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ESP32的MQTT AT固件烧录+STM32以ESP32的MQTT AT固件的AT指令连接EMQX下mqtt服务器实现消息订阅和发布

目录

写在前面

三种方案(利用ESP32连接EMQX下的MQTT)

步骤

ESP32烧录固件并AT指令进行测试。

下载固件

 烧录工具下载

烧录固件(选择ESP32)

 关于AT 指令与MQTT服务器断开后自动重连MQTT服务器

关于AT指令设置上电自动连接WIFI

关于AT指令设置断开后自动重新连接WIFI

STM32对接ESP32(以AT指令交互)

原理:

步骤:

设备: 

连线:

测试:

主要代码: 

效果:

最后


 

写在前面

        ESP32是一块完整的开发板,据我目前所知,它本身自带蓝牙和WIFI,可用arduino和MicroPython单独对其完成开发,以前我用arduino已经试过了。参考我之前的

ESP32(基于Arduino)连接EMQX的Mqtt服务器上传信息与命令控制_昊月光华的博客-CSDN博客_arduino esp32 mqtt

        既然ESP32本身在通信方面上就已经做得足够完美了(最高主频可以达到240MHZ),而且以arduino库开发的方式又极其简单和轻松。奈何让esp32订阅和发布都是相当于另外写一套代码(尽管也很简单,但避免不了新的需求又要增加新的代码),其中包括串口通信的代码(保证不会有信息丢失),还要包括断网自动重连WIFI和与mqtt服务器断开自动重连等辅助代码。试想在这种情况下,需要判断从stm32发过来的信息中是发给那个主题的,不得不继续修改代码增加判断。( (除非单独指定某个串口接受某个主题的数据,然后esp32收到就直接发送对应主题。

三种方案(利用ESP32连接EMQX下的MQTT)

  • 第一种:正如上面的那样,esp32单独工作,stm32与esp32串口通信订阅和发布。(这种比如容易看到效果,因为可以单独进行测试)
  • 第二种:也就是本次我要做的事情,直接用stm32通过AT指令控制ESP32连接wifi,连接mqtt服务器,然后订阅和发布。
  • 第三种:结合前面两种的方案,让esp32单独开发,比如用arduino可以单独订阅和发布,自己规定一套协议,我把它称之为仿AT指令 ,然后约定xxx格式是订阅,xxx格式是发布。好处在于可以自己扩展代码。比如说可以知道另一个连接mqtt服务器的客户端的在线情况。坏处在于:难度较大,需要保证每次的发布信息和收到订阅主题的信息都能无差错。

本次实现第二种:让esp32烧录MQTT 的AT 固件 然后 stm32以发AT 指令的方式完成所有功能。详细见步骤:

步骤

ESP32烧录固件并AT指令进行测试。

这个官方文档上有。

接线 

 

下载固件

esp32的固件链接

https://docs.ai-thinker.com/_media/esp32/esp32-s_at2.2-sdk4.0.1-uart0.rar

 

 烧录工具下载

Flash烧录工具的下载链接:工具 | 乐鑫科技

下载解压后图示 

 

 

烧录固件(选择ESP32)

打开烧录工具

 选择后(如下配置只有被勾选的那一行是有效的)

在烧录之前,把esp32设置成自动下载模式,先按EN,同时按下IO0

串口打印出

rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x3 (DOWNLOAD_BOOT(UART0/UART1/SDIO_REI_REO_V2))
waiting for download

 说明进入了下载模式

 start后,开始下载

 

完成后复位测试AT指令。(需要注意的是AT指令格式必须是严格的,比如以下带AT的指令,AT前不能有空格,后面也不能有空格,另外串口调试助手发送还必须带回车符。

在进行以下AT指令测试之前,本地EMQX的mqtt服务器要安装后并在bin路径下 

emqx start

启动。

 

 进行AT指令测试。(附上官网文档上的指令)

更多关于WIFI 的AT指令和MQTT 的AT指令集参考乐鑫官网

AT 命令集 - ESP32 - — ESP-AT 用户指南 latest 文档 (espressif.com)

发送AT指令的顺序:

AT                                                                                     #测试AT功能

AT+CWMODE=1                                                          #设置模组进入STA模式

AT+CWJAP="ssid","password"                               #连接wifi

AT+MQTTUSERCFG=0,1,"用户ID","账号","密码",0,0,""

# 设置MQTT连接所需要的的参数,包括用户ID(不为空)、

# 账号(admin)以及密码(public)

AT+MQTTCONN=0,"本地IP",1883,0

AT+MQTTPUB=0,"对应主题","发布主题对应信息",0,0          //发布对应主题信息                                            

AT+MQTTSUB=0,"订阅的主题名",0      //订阅对应的主题

 

 串口助手下AT 指令测试

若连接mqtt服务器返回 ERROR 

先调用 MQTT+CLEAN=0 清除MQTT的连接信息。再重新连接。

 

 

 关于AT 指令与MQTT服务器断开后自动重连MQTT服务器

AT+MQTTCONN=0,"192.168.1.13",1883,0(以连接本地为例,0改成1即可,经过测试,手动断开服务器连接后能自动重连)

关于AT指令设置上电自动连接WIFI

AT+CWAUTOCONN=<enable>  0:上电不自动连接 1:上电自动连接

关于AT指令设置断开后自动重新连接WIFI

AT+CWRECONNCFG=1,0  //断开后每隔1s自动重连,始终尝试自动重连

到这,把esp32断网自动重连WIFI和mqtt服务器都设置完毕。

 

STM32对接ESP32(以AT指令交互)

原理:

让stm32以串口的形式发送给ESP32代替串口调试助手与ESP32进行交互。需要注意的是在连接时适当的延时保证ESP32处理完数据。(若不延时,我测试时有可能会连接失败)

步骤:

  1. STM32发AT指令控制ESP32正常连接EMQX下的mqtt服务器并订阅相关主题
  2. 用paho MQTT客户端也连接mqtt服务器,并发布相应主题
  3. stm32收到信息进行数据处理,判断是哪个主题发来的并解析出具体消息。

 

设备: 

其中STM32是F103C8T6最小系统开发板。

连线:

stm32的串口2连接ESP32的串口1。stm32的串口2以DMA加空闲中断接受数据。

测试:

esp32收到stm32发过来的AT指令订阅"hello"主题,用paho客户端或EMQX下的websocket发布主题信息,以json格式发送,esp32收到后发送到stm32,stm32解析出对应数据信息。

主要代码: 

我的代码中难免有败笔,只考虑了正常情况,敬请指出。 

mqtt.c




#include "mqtt.h"






u16 MAXCONNECT_TIME=0;

u8 Rx2_Buf[180]={0};   //接受ESP32模块信息
u8 Rx2_sBuf[180]={0};  //发送缓存数组 以DMA方式
u8 Rx2_Cnt=0;

__IO u8  mqttstate=0;
char wifi_uid[]="rookie";
char wifi_pwd[]="yy061457";
 


//连接WIFI  ESP32可以设置为自动重连
void ConnectWifi(void){
    
    sprintf((char *)Rx2_sBuf,CONNECTWIFI,wifi_uid,wifi_pwd);
  
    HAL_UART_Transmit(&huart2,Rx2_sBuf,strlen((const char *)Rx2_sBuf),10);
  
    
}


 //清除MQTT连接
void CleanMqttInfo(void){
     
    HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t *)CLEANMQTTINFO,sizeof(CLEANMQTTINFO),10);
    printf("%s\r\n",CLEANMQTTINFO);
 
    
}

 //登录认证
void ConnectMQTTServer(void){
    
    //清除先前遗留连接信息
      CleanMqttInfo();  
    
    HAL_Delay(500);
    //登录认证
    HAL_UART_Transmit(&huart2,(u8*)LOGINMQTT,sizeof(LOGINMQTT),20);
    printf("%s\r\n",LOGINMQTT);
     HAL_Delay(500);
    
    
    //连接mqtt服务器
    HAL_UART_Transmit(&huart2,(u8*)CONNECTMQTT,sizeof(CONNECTMQTT),20);
    printf("%s\r\n",CONNECTMQTT);
    HAL_Delay(1000);
     
}


//连接WIFI与MQTT服务器
void MQTT_Init(void){
    

    
                    ConnectWifi();     //可设置上电自动连接wifi
                    HAL_Delay(5000);
                     mqttstate=1;
                     ConnectMQTTServer();
                    while(mqttstate!=2){
  
                        ConnectMQTTServer();
                         HAL_Delay(1000);
                    }
                   printf("Connect mqtt success\r\n");
                 
                    SubAssignTopic("hello"); //订阅相关主题
                    
                    HAL_Delay(1000);
        
}

///订阅指定主题
void SubAssignTopic(char * subtopic){
    
    sprintf(Rx2_sBuf,SUBTOPIC,subtopic);
    printf("%s\r\n",Rx2_sBuf);
    HAL_UART_Transmit(&huart2,Rx2_sBuf,sizeof(Rx2_sBuf),10);

}




//获取对应主题和对应信息(JSON格式),以及json数据报长度
void GetTopicAndMsg(char * p,char * src,char* topic, char* cnt,int len,char * msg) {

    while (*p != '"' && p != &src[len - 1])p++; //匹配第一个引号


    if (*p++ == '"') {
        char start = 0;
        while (*p != '"' && p != &src[len - 1]) {
            topic[start++] = *p++;
        }

        if (*p++ == '"') {  //匹配第二个引号
            topic[start] = '\0';
            printf("[topic]:%s\r\n", topic);  //主题获取完毕
            
        }
        if (*p == ',' && p!= &src[len-1]) { //匹配第一个逗号
            p++;
            char temp[3] = { 0 };
            char j = 0;
            while (*p!=',' && p != &src[len-1])
            {
                temp[j++] = *p++;
            }
            *cnt = atoi(temp);//得到长度
            printf("[CNT]:%d\r\n", *cnt);
            if (*p++ == ',') {//匹配描述消息体长度的最后一个逗号
                j = 0;
                while (p != &src[len]) {  
                    msg[j++] = *p++;
                }
                msg[j] = '\0';
                printf("[msg]:%s\r\n", msg);

            }   
        }
       
    }

}


void Test(void){
    
    char topic[30]={0};
    char msg[160]={0};
       char* p = strstr((const char *)Rx2_Buf, "MQTTSUBRECV");
        if(p){
          u8 len =strlen((const char *)Rx2_Buf);
          char cnt=0;
             //获取主题与json数据报
            GetTopicAndMsg(p ,Rx2_Buf,  topic,&cnt,  len,  msg);
            
            
             json_error_t error;
             json_t *root;
             root = json_loads((const char*)msg, 0, &error); 
            if(json_is_object(root))  //是json格式数据
            {
                        //解析json数据
                if(strcmp(topic,"hello") == 0){
                    char *name=(char *)json_string_value(json_object_get(root, "name"));
                 int val1=json_integer_value(json_object_get(root, "val1"));
                 int val2=json_integer_value(json_object_get(root, "val2"));
                 int val3=json_integer_value(json_object_get(root, "val3"));
                 //测试解析后的数据
                 printf("parse name:%s-val1:%d-val2:%d-val3:%d\r\n",name,val1,val2,val3);
                             
                    }
                     
                 //释放内存
                  json_decref(root);
                    
                }
            else  //非json格式数据
            {
                 printf("format error:%d-%s\r\n", error.line, error.text);
                
            }
                
            
            
            
            
 
        }
            
        
       
    
}


//发布信息到指定主题
void PubMsgByTopic(char * topic,char * msg){
    
    sprintf(Rx2_sBuf,topic,msg);
    HAL_UART_Transmit(&huart2,Rx2_sBuf,sizeof(Rx2_sBuf),10);
    
}









mqtt.h



#ifndef __MQTT_H_
#define __MQTT_H_




#include "template.h"

void ConnectWifi(void);
void ConnectMQTTServer(void);
    
  
  
extern u8 Rx2_Buf[180];
extern u8 Rx2_sBuf[180];


extern __IO u8 mqttstate;


//订阅主题格式
#define SUBTOPIC   "AT+MQTTSUB=0,\"%s\",0\r\n"

 //发布对应主题对应信息格式
#define PUBTOPIC  "AT+MQTTPUB=0,\"%s\",\"%s\",0,0\r\n"

//连接对应WIFI  账号 密码
#define CONNECTWIFI  "AT+CWJAP=\
\"%s\",\
\"%s\"\r\n"

//清除MQTT连接信息
 #define  CLEANMQTTINFO "AT+MQTTCLEAN=0\r\n"
 
 
 
 //连接EMQX服务器的本地登录账号和密码
 #define LOGINMQTT "AT+MQTTUSERCFG=0,1,\
\"ESP\",\
\"admin\",\
\"061457\",\
0,0,""\
\r\n"

//连接本地EMQX 下的mqtt服务器地址 设置断开自动重连
#define  CONNECTMQTT "AT+MQTTCONN=0,\"192.168.1.13\",1883,1\r\n"
 

    
    
    
    
    
extern u16  MAXCONNECT_TIME;
void SubAssignTopic(char * subtopic);
void PubMsgByTopic(char * topic,char * msg);
void MQTT_Init(void);


void  Test(void);
#endif


 

效果:

发布hello主题 

json 数据如下

{
"name":"yzh",
"val1":1,
"val2":2,
"val3":3
}

 

 

最后

结束。

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