1. 前言

隨著智能家居的快速發(fā)展，智能門鎖作為家庭安全的重要組成部分，受到了越來越多用戶的關(guān)注和需求。為了滿足用戶對安全和便捷的需求，決定設(shè)計(jì)一款基于STM32的智能門鎖，并將其與華為云IOT平臺相結(jié)合。

傳統(tǒng)的門鎖存在一些弊端，比如使用鑰匙容易丟失、開鎖過程繁瑣等。而智能門鎖的出現(xiàn)，有效地解決了這些問題。我選擇使用STM32作為智能門鎖的核心控制器，因?yàn)镾TM32系列具有低功耗、高性能和豐富的外設(shè)接口等優(yōu)點(diǎn)，非常適合嵌入式應(yīng)用。

華為云IOT平臺作為一個(gè)強(qiáng)大的云服務(wù)平臺，提供了豐富的物聯(lián)網(wǎng)解決方案和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。將智能門鎖與華為云IOT平臺相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)監(jiān)測和智能化的功能，為用戶帶來更加便捷和安全的居家體驗(yàn)。

智能門鎖設(shè)計(jì)具有以下主要特點(diǎn)和功能：

1. 安全可靠：采用先進(jìn)的加密算法和身份驗(yàn)證機(jī)制，確保門鎖的安全性。用戶可以通過手機(jī)APP、指紋識別或密碼等方式進(jìn)行開鎖，有效防止非法入侵。
2. 遠(yuǎn)程控制：通過與華為云IOT平臺的連接，用戶可以通過手機(jī)APP在任何地方實(shí)現(xiàn)對門鎖的遠(yuǎn)程控制。比如，可以遠(yuǎn)程開關(guān)門鎖、查看開鎖記錄等。
3. 多種開鎖方式：除了傳統(tǒng)的鑰匙開鎖方式外，我們的智能門鎖還支持多種開鎖方式，如指紋識別、密碼輸入、手機(jī)APP控制等。用戶可以根據(jù)自己的需求選擇最方便的開鎖方式。
4. 實(shí)時(shí)監(jiān)測：智能門鎖可以實(shí)時(shí)監(jiān)測門鎖狀態(tài)、開鎖記錄等信息，并將這些數(shù)據(jù)上傳到華為云IOT平臺進(jìn)行存儲和分析。用戶可以通過手機(jī)APP查看相關(guān)數(shù)據(jù)，了解家庭安全狀況。
5. 智能化功能：基于華為云IOT平臺的數(shù)據(jù)處理能力，我們的智能門鎖還可以實(shí)現(xiàn)一些智能化的功能。比如，可以設(shè)置自動(dòng)開鎖時(shí)間、遠(yuǎn)程授權(quán)開鎖等。

2. 設(shè)備硬件與功能介紹

這篇文章就介紹如何使用華為物聯(lián)網(wǎng)云平臺實(shí)現(xiàn)智能鎖的應(yīng)用場景構(gòu)建，硬件采用STM32F103ZET6 + ESP8266+步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。在華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建智能鎖項(xiàng)目，配置好云端，設(shè)備端通過ESP8266連接華為物聯(lián)網(wǎng)平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上報(bào)，交互,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開鎖、關(guān)鎖、獲取鎖的狀態(tài)等功能，不用擔(dān)心忘記出門關(guān)鎖，也不用擔(dān)心忘記帶鑰匙無法開門的情況。

ESP8266是物聯(lián)網(wǎng)解決方案里比較熱門的WIFI設(shè)備，支持串口+AT指令控制，任意支持串口的單片機(jī)都可以使用ESP8266快速實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。

步進(jìn)電機(jī)采用常規(guī)28BYJ-48來模擬當(dāng)做門鎖的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)板采用ULN2003。

3. 創(chuàng)建云端設(shè)備

登錄官網(wǎng): https://www.huaweicloud.com/

直接搜索物聯(lián)網(wǎng)，打開頁面。

選擇設(shè)備接入:

選擇免費(fèi)試用：

在產(chǎn)品頁面，點(diǎn)擊右上角創(chuàng)建產(chǎn)品:

填上產(chǎn)品信息:

得到產(chǎn)品ID，保存好ID，點(diǎn)擊查看詳情：

產(chǎn)品ID為：61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1.

點(diǎn)擊設(shè)備頁面，注冊設(shè)備：

填充信息進(jìn)行注冊：

保存設(shè)備密匙和設(shè)備ID，點(diǎn)擊保存關(guān)閉會自動(dòng)下載文件保存，后面生成密碼和登錄賬號需要使用

關(guān)閉后就看到創(chuàng)建好的設(shè)備了：

點(diǎn)擊產(chǎn)品頁面，選擇剛才創(chuàng)建的產(chǎn)品：

選擇自定義模型---創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型服務(wù)：

選擇新增屬性，創(chuàng)建設(shè)備的屬性

4. 創(chuàng)建MQTT登錄賬號和密匙

設(shè)備創(chuàng)建完成接來下生成MQTT登錄賬號、密匙，方便設(shè)備登錄云端平臺。

官網(wǎng)工具地址: https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

打開剛才創(chuàng)建設(shè)備時(shí)，下載的密匙文件，把內(nèi)容復(fù)制出來對應(yīng)的填進(jìn)去，生成即可。

5. 拼接主題訂閱與發(fā)布的格式

官方文檔介紹: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html

在產(chǎn)品頁面可以，看到主題的全部格式：

總結(jié)的格式如下:

格式: $oc/devices/{device_id}/sys/messages/down
 //訂閱主題: 平臺下發(fā)消息給設(shè)備
 $oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/messages/down
 ?
 ?
 格式: $oc/devices/{device_id}/sys/properties/report
 //設(shè)備上報(bào)數(shù)據(jù)
 $oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/properties/report
 ?
 上屬性的數(shù)據(jù)格式:
 //上報(bào)的屬性消息 (一次可以上報(bào)多個(gè)屬性,在json里增加就行了)
 {"services": [{"service_id": "lock","properties":{"門鎖":1}}]}

上面屬性里的服務(wù)ID和屬性里的名稱，在設(shè)備頁面，影子設(shè)備頁面查看。

6. MQTT客戶端模擬設(shè)備登錄云端

下面使用MQTT客戶端模擬設(shè)備登錄服務(wù)器測試，看設(shè)備創(chuàng)建的是否OK。

服務(wù)器的IP地址是: 121.36.42.100

端口號是: 1883

打開MQTT客戶端軟件，按照提示，輸入相關(guān)參數(shù)后，點(diǎn)擊連接，然后再點(diǎn)擊訂閱主題，發(fā)布主題即可:

查看云端服務(wù)器的情況: 可以看到設(shè)備已經(jīng)在線了，并且收到上傳的數(shù)據(jù)。

修改一下鎖的狀態(tài)，上報(bào)屬性再查看：

發(fā)現(xiàn)云端的狀態(tài)也已經(jīng)改變，現(xiàn)在設(shè)備上報(bào)已經(jīng)OK。

接下來測試命令下發(fā)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開鎖關(guān)鎖的功能：

打開產(chǎn)品頁面，新增加命令：

命令添加成功:

在設(shè)備頁面，選擇同步命令下發(fā)：

點(diǎn)擊確定后，查看MQTT客戶端，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)收到數(shù)據(jù)了：

$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497/sys/commands/request_id=88e2626f-290d-405e-962d-51554445a8fd{"paras":{"lock":1},"service_id":"lock","command_name":"lock"}

設(shè)備端解析收到的數(shù)據(jù)，就可以完成多步進(jìn)電機(jī)的控制，完成開鎖關(guān)鎖。

7. STM32+ESP8266連接云端

工程是keil5工程

項(xiàng)目源碼：https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/81993720

main函數(shù)代碼如下:

#include "stm32f10x.h"
 #include "led.h"
 #include "delay.h"
 #include "key.h"
 #include "usart.h"
 #include < string.h >
 #include "timer.h"
 #include "bluetooth.h"
 #include "esp8266.h"
 #include "mqtt.h"
 ?
 //華為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的設(shè)備信息
 #define MQTT_ClientID "61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510"
 #define MQTT_UserName "61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497"
 #define MQTT_PassWord "385ce91dfe7da5b7431868d5d87e7998163c493344040935d5a00024d6324242"
 ?
 //訂閱與發(fā)布的主題
 #define SET_TOPIC  "$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/messages/down"  //訂閱
 #define POST_TOPIC "$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_2021121510/sys/properties/report"  //發(fā)布
 ?
 char mqtt_message[200];//上報(bào)數(shù)據(jù)緩存區(qū)
 ?
 int main()
 {
    u32 time_cnt=0;
    u32 i;
    u8 key;
    LED_Init();
    BEEP_Init();
    KEY_Init();
    USART1_Init(115200);
    TIMER1_Init(72,20000); //超時(shí)時(shí)間20ms
    USART2_Init(9600);//串口-藍(lán)牙
    TIMER2_Init(72,20000); //超時(shí)時(shí)間20ms
    USART3_Init(115200);//串口-WIFI
    TIMER3_Init(72,20000); //超時(shí)時(shí)間20ms
    USART1_Printf("正在初始化WIFI請稍等.\\n");
    if(ESP8266_Init())
    {
       USART1_Printf("ESP8266硬件檢測錯(cuò)誤.\\n");  
    }
    else
    {
       //非加密端口
       USART1_Printf("WIFI:%d\\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode("CMCC-Cqvn","99pu58cb","121.36.42.100",1883,1));
   
    }
    
     //2. MQTT協(xié)議初始化  
     MQTT_Init(); 
     //3. 連接華為服務(wù)器        
     while(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord))
     {
         USART1_Printf("服務(wù)器連接失敗,正在重試...\\n");
         delay_ms(500);
     }
     USART1_Printf("服務(wù)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");
     }        
     
     while(1)
     {    
         key=KEY_Scan(0);
         if(key==2)
         {
             time_cnt=0;
             sprintf(mqtt_message,"{"services": [{"service_id": "lock","properties":{"門鎖":1}}]}");
             MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
             USART1_Printf("發(fā)送狀態(tài)1\\r\\n");
         }
         else if(key==3)
         {
             time_cnt=0;
             sprintf(mqtt_message,"{"services": [{"service_id": "lock","properties":{"門鎖":0}}]}");
             MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
             USART1_Printf("發(fā)送狀態(tài)0\\r\\n");
         }  
 ?
         if(USART3_RX_FLAG)
         {
             USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\\0';
             for(i=0;i< USART3_RX_CNT;i++)
             {
                 USART1_Printf("%c",USART3_RX_BUFFER[i]);
             }
             USART3_RX_CNT=0;
             USART3_RX_FLAG=0;
         }
 ?
         //定時(shí)發(fā)送心跳包,保持連接
         delay_ms(10);
         time_cnt++;
         if(time_cnt==500)
         {
             MQTT_SentHeart();//發(fā)送心跳包
             time_cnt=0;
         }
     }
 }

審核編輯：湯梓紅