基于STM32单片机采集数据&数据上云

前言

以往采集数据均是采用Arduino开发板、esp32wifi模块等，本次实验采用的是STM32单片机，STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，功能非常强大，为本次实验提供了无限可能。

参考博客：https://blog.csdn.net/weixin_43271542/article/details/117384011?spm=1001.2014.3001.5502

1.实验原理

本项目采用ARM结构中最为代表的Cortex-M4系列的芯片，选用STM32F407ZGT6开发板进行项目开发，选用的传感器为常见通用的DHT11温湿度传感器。传感器将采集到的数据传输到STM32（MCU）主控进行数据处理，最后通过串口打印出来。

2.实验软硬件

2.1硬件

STM32F407ZGT6、DHT11温湿度传感器

硬件连接图

DHT11 STM32

data — 》 PG9

vcc — 》 5v

GND — 》 GND

2.2软件准备

所用的全部资料的下载链接：https://pan.baidu.com/s/1p0LfRRw54vqTtx1yKDsQwA

密码为：f22d

注：里面包括了keil5安装的步骤与开发环境搭建

Keil5

官方下载链接如下：http://www.keil.com/demo/eval/arm.htm

 STM32f407固件库

官方下载链接如下：http://www.keil.com/dd2/pack

STM32CudeMx

官方下载链接如下：http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF259242

 STM32CudeMx的f407软件包

官方下载链接如下：http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF259243

3.实验过程

3.1 keil5安装

请按照本人共享的链接里面的开发环境文件夹里面word文档进行操作，提取文件密码为：f22d

3.2 STM32CudeMx安装

(https://pan.baidu.com/s/1p0LfRRw54vqTtx1yKDsQwA)里面的STM32CudeMX文件夹里面word文档进行操作，提取文件密码为：f22d

3.3 BSP工程项目创建

①打开STM32CudeMX

②点击创建工程

③搜索STM32F407ZGT6，双击黄色区域

④点击Categories——》System Core ——》GPIO，选择PF9和PF10，各自点击为GPIO_OutPut

⑤对GPIO进行具体配置

⑥配置RCC时钟

⑦配置系统时钟

⑧这里以串口1为例 我们可以选择串口的模式(异步，同步，半双工) 串口接收中断

a）点击USATR1

b）设置MODE为异步通信(Asynchronous)

c）基础参数：波特率为115200 Bits/s。传输数据长度为8 Bit。奇偶检验无，停止位1 接收和发送都使能

d）GPIO引脚设置 USART1_RX/USART_TX

e） NVIC Settings 一栏使能接收中断

⑨配置STM32F407ZGT6的时钟树，由于是外部8M的晶振，所以得出一下的时钟树

a）选择外部时钟HSE 8MHz

b）PLL锁相环倍频168倍

c）系统时钟来源选择为PLL

d）设置APB1分频器为 /4

32的时钟树框图 如果不懂的话请看《【STM32】系统时钟RCC详解(超详细，超全面)》

⑩建立工程

3.4 BSP工程项目开发

（1）用keil5打开此工程

（2）点击option（锤子），然后进行主频配置，修改为8.0或者12.0，然后重新打开该工程进行检查，最后进行编译。

（3）在keil5上面创建SYSTEM和HARDWAVE两个文件夹

（4）回到创建的test工程目录，添加这两个文件夹，已经整理好了链接（STM32课程资料库文件），复制库文件里面SYSTEM和HARDWAVE两个文件夹到test工程目录下。

（5）回到keil5里面，继续点击那个文件管理，然后根据对应的文件夹添加文件，一个都不要漏。

注：HARDWAVE也是这样添加工程文件进去。

（6）配置头文件路径，选择为第4步已经复制的两个文件夹（SYSTEM和HARDWAVE）

完成图如下：

（7）编程开发

a）main.c

#include 'main.h'

#include 'usart.h'

#include 'gpio.h'

#include 'stdio.h'

#include 'sys.h'

#include 'delay.h'

#include 'usart.h'

#include 'dht11.h'

void SystemClock_Config(void);

int main(void)

{

  u8 t=0;      

u8 temperature;      

u8 humidity; 

  int times;

  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */

delay_init(168);                           

  SystemClock_Config();

DHT11_Init();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */

  MX_GPIO_Init();

  MX_USART1_UART_Init();

  HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE);

  while (1)

  {

if(t%10==0)//?100ms????

{          

DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);

printf('2018A14122 WuXiaoXianrn');

printf('Tem:%drn',temperature);

printf('Hum:%drn',humidity);

printf('rnn');

}    

delay_ms(100);

t++;  

}

}

/**

  * @brief System Clock Configuration

  * @retval None

  */

void SystemClock_Config(void)

{

  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage

  */

  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters

  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.

  */

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;

  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 4;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4; 

  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks

  */

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK

                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;

  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;

  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

}

void Error_Handler(void)

{

  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */

  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */

  __disable_irq();

  while (1)

  {

  }

  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */

}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT

/**

  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number

  *         where the assert_param error has occurred.

  * @param  file: pointer to the source file name

  * @param  line: assert_param error line source number

  * @retval None

  */

void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)

{

  /* USER CODE BEGIN 6 */

  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,

     ex: printf('Wrong parameters value: file %s on line %drn', file, line) */

  /* USER CODE END 6 */

}

#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

b)uart.c

#include 'usart.h'

#include 'stdio.h'

/* USER CODE BEGIN 0 */

uint8_t USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];

uint16_t USART_RX_STA=0; //??????

uint8_t aRxBuffer[RXBUFFERSIZE];//HAL??????????

/* USER CODE END 0 */

UART_HandleTypeDef huart1;

/* USART1 init function */

int fputc(int ch, FILE *f)

{

HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch, 1, 0XFFFF);

  return ch;

}

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)

{

if(huart->Instance==USART1)//?????1

{

if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//?????

{

if(USART_RX_STA&0x4000)   //????0x0d

{

if(aRxBuffer[0]!= 0x0a)

{

USART_RX_STA=0;         //????,????

}

  else

  {

  USART_RX_STA|=0x8000;  //?????

  }

}

else //????0x0D

{

if(aRxBuffer[0] == 0x0d)

{

USART_RX_STA|=0x4000;

}

else

{

USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0x3FFF]=aRxBuffer[0];

USART_RX_STA++;

if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))

{

USART_RX_STA=0;    //??????,??????

}

}

}

}

   }

   }

void MX_USART1_UART_Init(void)

{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */

  huart1.Instance = USART1;

  huart1.Init.BaudRate = 115200;

  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */

}

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  if(uartHandle->Instance==USART1)

  {

  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */

    /* USART1 clock enable */

    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    /**USART1 GPIO Configuration

    PA9     ------> USART1_TX

    PA10     ------> USART1_RX

    */

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    /* USART1 interrupt Init */

    HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);

    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */

  }

}

void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)

{

  if(uartHandle->Instance==USART1)

  {

  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 0 */

    /* Peripheral clock disable */

    __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();

    /**USART1 GPIO Configuration

    PA9     ------> USART1_TX

    PA10     ------> USART1_RX

    */

    HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);

    /* USART1 interrupt Deinit */

    HAL_NVIC_DisableIRQ(USART1_IRQn);

  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 1 */

  }

}

/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

c)uart.h

/**

  ******************************************************************************

  * @file    usart.h

  * @brief   This file contains all the function prototypes for

  *          the usart.c file

  ******************************************************************************

  * @attention

  *

  *

© Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.

  * All rights reserved.

  *

  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,

  * the 'License'; You may not use this file except in compliance with the

  * License. You may obtain a copy of the License at:

  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause

  *

  ******************************************************************************

  */

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/

#ifndef __USART_H__

#define __USART_H__

#ifdef __cplusplus

extern 'C' {

#endif

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include 'main.h'

/* USER CODE BEGIN Includes */

#define USART_REC_LEN 500

#define   RXBUFFERSIZE  1

extern uint8_t USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];

extern uint16_t USART_RX_STA;

extern UART_HandleTypeDef UART1_Handler; //UART??

extern uint8_t aRxBuffer[RXBUFFERSIZE];//HAL??????????

/* USER CODE END Includes */

extern UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN Private defines */

/* USER CODE END Private defines */

void MX_USART1_UART_Init(void);

/* USER CODE BEGIN Prototypes */

/* USER CODE END Prototypes */

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif /* __USART_H__ */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

（8）检查配置，编译下载

（9）打开串口助手进行查看

4.注意事项

（1）注意在配置时钟树要严格按照步骤配置，当时由于不按照顺序导致最终编译出错；

（2）在软件准备时务必把所有软件都下载好，当时由于忘记下载ST_Link驱动导致编译出错；

（3）每次编译、下载完代码时记得把STM32按下reset键，才可以再次烧录；

（4）数据上云由于时间以及能力有限，未来期待会不断完善；