关闭时知道箭头1和2的意思后我们就可以在箭头3和4的地方编写相应操作了

 下图是编写完相应操作的截图。

 

自此代码移植方面的工作就完成啦,编译0警告0错误后就可以直接去步骤4了。

4 成果演示。

4.1 完成上个步骤代码方面的移植工作已完成。按照下图把所有模块用杜邦线接起来然后用Jlink或者STlink将上面完成代码移植的代码烧录进STM32里即可。(如果你的基础工程用的是资料提供的代码就按照下图接法不是用资料提供的基础工程的话就自行根据自己的情况将ESP8266、TTL转USB模块连接到STM32)

 4.2 将TLL转USB模块插上电脑并打开串口助手就能看到串口在打印信息了这里咱们先不管打印内容。

 4.3 接下来打开机智云app点击左上角的 ＋ 然后一键配网。

 4.4

4.5

4.6

4.7 APP搜索附件设备的时候STM32要保持供电。以免影响配对。

4.8 这时我们看串口打印助手打印的内容在配对过程中若出现下图中红色框的打印信息则说明APP已和你的设备STM32+ESP8266配对上了。RSSI后面的数值不一定是3但一定得大于0

4.9 配对上好APP回到首页我们就能看到有个设备“亮”起来了然后点击该设备。

 4.10 点击设备后我们就看到左下图的内容跟OLED显示的内容有点差异主要是APP更新数据速度比OLED显示的慢而已。配对上后下次就不用再次配对了

 

 4.11 开关窗演示

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