2022年10月14日 | STM32+ESP8266+MQTT协议连接腾讯物联网开发平台

一、环境介绍

单片机采用：STM32F103C8T6

上网方式：采用ESP8266，也可以使用其他设备代替，只要支持TCP协议即可。比如：GSM模块、有线网卡等。

开发软件：keil5

物联网平台: 腾讯IOT物联网物联网平台。腾讯的物联网平台比起其他厂家的物联网平台更加有优势，腾讯物联网平台可以将数据推到微信小程序上，用户可以直接使用小程序绑定设备，完成与设备之间交互，现在用户基本都会使用微信，所以使用起来非常方便。

本文章配套使用的STM32设备端完整源代码下载地址:   https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18785807

STM32+ESP8266使用MQTT协议连接OneNET 中国移动物联网开发平台：https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/107385118

STM32+ESP8266使用MQTT协议连接阿里云物联网开发平台：https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/107311897

二、功能介绍

本文章接下会介绍如何在腾讯物联网平台上创建设备、配置设备、推送到微信小程序、并编写STM32设备端代码，使用ESP8266联网登录腾讯物联网平台，完成数据交互。 

 功能:  STM32采集环境温度、湿度、光照强度实时上传至物联网平台，在微信小程序页面上，用户可以实时查看这些数据，并且可以通过界面上的按钮控制设备端的电机、LED灯的开关，完成数据上传和远程控制。  

说明:  STM32设备端所有代码均有自己全部编写，没有使用任何厂家的SDK，MQTT协议也是参考MQTT官方文档编写；ESP8266也没有使用任何专用固件，所以代码的移植性非常高。 任何能够联网的设备都可以参考本篇文章代码连接腾讯物联网平台，达到相同的效果。

三、登录腾讯物联网平台创建设备

腾讯云官网:  https://cloud.tencent.com/

下面是手机上的截图：操作过程

现在设备是离线状态,是无法查看的，接下来就使用MQTT客户端模拟设备，登录测试。

四、使用MQTT客户端模拟设备--测试

4.1  下载MQTT客户端

MQTT客户端可执行文件下载地址(.exe):  https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18784012

这个MQTT客户端采用QT开发，如果需要了解它的源码，请看这里： https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/116779490

4.2  查看物联网平台端口号与域名(IP地址)

官方文档:  https://cloud.tencent.com/document/product/634/32546

通过这里得到信息:   如果是广州域的设备(其实哪里都一样,只是服务器距离的远近)，就填入  <产品ID>.iotcloud.tencentdevices.com  ，端口号是 1883(这是密匙认证的端口号，如果是证书认证就是另一个)。

查看产品ID的方法：

得打产品ID之后，那么要连接我的设备，域名就填:  8O76VHCU7Y.iotcloud.tencentdevices.com     端口就填: 1883

由于我的测试用的MQTT客户端不支持域名输入，只支持IP地址输入，所有我这里需要先将域名转为IP地址在进行下面的测试，ESP8266内部支持域名解析的，所有可以直接输入域名即可，不需要做这一步。

在线解析域名的网址： https://site.ip138.com/8O76VHCU7Y.iotcloud.tencentdevices.com/

得到广州腾讯云的IP地址为:  106.55.124.154

4.3  生成MQTT登录参数

就像我们登录QQ、登录微信需要账号密码一样，设备登录物联网平台也需要类似的东西。

官方文档地址： https://cloud.tencent.com/document/product/634/32546

上面需要的参数，在设备调试页面，点击具体的设备进行查看：

Python源代码：

#!/usr/bin/python

# -*- coding: UTF-8 -*-

import base64

import hashlib

import hmac

import random

import string

import time

import sys

# 生成指定长度的随机字符串

def RandomConnid(length):

    return  ''.join(random.choice(string.ascii_uppercase + string.digits) for _ in range(length))

# 生成接入物联网通信平台需要的各参数

def IotHmac(productID, devicename, devicePsk):

     # 1. 生成 connid 为一个随机字符串，方便后台定位问题

     connid   = RandomConnid(5)

     # 2. 生成过期时间，表示签名的过期时间,从纪元1970年1月1日 00:00:00 UTC 时间至今秒数的 UTF8 字符串

     expiry   = int(time.time()) + 30*24*60 * 60

     # 3. 生成 MQTT 的 clientid 部分, 格式为 ${productid}${devicename}

     clientid = "{}{}".format(productID, devicename)

     # 4. 生成 MQTT 的 username 部分, 格式为 ${clientid};${sdkappid};${connid};${expiry}

     username = "{};12010126;{};{}".format(clientid, connid, expiry)

     # 5. 对 username 进行签名，生成token

     secret_key = devicePsk.encode('utf-8')  # convert to bytes

     data_to_sign = username.encode('utf-8')  # convert to bytes

     secret_key = base64.b64decode(secret_key)  # this is still bytes

     token = hmac.new(secret_key, data_to_sign, digestmod=hashlib.sha256).hexdigest()

     # 6. 根据物联网通信平台规则生成 password 字段

     password = "{};{}".format(token, "hmacsha256")

     return {

        "clientid" : clientid,

        "username" : username,

        "password" : password

     }

if __name__ == '__main__':

    # 参数分别填入: 产品ID,设备名称,设备密匙

    print(IotHmac("8O76VHCU7Y","SmartAgriculture","OHXqYLklNBU4xLqqoZbXMQ=="))

得到的登录信息如下：

clientid: 8O76VHCU7YSmartAgriculture

username: 8O76VHCU7YSmartAgriculture;12010126;J4MCD;1623766532

password: a962b484079864239148b255281d54372aa66247aa8d6259d11aa6fef650fd5b;hmacsha256

4.4 了解主题上报和订阅的格式

登录之前需要先了解如何订阅设备的主题和上报的数据流格式。

如果设备端想要得到APP页面的按钮状态就需要订阅属性下发和属性上报的响应，主题格式就是这样的：

格式:

$thing/down/property/8O76VHCU7Y/设备名称

示例:

$thing/down/property/8O76VHCU7Y/SmartAgriculture

如果设备端想要像APP页面上传数据，那么就需要使用属性上报--发布主题：

格式:

$thing/up/property/8O76VHCU7Y/${deviceName}

示例:

$thing/up/property/8O76VHCU7Y/SmartAgriculture

设备端向APP页面上报属性时，需要上传具体的数据，数据流的格式如下：

官方文档:  https://cloud.tencent.com/document/product/1081/34916

比如： 我的产品里有温度、湿度、电机三个设备，我可以选择一次上传3个设备的信息，数据格式就这样写：

{"method":"report","clientToken":"123","params":{"temperature":20.23,"humidity":50,"Motor":1}}

其中:  "temperature"、"humidity"、"Motor"  是设备的标识符，根据自己的情况修改，冒号后面就是给这个设备上传的具体数据。

4.5 使用MQTT客户端登录设备测试

万事俱备，下面就使用MQTT客户端进行登录测试。

MQTT客户端操作步骤：

1. 填写相关参数

2. 点击登录

3. 订阅主题

4. 发布主题

5. 去APP页面查看信息

4.6 微信小程序效果

已经收到MQTT客户端上传的数据，点击按钮，MQTT客户端也会收到按钮下发的数据。

五、STM32设备端代码

本文章配套使用的STM32设备端完整源代码下载地址:   https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18785807

5.1 下载程序

5.2  连接状态

STM32设备上按下按键后，手机打开微信小程序可以看到实时上传的数据，速度非常快。

5.3  main.c文件

#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"

//腾讯物联网服务器的设备信息

#define MQTT_ClientID "8O76VHCU7YSmartAgriculture"

#define MQTT_UserName "8O76VHCU7YSmartAgriculture;12010126;J4MCD;1623766532"

#define MQTT_PassWord "a962b484079864239148b255281d54372aa66247aa8d6259d11aa6fef650fd5b;hmacsha256"

//订阅与发布的主题

#define SET_TOPIC  "$thing/down/property/8O76VHCU7Y/SmartAgriculture"  //订阅

#define POST_TOPIC "$thing/up/property/8O76VHCU7Y/SmartAgriculture"  //发布

char mqtt_message[200];//上报数据缓存区

int main()

{

   u32 time_cnt=0;

   u32 i;

   u8 key;

   LED_Init();

   BEEP_Init();

   KEY_Init();

   USART1_Init(115200);

   TIMER1_Init(72,20000); //超时时间20ms

   USART2_Init(9600);//串口-蓝牙

   TIMER2_Init(72,20000); //超时时间20ms

   USART3_Init(115200);//串口-WIFI

   TIMER3_Init(72,20000); //超时时间20ms

   USART1_Printf("正在初始化WIFI请稍等.n");

   if(ESP8266_Init())

   {

      USART1_Printf("ESP8266硬件检测错误.n");  

   }

   else

   {

      //加密端口

      //USART1_Printf("WIFI:%dn",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode("OnePlus5T","1126626497","183.230.40.16",8883,1));

      //非加密端口

      USART1_Printf("WIFI:%dn",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode("CMCC-Cqvn","99pu58cb","106.55.124.154",1883,1));

   }

    //2. MQTT协议初始化

    MQTT_Init(); 

    //3. 连接OneNet服务器        

    while(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord))

    {

        USART1_Printf("服务器连接失败,正在重试...n");

        delay_ms(500);

    }

    USART1_Printf("服务器连接成功.n");

    //3. 订阅主题

    if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1))

    {

        USART1_Printf("主题订阅失败.n");

    }

    else

    {

        USART1_Printf("主题订阅成功.n");

    }        

    while(1)

    {    

        key=KEY_Scan(0);

        if(key==2)

        {

            time_cnt=0;

            sprintf(mqtt_message,"{"method":"report","clientToken":"123","params":{"temperature":20.23,"humidity":50,"Motor":1}}");

            MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);

            USART1_Printf("发送状态1rn");

        }

        else if(key==3)

        {

            time_cnt=0;

            sprintf(mqtt_message,"{"method":"report","clientToken":"123","params":{"temperature":10.23,"humidity":60,"Motor":0}}");

            MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);

            USART1_Printf("发送状态0rn");

        }  

        if(USART3_RX_FLAG)

        {

            USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='';

            for(i=0;i            {

                USART1_Printf("%c",USART3_RX_BUFFER[i]);

            }

            USART3_RX_CNT=0;

            USART3_RX_FLAG=0;

        }

        //定时发送心跳包,保持连接