STM32G0+EMW3080+阿里云飞燕平台实现单片机WiFi智能联网功能（三）STM32G0控制EMW3080实现IoT功能

news2024/11/16 23:41:12
  • 项目描述：该系列记录了STM32G0+EMW3080实现单片机智能联网功能项目的从零开始一步步的实现过程；
  • 硬件环境：单片机为STM32G030C8T6；物联网模块为EMW3080V2-P；网联网模块的开发板为MXKit开发套件，具体型号为XCHIP
    MXKit-Base V2.2；
  • 软件环境：STM32需要的软件有STM32CubeMX和STM32CubeIDE；开发IDE为eclipse；MXKit的串口调试工具使用的是putty.exe；
  • 串口指令：串口指令使用的是AT指令； 通信方式使用的是UART
  • 项目过程：本项目采用模块化的形式一步步的实现STM32G0+EMW3080+阿里云实现单片机智能联网功能；第一步先使用MXKit开发板和PC进行通信；第二步是配置阿里云飞燕平台；第三步是MXKit开发板实现配网功能，MXKit和阿里云之间成功通讯；第四步是STM32G0单片机实现和EMW3080的串口通讯；第五步是测试整体的功能；

本节为该项目的第四节，主要任务是实现STM32G030C8T6控制EMW3080实现IoT功能，即STM32G030C8T6控制EMW3080实现配网、断网重连、以及数据的下发、app控制设备等；最终的结果是，单片机上电后，向EMW3080发送配网指令，配网成功后，在云智能app端下发指令能够控制单片机上的LED等开和关；当然也支持wifi断开重连等功能；

经过上一篇文章，STM32G0+EMW3080+阿里云飞燕平台实现单片机WiFi智能联网功能（三）EMW3080完成配网，EMW3080连接到阿里云飞平台，通过串口调试EMW3080已经能成功的进行配网了，所以我们现在要做的就是，让STM32G030C8T6来发送配网指令，完成EMW3080的配网过程，并且在完成配网后，可以向STM32G030C8T6发送和接收数据用于控制设备；

文章目录

  • 一、硬件连接
  • 二、代码实现
  • 笔记

一、硬件连接

STM32G030C8T6和EMW3080的连接原理图如下图所示：
在这里插入图片描述

其中，使用STM32G030C8T6的UART1串口，接到EMW3080的UART串口上，接线如上图所示；然后STM32G030C8T6通过STLINK或JLINK连接到电脑上，便于调试和烧写程序；EMW3080开发板通过自带电源线也连接到电脑的USB端口上用于供电；这样接线部分就接好了；
需要注意的是，STM32G030C8T6我是用的是USART1；EMW3080开发板上有“UART”和“DEBUG”两个区域都由RX和TX，
在这里插入图片描述

我们需要使用UART区域中的RX和TX，而不是DEBUG中的，如果不小心使用了DEBUG中的RX和TX，指令虽然也能发送到EMW3080，但是无法识别；

接线完成后，实物图如下所示：

在这里插入图片描述

二、代码实现

接下来就是在STM32G030C8T6中编写代码实现向EMW3080发送AT指令进行配网，并根据返回的信息判断是否配网成功；待配网成功后，STM32G030C8T6接收云端发下来的指令，并进行响应的控制；本代码示例中通过下发LED等开和关的指令，控制STM32上的灯亮和灭；

整个工程的代码可以从以下链接中下载（https://download.csdn.net/download/AnChenliang_1002/88511568）

下载后的资源可以直接用STM32CubeIDE运行；

下面大致讲解一下代码结构：
在这里插入图片描述
主要的源文件如上图所示，其中我们IoT的功能主要在wilo_wifiMoudule.c中实现；

附上wilo_wifiMoudule.c的完整代码：

#include "wilo_wifiModule.h"

#include "wilo_uart.h"


#define DISCONNECT_TRUE 1
#define DISCONNECT_FALSE 0

extern UART_HandleTypeDef huart1;
extern uint8_t rxBuffer[128];
extern __IO uint8_t receivedIndex;//跟踪接收到的字符的索引
extern uint8_t stringMatched ;//是否接收到完整的字符串
extern uint8_t receivedData[128]; // 全局数组用于存储完整接收到的内容
extern __IO uint8_t receivedLength; // 当前接收到的数据长度,为0时表示未收到数据，大于0时表示收到了数据
extern uint8_t preReceivedLength;//前一次接收到的数据长度
extern const char* atCommands[] ;

// 声明一个设备参数变量
DeviceParameters deviceParams;


void reset_receive()
{
	// 重置接收索引，准备接收下一段内容
	receivedIndex = 0;
	stringMatched = 0;
	receivedLength = 0;
	preReceivedLength = 0;
	memset(receivedData,0,sizeof(receivedData));
}

// 发送指令并等待回复函数
HAL_StatusTypeDef sendCommandAndWait(const char* command, const char* expectedReply)
{

	// 发送指令
	HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, (uint8_t*)command, strlen(command));

	// 接收回复
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rxBuffer[receivedIndex], 1); 


	while((0 == receivedLength))//如果还未接收到数据，一直等待;直到收到数据
	{
		OLED_ShowString(0,4,"wait response");
	}
	//HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, (uint8_t*)"wait!!!!\r\n", 10);
	//OLED_Clear();//OLED清零
	
	while(0 == stringMatched )//如果还没有接收完所有数据,一直等待，直到接收完所有数据
	{
		ReceivedAll();//判断是否接收完所有字符串了
	}
	//HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, (uint8_t*)"111\r\n", 5);
	//HAL_Delay(1000);

	//HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, (uint8_t*)"received\r\n", 10);
	OLED_Clear();//OLED清零
	OLED_ShowString(0,4,"received:");
	OLED_ShowString(80,4,(u8 *)receivedData);
		// 延时3秒
	//HAL_Delay(3000);
	//replyBuffer = receivedData;

	if (strstr((const char *)receivedData, expectedReply) != NULL)
	{
		// 重置接收，准备接收下一段内容
		reset_receive();

		// 收到期望的回复
		return HAL_OK;
	}

	// 重置接收，准备接收下一段内容
	reset_receive();		
	
	return HAL_ERROR;
}
#if 0
//等待wifi配网成功
HAL_StatusTypeDef WaitConnected()
{
	//uint32_t startTime = HAL_GetTick();
	//uint32_t elapsedTime = 0;

	int Connected = 0;//是否配网完成
	// 持续等待回复，直到收到配网成功的回复；当TimeOut_flag为2时说明超时了
	while ( 1 != Connected)
	{
		HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rxBuffer[receivedIndex], 1);
	    if(0 == stringMatched)//还未接收到数据，一直等待
	    {
	    	OLED_Clear();//OLED清零
			OLED_ShowString(0,4,"000 wait Connect");
			  // 延时3秒
			//HAL_Delay(3000);
	    	while( stringMatched == 0)
	    	{
	    		ReceivedAll();//判断是否接收完所有字符串了
	    	}
	    }
	    if(1 == stringMatched)
	    {
	    	OLED_Clear();//OLED清零
	    	OLED_ShowString(0,0,"received:");
	    	OLED_ShowString(80,0,(u8 *)receivedData);
			  // 延时3秒
			HAL_Delay(3000);

	        if (strstr(receivedData, "ILOPEVENT:ILOP,CONNECTED") != NULL)
	        {
				OLED_Clear();//OLED清零
				OLED_ShowString(0,4,"Connect OK");
				  // 延时3秒
				//HAL_Delay(3000);
			    // 重置接收，准备接收下一段内容
				reset_receive();

		    	Connected = 1;
		    	return HAL_OK;//配网成功
	        }
			// 重置接收，准备接收下一段内容
			reset_receive();

	    }

	    // 更新经过的时间
	    //elapsedTime = HAL_GetTick() - startTime;


	}

	return HAL_TIMEOUT;
}
#endif

//等待wifi配网成功
HAL_StatusTypeDef WaitConnected()
{
	//uint32_t startTime = HAL_GetTick();
	//uint32_t elapsedTime = 0;

	OLED_Clear();//OLED清零
	OLED_ShowString(0,4," waiting Connect");

	int Connected = 0;//是否配网完成
	// 持续等待回复，直到收到配网成功的回复；当TimeOut_flag为2时说明超时了
	while ( 1 != Connected)
	{
		HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rxBuffer[receivedIndex], 1);
	    if(0 != receivedLength)//收到数据了
	    {
	    	//OLED_Clear();//OLED清零
			//OLED_ShowString(0,4,"000 wait Connect");
			  // 延时3秒
			//HAL_Delay(3000);
	    	while( stringMatched == 0)//判断是否接收完数据，如果未接收完，则一直循环，直到接收完
	    	{
	    		ReceivedAll();//判断是否接收完所有字符串了
	    	}
			
			OLED_Clear();//OLED清零
			OLED_ShowString(0,0,"received:");
			OLED_ShowString(80,0,(u8 *)receivedData);
			// 延时3秒
			//HAL_Delay(3000);

			if (strstr((const char *)receivedData, "ILOPEVENT:ILOP,CONNECTED") != NULL)
			{
				OLED_Clear();//OLED清零
				OLED_ShowString(0,4,"Connect OK");
				// 延时3秒
				//HAL_Delay(3000);
				// 重置接收，准备接收下一段内容
				reset_receive();

				Connected = 1;
				return HAL_OK;//配网成功
			}
			// 重置接收，准备接收下一段内容
			reset_receive();

					
	    }
	}

	return HAL_TIMEOUT;
}


// 进入WiFi配网过程的函数
HAL_StatusTypeDef WiFiConfigInit()
{

	HAL_StatusTypeDef status;

	// 发送指令 "AT"，直到收到的回复是OK
	status = sendCommandAndWait(atCommands[0], "OK");
	while (status != HAL_OK)
	{
		OLED_Clear();//OLED清零
		OLED_ShowString(0,4,"AT Not OK");
		status = sendCommandAndWait("AT\r\n", "OK");
	}

	OLED_Clear();//OLED清零
	OLED_ShowString(0,4,"AT  OK");
	  // 延时10秒
	//HAL_Delay(10000);

	// 发送指令 "AT+ILOPAWSAP\r\n"
	status = sendCommandAndWait("AT+ILOPAWSAP\r\n", "OK");
	while (status != HAL_OK)
	{
		OLED_Clear();//OLED清零
		OLED_ShowString(0,4,"SWAP  Not OK");
		status = sendCommandAndWait("AT+ILOPAWSAP\r\n", "OK");
	}

	OLED_Clear();//OLED清零
	OLED_ShowString(0,4,"SWAP OK");
	  // 延时10秒
	//HAL_Delay(10000);

	if(HAL_OK ==  WaitConnected())
	{
		OLED_Clear();//OLED清零
		OLED_ShowString(0,4,"Connect OK");
	}
	else
	{
		OLED_Clear();//OLED清零
		OLED_ShowString(0,4,"Connect TimeOut");
		return HAL_TIMEOUT;
	}

	// 配网成功
	return HAL_OK;
}

void DeviceInit()
{
	deviceParams.powerState = 0;
}
/*判断wifi是否断开，返回DISCONNECT 表示wifi断开；返回CONNECT表示wifi处于连接状态*/
uint8_t wifi_isDisconnected()
{
	uint8_t disConnected = DISCONNECT_FALSE;//默认没有断开

	if (strstr((const char *)receivedData, "ILOPEVENT:ILOP,CONNECTING") != NULL)
	{
		OLED_Clear();//OLED清零
		OLED_ShowString(0,4,"wifi disconnect ");
		// 延时3秒
		//HAL_Delay(3000);

		// 重置接收，准备接收下一段内容
		reset_receive();

		disConnected = DISCONNECT_TRUE;//wifi断开
	}	

	return disConnected;
}


void wifi_task()
{
	
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rxBuffer[receivedIndex], 1);
	//if(0 == stringMatched)//还未接收到数据，一直等待

	if(0 != receivedIndex)//说明接收到消息了
	{

		//OLED_ShowString(0,4,"Recive date begin");
			// 延时3秒
		//HAL_Delay(3000);
		while( 0 == stringMatched)
		{
			ReceivedAll();//判断是否接收完所有字符串了
		}
	    

		OLED_Clear();//OLED清零
		OLED_ShowString(0,0,"received:");
		OLED_ShowString(80,0,(u8 *)receivedData);
			// 延时3秒
		//HAL_Delay(3000);

		if(DISCONNECT_TRUE == wifi_isDisconnected())//如果wifi断开了
		{
			OLED_Clear();//OLED清零
			OLED_ShowString(0,4,"wifi DisConnect ");
			// 延时3秒
			//HAL_Delay(3000);				
			//while(HAL_OK != WaitConnected());
			
			WaitConnected();//等待wifi重连成功

			OLED_Clear();//OLED清零
			OLED_ShowString(0,4,"wifi recover ");
			// 延时3秒
			//HAL_Delay(3000);		
		}
		else
		{
			OLED_Clear();//OLED清零
			OLED_ShowString(0,4,"wifi parse Task ");
			//HAL_Delay(3000);

			parseWiFiCommand((char *)receivedData);
			
			deviceControl();

			reset_receive();	
					
		}
	}
	{
		OLED_Clear();//OLED清零
		OLED_ShowString(0,4,"wifi connect ");		
	}	
	 

}



void parseWiFiCommand(const char* command)
{
    const char* keyword = "+ILOPEVENT:SETJSON,property,";
    const char* powerstateKeyword = "\"powerstate\":";
    const char* powerstateValue = NULL;

    // 检查指令是否以关键字开头
    if (strncmp(command, keyword, strlen(keyword)) != 0) 
	{
		while(1)
		{
			OLED_Clear();//OLED清零
			OLED_ShowString(0,4,"error 1");
		}
        //return;
    }

    // 定位到powerstate关键字的位置
    powerstateValue = strstr(command, powerstateKeyword);
    if (powerstateValue == NULL) 
	{
        while(1)
		{
			OLED_Clear();//OLED清零
			OLED_ShowString(0,4,"error 2");
		}
        //return;
    }

    // 解析powerstate的值

    powerstateValue += strlen(powerstateKeyword);
    int powerstate = *powerstateValue - '0';//将powerstateValue指针所指向的字符转换为整数，并将结果存储在powerstate变量中。*powerstateValue表示取指针所指向的字符，然后通过减去字符'0'的ASCII值，实现将字符转换为对应的整数值。

    // 根据powerstate设置state的值
    if (powerstate == 0) {
        deviceParams.powerState = 0;
    } else if (powerstate == 1) {
        deviceParams.powerState = 1;
    } else {
        while(1)
		{
			OLED_Clear();//OLED清零
			OLED_ShowString(0,4,"error 3");
		}
    }
}


void deviceControl()
{
	if(0 == deviceParams.powerState)
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);//灯灭
	else
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);//灯亮		
}

// 发送数据
void sendWiFiData(const char* paramName, const char* paramValue) {
  // 构建发送数据的格式
  //sprintf(txBuffer, "+ILOPEVENT:SETJSON,%s,%d,{\"%s\":%s}\r\n", paramName, strlen(paramValue), paramName, paramValue);
  
  // 在这里实现串口发送功能，将txBuffer中的数据发送出去
  // 例如：HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)txBuffer, strlen(txBuffer), HAL_MAX_DELAY);
}

笔记

记录几个开发中的细节：

1、单片机向wifi模块发送指令 AT+ILOPAWSAP\r\n进行配网
2、当单片机收到wifi模块返回的信息中，包含ILOPEVENT:ILOP,CONNECTED时，说明配网成功
3、当单片机收到wifi模块返回的信息中，包含ILOPEVENT:ILOP,CONNECTING时，说明wifi已经断开，正在重连
4、云端向EMW3080发送的控制指令，也就是单片机需要解析的指令，格式如下（以参数“开关状态”为例）：

+ILOPEVENT:SETJSON,property,16,{"powerstate":0}
+ILOPEVENT:SETJSON,property,16,{"powerstate":1}

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