STM32+ESP8266連接騰訊IOT微信小程序一鍵配網
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一、環境介紹
WIFI: ESP8266
協議: MQTT
二、前言
這里的 WIFI型號不重要、主控MCU不重要，連接的物聯網平臺也不重要。
要完成本章節的內容，只要會熟悉某款單片機的編程、了解基本的網絡編程，明白MQTT協議、能讀懂每個物聯網云平臺的幫助文檔都可以完成最終的效果。
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三、功能介紹
前面有幾篇內容都介紹了如何使用在騰訊物聯網平臺創建設備，完成微信小程序與設備進行交互；這些設備代碼里的連接的WIFI名稱和密碼都是固定，只能通過每次修改程序、編譯、下載才能更改。一個正常的物聯網智能設備，這樣操作肯定是不合理的，所以這篇內容就完成如何使用微信小程序一鍵配網，完成設備的WIFI切換、連接。
現在我們購買的智能設備都有自己的配網方式，比如: 小米的很多設備，小愛音箱，攝像頭，掃地機器人等。這些設備買回來之后，用戶可以參考說明書，完成對設備的配置，讓設備連接上家里的WIFI，完成網絡連接。
本次我以智能鎖為產品模型，在騰訊物聯網平臺創建一個設備，使用STM32F103系統板+ESP8266+LED燈完成智能鎖產品的模擬開發；用戶設備端可以按下指定的按鍵進入配網模式，打開騰訊官方的微信小程序，掃描產品二維碼，根據步驟完成對設備的配網操作。
騰訊物聯網支持了好幾種配網模式，我這里選擇的是“softAP”模式來完成配網操作。
softAP 模式配網的原理介紹： 正常情況下我們買回來的新設備內部是沒有我們自己家WIFI的信息的，也就是說這個設備上電之后自己不知道該連接哪一個WIFI；這時我們就需要想辦法把我們自己家里的WIFI名稱、WIFI密碼告訴這個設備，這個設備就可以去連接了。 那問題是怎么去告訴設備這些信息？ 設備一般都有進入配網模式的按鈕，進入配網模式之后，會將設備內部的WIFI設置成“softAP”模式，也就是設備自己會創建一個WIFI熱點出來并創建UDP服務器監聽連接，這時我們打開騰訊官方的微信小程序，按照指引去連接這個WIFI，連上之后，微信小程序會通過UDP協議將WIFI的配置信息傳輸給設備WIFI，設備WIFI收到之后，再切換模式為STA模式，去連接目標WIFI，連接成功之后，登錄云平臺，綁定設備，完成配網。 這其中的交互協議，后面再細說。
四、在騰訊云平臺上創建智能鎖
本章節只會展示幾個關鍵步驟，如果之前沒有使用過騰訊物聯網云平臺可以參考這里學習一遍：STM32+ESP8266+MQTT協議連接騰訊物聯網開發平臺_DS小龍哥的博客-CSDN博客
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功能很簡單，只有一個屬性，就是鎖的開關狀態。
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這里可以配置微信小程序的詳細參數，配網的設置也這個頁面上：
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下面進行配網設置：
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選擇配網模式：
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這個頁面比較重要，需要將設備進入配網的方法告訴用戶，引導用戶去操作，完成進入配網模式：
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保存之后，打開微信小程序“騰訊連連”，掃描右下角的這個二維碼，進行配網，完成設備添加。（一般正常產品，會將這個二維碼打印出來，貼在設備上，方便用戶掃描）
(提示： 做這一步，要先設計好設備端的程序，設備上電能正常的運行，才能做)
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下面是手機上的截圖： （根據頁面上的提示操作設備）
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按下開發板子上的S2進入配網模式：
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在串口上也可以看到提示信息。
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這時繼續操作微信小程序上的步驟，選擇設備的WIFI進行連接： 之后在下一個頁面會自動等待配網成功(沒有截圖)，設備配網成功之后會出現提示，這時設備就已經在線了
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打開控制臺已經看到設備上線了：
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這時進入小程序頁面，就可以對智能鎖進行操作了：
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到此，配網已經完成，接下來就介紹設備端的代碼。
五、STM32設備端代碼--這才是核心
關于配網的流程，在騰訊官網有詳細介紹，看這里：物聯網開發平臺 softAP 配網開發 - 設備端開發指南 - 文檔中心 - 騰訊云
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由于關聯代碼較多，這里只提供主要的邏輯代碼，其他的代碼可以自己下載完整源碼查看：基于STM32+ESP8266設計智能鎖(支持微信小程序一鍵配網連接騰訊云平臺).7z_STM32+ESP8266-嵌入式文檔類資源-CSDN下載
完整項目源碼下載地址：https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/19137788
main.c 代碼：
#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"
/*
智能鎖(自己的設備)
MQTT服務器地址: 106.55.124.154
MQTT服務器端口: 1883
MQTT客戶端ID: 3XM7FNOG4Llock
MQTT用戶名: 3XM7FNOG4Llock;12010126;F8Q4P;1624710719
MQTT登錄密碼: 5d87e9a5bf8ae6295493c263b91aaebc4311f3e95763efe7f31be76c8578f9ec;hmacsha256
訂閱主題: $thing/down/property/3XM7FNOG4L/lock
發布主題: $thing/up/property/3XM7FNOG4L/lock
發布消息: {"method":"report","clientToken":"123","params":{"lock":1}}
*/
#define SERVER_IP "106.55.124.154"http://服務器IP
#define SERVER_PORT 1883 //端口號
#define CONNECT_WIFI "_CMCC-Cqvn" //將要連接的路由器名稱 --不要出現中文、空格等特殊字符
#define CONNECT_PASS "_99pu58cb" //將要連接的路由器密碼
//騰訊物聯網服務器的設備信息
#define MQTT_ClientID "3XM7FNOG4Llock"
#define MQTT_UserName "3XM7FNOG4Llock;12010126;F8Q4P;1624710719"
#define MQTT_PassWord "5d87e9a5bf8ae6295493c263b91aaebc4311f3e95763efe7f31be76c8578f9ec;hmacsha256"
//訂閱與發布的主題
#define SET_TOPIC "$thing/down/property/3XM7FNOG4L/lock" //訂閱
#define POST_TOPIC "$thing/up/property/3XM7FNOG4L/lock" //發布
//微信小程序配網數據訂閱與發布
#define SET_WEIXIN_TOPIC "$thing/down/service/3XM7FNOG4L/lock"http://訂閱
#define POST_WEIXIN_TOPIC "$thing/up/service/3XM7FNOG4L/lock"http://發布
char mqtt_message[200];//上報數據緩存區
int main()
{
u32 time_cnt=0;
u32 i;
u8 key;
u8 stat=0;
//1.初始化需要使用的硬件
LED_Init();
BEEP_Init();
KEY_Init();
//2. 初始化串口1(打印調試信息)與串口3(與WIFI通信)
USART1_Init(115200);
TIMER1_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");
//3. 檢測WIFI硬件
while(1)
{
//如果硬件有問題. 蜂鳴器以300ms的頻率報警
if(ESP8266_Init())
{
delay_ms(300);
BEEP=!BEEP;
USART1_Printf("ESP8266硬件檢測錯誤.\n");
}
else
{
BEEP=0; //關閉蜂鳴器
break; //硬件沒有問題. 退出檢測
}
}
//4. 上電如果檢測到S2按鍵按下就表示需要進入配網狀態
if(KEY_S2)
{
delay_ms(100);
if(KEY_S2)
{
while(1)//連接服務器
{
printf("進入配網模式.....\n");
BEEP=1;
delay_ms(100);
BEEP=0;
//清除之前的WIFI連接信息(連接個無效的WIFI),防止默認連接上 上次的WIFI，導致配網錯誤
ESP8266_SendCmd("AT+CWJAP="666","12345678"\r\n");
delay_ms(200);
stat=Esp8266_STA_TCPclinet_Init((u8 *)SERVER_IP,SERVER_PORT);
if(stat==0 || stat==0x80)break;
delay_ms(500);
printf("stat=%d\r\n",stat);
}
}
else
{
stat=0xFF;
}
}
else
{
stat=0xFF;
}
//連接默認WIFI
if(stat==0xFF)
{
printf("連接默認的WIFI.\n");
//非加密端口
USART1_Printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(CONNECT_WIFI,CONNECT_PASS,SERVER_IP,SERVER_PORT,1));
}
//2. MQTT協議初始化
MQTT_Init();
//3. 連接OneNet服務器
while(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord))
{
USART1_Printf("服務器連接失敗,正在重試...\n");
delay_ms(500);
}
USART1_Printf("服務器連接成功.\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");
}
if(stat==0x80)//進入配網模式需要給微信小程序返回token值
{
//訂閱微信topic
if(MQTT_SubscribeTopic(SET_WEIXIN_TOPIC,0,1))printf("訂閱失敗\r\n");
//返回平臺數據，告知微信連連連接服務器成功
snprintf(mqtt_message,sizeof(mqtt_message),"{"method":"app_bind_token","clientToken":"client-1234","params": {"token":"%s"}}",esp8266_info.token);
MQTT_PublishData(POST_WEIXIN_TOPIC,mqtt_message,0);
//Smart_home{"method":"app_bind_token_reply","clientToken":"client-1234","code":0,"status":"success"} 配網成功后微信小程序返回數據
}
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key==2)
{
time_cnt=0;
sprintf(mqtt_message,"{"method":"report","clientToken":"123","params":{"lock":1}}");
MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
USART1_Printf("開鎖.\r\n");
}
else if(key==3)
{
time_cnt=0;
sprintf(mqtt_message,"{"method":"report","clientToken":"123","params":{"lock":0}}");
MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
USART1_Printf("關鎖\r\n");
}
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
for(i=0;i
ESP8266的核心代碼：
//存放ESP8266的詳細信息
struct ESP8266 esp8266_info;
/*SoftAP配網*/
u8 ESP8266_SoftAP_MOde(void)
{
u8 token[]="{"cmdType":2,"productId":"3XM7FNOG4L","deviceName":"lock","protoVersion":"2.0"}\r\n";//連接狀態信息
char *p=NULL;
char data[256];
char buff[100];
u8 i=0;
u32 time1=0,time2=0;
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
while(1)
{
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
printf("rx=%s",USART3_RX_BUFFER);
//+IPD,97,192.168.4.2,52021:{"cmdType":1,"ssid":"wbyq_wifi","password":"12345678","token":"df4a4c90abee98c9a443ae8ffd8cc16b"
p=strstr((char *)USART3_RX_BUFFER,"+IPD");
if(p)
{
strcpy(data,p);//將接收到的數據拷貝一份保存
p+=strlen("+IPD");
p+=1;
while(*p!=',' && *p!='\0')p++;
p++;//跳過字符',',獲取到IP地址起始位置
i=0;
//IP地址解析
while(*p!=',' && *p!='\0')
{
buff[i++]=*p++;
}
buff[i]='\0';
strcpy((char *)esp8266_info.esp8266_ip,buff);
//端口號解析
p++;
i=0;
while(*p!=':' && *p!='\0')
{
buff[i++]=*p++;
}
buff[i]='\0';
esp8266_info.esp8266_prot=atoi(buff);//字符串轉整數
//printf("ip=%s:%d\r\n",esp8266_info.esp8266_ip,esp8266_info.esp8266_prot);
printf("ret:%d\r\n",Esp8266_UDP_SendData((u8*)esp8266_info.esp8266_ip,esp8266_info.esp8266_prot,token));//上報連接狀態
}
ESP8266_GetData(data,(char *)esp8266_info.esp8266_name,"ssid");//WIFI名
ESP8266_GetData(data,(char *)esp8266_info.esp8266_key,"password");//密碼
ESP8266_GetData(data,(char *)esp8266_info.token,"token");//token數據，需要返回給平臺
printf("wifi_name:%s\r\n",esp8266_info.esp8266_name);
printf("wifi_key:%s\r\n",esp8266_info.esp8266_key);
printf("wifi_token:%s\r\n",esp8266_info.token);
LED1=1;
return 0;
}
delay_ms(1);
time1++;
time2++;
if(time2>=100)
{
time2=0;
LED1=!LED1;
}
if(time1>=1000*300)
{
LED1=1;
break;//超時退出
}
}
return 1;
}
/*******************************************************************************************************************
**形參: wifi_name --WIFI名
** password --密碼
** remote_ip --遠端IP地址(255.255.255.255為廣播地址)
** remote_prot --遠端端口號
** localhost ---本地端口號
**返回值:0 --成功，
** 其它值 --失敗
**示例:ESP8266_UDP_STA_Mode("360WIFI_123","12345678","172.20.7.2",10500,8080);
*********************************************************************************************************************/
u8 ESP8266_UDP_STA_Mode(u8 *wifi_name,u8 *password,u8 *remote_ip,u16 remote_prot,u16 localprot)
{
char buff[100];
USARTx_StringSend(USART3,"+++"); //退出透傳模式
delay_ms(1000);
printf("重啟模塊.......\r\n");
USARTx_StringSend(USART3,"AT+RST\r\n");
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
printf("關回顯.......\r\n");
if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 2;
printf("設置為STA模式.......\r\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n"))return 3;
printf("連接WIFI.......\r\n");
snprintf(buff,sizeof(buff),"AT+CWJAP="%s","%s"\r\n",wifi_name,password);
if(ESP8266_SendCmd(buff))return 5;
printf("查詢IP.......\r\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIFSR\r\n"))return 6;
printf("建立UDP連接.....\r\n");
snprintf(buff,sizeof(buff),"AT+CIPSTART="UDP","%s",%d,%d,0\r\n",remote_ip,remote_prot,localprot);
if(ESP8266_SendCmd(buff))return 7;
printf("設置透傳.......\r\n");
if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMODE=1\r\n"))return 8;
printf("發送數據.......\r\n");
USARTx_StringSend(USART3,"AT+CIPSEND\r\n");
return 0;
}
/****************STA+TCPclinet初始化*************
**
**
const char *STA_TCPCLINET[]=
{
"AT\r\n",//測試指令
"ATE0\r\n",//關回顯
"AT+CWMODE=1\r\n",//設置STA模式
"AT+RST\r\n",//模塊復位
"ATE0\r\n",//關回顯
"AT+CWJAP="HUAWEIshui","asdfghjkl12"\r\n",//連接wifi
"AT+CIPMUX=0\r\n",//設置單連接
"AT+CIFSR\r\n",//查詢IP
"AT+CIPSTART="TCP","192.168.43.204",8080\r\n",//連接服務器
"AT+CIPMODE=1\r\n",//設置透傳模式
"AT+CIPSEND\r\n",//開始發送數據
};
返回值: 0x7f --退出透傳模式失敗
** 0x80 --進入配網模式正常退出
** 0 --未進入配網模式正常退出
** 其他值 --異常退出
*****************************************************/
u8 Esp8266_STA_TCPclinet_Init(u8 *server_ip,u16 server_port)
{
char buff[100];
/*退出透傳模式*/
u8 i=0;
u8 stat=0;
u32 id;
for(i=0;i<5;i++)
{
USARTx_StringSend(USART3,"+++");//退出透傳模式
delay_ms(100);
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT\r\n","OK\r\n")==0)
{
i=0;
break;
}
}
if(i!=0)
{
printf("退出透傳模式失敗\r\n");
return 0x7f;
}
printf("1.模塊復位\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+RST\r\n","OK\r\n"))return 1;
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
printf("2.關回顯\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("ATE0\r\n","OK\r\n"))return 2;
if(ESP8266_GetWifi_Stat())//查詢WIFI連接狀態，未連接成功則進入配網模式
{
BEEP=1;
delay_ms(100);
BEEP=0;
delay_ms(100);
BEEP=1;
delay_ms(100);
BEEP=0;
stat=1;//進入配網模式標志位
//查詢IP地址
printf("3.設置模式AP\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CWMODE=2\r\n","OK\r\n"))return 3;
printf("4.設置IP地址\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPAP=\"192.168.4.1\",\"192.168.4.1\",\"255.255.255.0\"\r\n","OK"))return 4;
printf("4.設置熱點信息\r\n");
id=*(vu32*)(0x1FFFF7E8);//使用STM32的ID作為WIFI名
snprintf((char *)esp8266_info.esp8266_name,sizeof(esp8266_info.esp8266_name),"wbyq_%d",id);
snprintf(buff,sizeof(buff),"AT+CWSAP=\"%s\",\"12345678\",1,4\r\n",esp8266_info.esp8266_name);
printf("wif_name:%s\r\n",esp8266_info.esp8266_name);
if(Esp8266_SendCmdCheckStat(buff,"OK\r\n"))return 5;
printf("5.顯示端口.......\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPDINFO=1\r\n","OK"))return 6;
printf("6.設置要連接的UDP\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPSTART=\"UDP\",\"192.168.4.255\",8266,8266,0\r\n","OK\r\n"))return 7;
printf("7.獲取微信小程序傳遞過來的熱點信息\r\n");
if(ESP8266_SoftAP_MOde())return 8;
printf("8.設置模式STA\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CWMODE=1\r\n","OK\r\n"))return 9;
printf("9.模塊復位\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+RST\r\n","OK\r\n"))return 10;
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
printf("10.連接WIFI\r\n");
snprintf((char *)buff,sizeof(buff),"AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n",esp8266_info.esp8266_name,esp8266_info.esp8266_key);//字符串拼接
if(Esp8266_SendCmdCheckStat(buff,"WIFI GOT IP"))return 11;
}
printf("11.設置單連接\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPMUX=0\r\n","OK"))return 12;
snprintf(buff,sizeof(buff),"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",%d\r\n",server_ip,server_port);
// printf("buff:%s\r\n",buff);
printf("12.連接服務器\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat(buff,"OK"))return 13;
printf("13.配置透傳模式\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPMODE=1\r\n","OK\r\n"))return 14;
printf("14.開始發送數據\r\n");
if(Esp8266_SendCmdCheckStat("AT+CIPSEND\r\n",">"))return 15;
if(stat)return 0x80;//進入配網模式并且正常退出
else return 0;//未進入配網模式，正常退出
}
/**************************獲取WIFI連接狀態信息***************************/
u8 ESP8266_GetWifi_Stat(void)
{
u16 i=0;
u16 time=0;
u16 time2=0;
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
USARTx_StringSend(USART3,"AT+CWJAP?\r\n");//查詢WIFI連接狀態
while(1)
{
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
printf("rx=%s\r\n",USART3_RX_BUFFER);
if(strstr((char *)USART3_RX_BUFFER,"+CWJAP") || strstr((char *)USART3_RX_BUFFER,"WIFI GOT IP"))
{
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
LED1=1;
return 0;
}
else
{
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
memset(USART3_RX_BUFFER,0,sizeof(USART3_RX_BUFFER));
}
}
delay_ms(10);
i++;
time++;
time2++;
if(time>=1000)
{
time=0;
USARTx_StringSend(USART3,"AT+CWJAP?\r\n");
}
if(time2>=300)
{
LED1=!LED1;
time2=0;
}
if(i>=100*60)
{
LED1=1;
break;
}
}
return 1;
}
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