什么？單片機還在裸奔？ESP8266純串口透傳，助力設(shè)備上云端
[導讀]項目有些久遠，前年的機器人上需要的功能，當時是需要將STM32上的數(shù)據(jù)上傳到服務器，比如機器人的速度，行駛距離，是否在拍照等等。
項目有些久遠，前年的機器人上需要的功能，當時是需要將STM32上的數(shù)據(jù)上傳到服務器，比如機器人的速度，行駛距離，是否在拍照等等。便于管理者在PC或者手機上了解機器人的工作狀態(tài)，同時可以遠程下發(fā)指令給機器人，控制其完成相應動作。
因為所有的邏輯判斷和控制都在服務器或者STM32上面，作為中間的無線模塊僅僅需要上傳STM32的數(shù)據(jù)并接收服務器下發(fā)的指令即可，所以這里對WiFi模塊的要求不高，僅僅需要它作為透傳功能即可。當時在選型的時候試過好幾款WiFi模塊，最終敲定了安信可的ESP8266，價格便宜，開發(fā)簡單，但是搭建環(huán)境是真的不容易，深受其害 。
選擇 好模塊就該考慮使用AT指令還是使用SDK開發(fā)，AT指令固然簡單，但是局限性非常大。如果使用AT指令，我那開發(fā)控制端的同事估計就要跳腳了，代碼里需要寫一大堆的AT指令，如果功能改變，指令代碼就需要重寫，煩不勝煩。
如果使用SDK開發(fā)，控制端只需發(fā)送簡單的數(shù)據(jù)就行，完全不用考慮其他任何東西，ESP8266完全當做一個中轉(zhuǎn)站，相對應的我的工作就會繁重，但是，我屈服了，選擇使用SDK。
于是就有了下面基于NONOS 2.0的ESP8266串口透傳。主要有以下幾個功能：
- 純串口透傳，接收MCU串口數(shù)據(jù)，直接通過MQTT上傳到服務器，接收服務器數(shù)據(jù)下發(fā)給MCU。
- smartconfig+airkiss配網(wǎng)，隨意使用，場景豐富。
- 最多儲存5個WIFI賬號和密碼，自動尋找網(wǎng)絡(luò)連接。
- 按鍵配網(wǎng)，長按重新配網(wǎng)，前一次WiFi自動儲存，添加配網(wǎng)指示燈。
-
OTA空中升級（待驗證）
從程序的入口開始：
//程序入口
void ICACHE_FLASH_ATTR user_init(void){
uart_init(115200, 115200);
os_delay_us(60000);
keyInit();
set_uart_cb(uart_cb);
PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_MTDI_U, FUNC_GPIO12);
//GPIO12初始化
GPIO_OUTPUT_SET(GPIO_ID_PIN(12), 0);//低電平 g
et_mac();//獲取MAC地址
wifi_set_opmode(STATION_MODE); //設(shè)置wifi信息存儲數(shù)量，最大為5個
wifi_station_ap_number_set(2);
mqtt_init();
set_wifistate_cb(wifi_connect_cb, wifi_disconnect_cb);
}
程序的入口先進行串口初始化和按鍵的初始化，以及LED的初始化。串口要初始化波特率，按鍵初始化配網(wǎng)按鍵，用于短按配網(wǎng)，長按重新配網(wǎng)，LED只要用于判斷模塊是否進入配網(wǎng)模式以及是否配網(wǎng)完成。
初始化完成后會首先讀取MAC地址，該地址是唯一的，每個模塊都不一樣，用于填充進主題中，便于服務器區(qū)分不同設(shè)備，用于多臺量產(chǎn)設(shè)備的使用，在連接MQTT服務器時會自動填充。
每連接一次WiFi都會將WiFi信息保存在模塊內(nèi)部，每次上電都會自動掃描暴露的WiFi，直接連接，就像手機的WIFI連接，目前最大支持五個WiFi信息的保存，超過5個會剔除最早的WiFi信息，通過短按D5(GPIO14)可進入配網(wǎng)模式。
/*** 按鍵短按回調(diào)*/
LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR key1ShortPress(void) {
start_smartconfig(smartconfig_cd);
INFO("start_smartconfig\n");
}
/*** 按鍵長按回調(diào)*/
LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR key1LongPress(void) {
start_smartconfig(smartconfig_cd);
INFO("start_smartconfig\n");
}
/*** 按鍵初始化*/
LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR keyInit(void) {
//設(shè)置按鍵數(shù)量
set_key_num(1);
//長按、短按的按鍵回調(diào)
key_add(D5, NULL, key1ShortPress);
key_add(D5, NULL, key1LongPress);
}
由于找不到最新的代碼。這里的長按我沒做處理，應該是斷開WiFi重新進入配網(wǎng)模式， 或者軟復位模塊，再進入start_smartconfig（）函數(shù)：
/*** 開始Smartconfig配置 * @param cd: Smartconfig狀態(tài)回調(diào)* @retval None*/
void ICACHE_FLASH_ATTR start_smartconfig(smartconfig_cd_t cd) {
smartconfig_flag = 1;
smartconfig_set_type(SC_TYPE_ESPTOUCH_AIRKISS);
//SC_TYPE_ESPTOUCH,SC_TYPE_AIRKISS,SC_TYPE_ESPTOUCH_AIRKISS
wifi_station_disconnect();
wifi_set_opmode(STATION_MODE);
finish_cd = cd;
smartconfig_start(smartconfig_done);
os_timer_disarm(&OS_Timer_Wifichange);
// 關(guān)閉定時器
if(connect_flag == 1){
w_disconnect();
connect_flag = 0;
}
os_timer_disarm(&OS_Timer_SM);
// 關(guān)閉定時器
os_timer_setfn(&OS_Timer_SM, (os_timer_func_t *) sm_wait_time, NULL);
// 設(shè)置定時器
os_timer_arm(&OS_Timer_SM, 1000, 1); // 使能定時器
}
smartconfig_set_type();函數(shù)可選3個參數(shù)：分別是：SC_TYPE_ESPTOUCH、SC_TYPE_AIRKISS和SC_TYPE_ESPTOUCH_AIRKISS
第一個是smartconfig配網(wǎng)（手機APP），第二個是airkiss配網(wǎng)（微信公眾號），最后一個兩者都可以。進入該函數(shù)會調(diào)用smartconfig_start();，該函數(shù)會調(diào)用smartconfig_done（）函數(shù)進行配網(wǎng)，配網(wǎng)成功后會點亮LED燈。
/*** Smartconfig 狀態(tài)處理* @param status: 狀態(tài)* @param *pdata: AP數(shù)據(jù)* @retval None*/
void ICACHE_FLASH_ATTRsmartconfig_done(sc_status status, void *pdata) {
switch (status) {
case SC_STATUS_WAIT:
INFO("SC_STATUS_WAIT\n");
break;
case SC_STATUS_FIND_CHANNEL:
INFO("SC_STATUS_FIND_CHANNEL\n");
break;
case SC_STATUS_GETTING_SSID_PSWD:
INFO("SC_STATUS_GETTING_SSID_PSWD\n");
sc_type *type = pdata;
if (*type == SC_TYPE_ESPTOUCH) {
INFO("SC_TYPE:SC_TYPE_ESPTOUCH\n");
} else {
INFO("SC_TYPE:SC_TYPE_AIRKISS\n");
}
break;
case SC_STATUS_LINK:
INFO("SC_STATUS_LINK\n");
sm_comfig_status = SM_STATUS_GETINFO;
struct station_config *sta_conf = pdata;
wifi_station_set_config(sta_conf);
wifi_station_disconnect();
wifi_station_connect();
break;
case SC_STATUS_LINK_OVER:
sm_comfig_status = SM_STATUS_FINISH;
INFO("SC_STATUS_LINK_OVER\n");
if (pdata != NULL) { //SC_TYPE_ESPTOUCH uint8
phone_ip[4] = { 0 };
os_memcpy(phone_ip, (uint8*) pdata, 4);
INFO("Phone ip: %d.%d.%d.%d\n", phone_ip[0], phone_ip[1], phone_ip[2], phone_ip[3]);
} else {
//SC_TYPE_AIRKISS - support airkiss v2.0
airkiss_start_discover();
}
smartconfig_stop();
smartconfig_flag = 0;
connect_flag = 0;
os_timer_disarm(&OS_Timer_SM); // 關(guān)閉定時器
finish_cd(sm_comfig_status);
os_timer_arm(&OS_Timer_Wifichange, 3000, 1); // 使能定時器
break;
}
}
/*** WIFI連接回調(diào)*/
void wifi_connect_cb(void){
INFO("wifi connect!\r\n");
os_printf("----- WiFi連接成功，打開綠燈---\r\n");
GPIO_OUTPUT_SET(GPIO_ID_PIN(12), 1);
MQTT_Connect(&mqttClient);
}
/*** WIFI斷開回調(diào)*/
void wifi_disconnect_cb(void){
INFO("wifi disconnect!\r\n");
os_printf("----- WiFi斷開，關(guān)閉綠燈---\r\n");
GPIO_OUTPUT_SET(GPIO_ID_PIN(12), 0);
MQTT_Disconnect(&mqttClient);
}
連接MQTT服務器：網(wǎng)絡(luò)連接成功以后可以開始MQTT的初始化，初始化包涵一系列的連接初始化回調(diào)，連接成功或不成功回調(diào)，主題訂閱發(fā)布回調(diào)等等。
/*** MQTT初始化*/
void ICACHE_FLASH_ATTR mqtt_init(void) {
MQTT_InitConnection(&mqttClient, MQTT_HOST, MQTT_PORT, DEFAULT_SECURITY);
MQTT_InitClient(&mqttClient, mac_str, MQTT_USER,MQTT_PASS, MQTT_KEEPALIVE, 1);
MQTT_InitLWT(&mqttClient, lwt_topic, LWT_MESSAGE, 0, 0);
MQTT_OnConnected(&mqttClient, mqttConnectedCb);
MQTT_OnDisconnected(&mqttClient, mqttDisconnectedCb);
MQTT_OnPublished(&mqttClient, mqttPublishedCb);
MQTT_OnData(&mqttClient, mqttDataCb);}
void ICACHE_FLASH_ATTRMQTT_InitConnection(MQTT_Client *mqttClient, uint8_t* host, uint32_t port, uint8_t security){
uint32_t temp;
INFO("MQTT_InitConnection\r\n");
os_memset(mqttClient, 0, sizeof(MQTT_Client));
temp = os_strlen(host);
mqttClient->host = (uint8_t*)os_zalloc(temp + 1);
os_strcpy(mqttClient->host, host);
mqttClient->host[temp] = 0;
mqttClient->port = port;
mqttClient->security = security;
}
void ICACHE_FLASH_ATTRMQTT_InitClient(MQTT_Client *mqttClient, uint8_t* client_id, uint8_t* client_user, uint8_t* client_pass, uint32_t keepAliveTime, uint8_t cleanSession){
uint32_t temp;
INFO("MQTT_InitClient\r\n");
os_printf("CD MQTT_InitClient++++++++++++++++++++++\n");
os_memset(&mqttClient->connect_info, 0, sizeof(mqtt_connect_info_t));
temp = os_strlen(client_id);
mqttClient->connect_info.client_id = (uint8_t*)os_zalloc(temp + 1);
os_strcpy(mqttClient->connect_info.client_id, client_id);
mqttClient->connect_info.client_id[temp] = 0;
if (client_user) {
temp = os_strlen(client_user);
mqttClient->connect_info.username = (uint8_t*)os_zalloc(temp + 1);
os_strcpy(mqttClient->connect_info.username, client_user);
mqttClient->connect_info.username[temp] = 0;
}
if (client_pass) {
temp = os_strlen(client_pass);
mqttClient->connect_info.password = (uint8_t*)os_zalloc(temp + 1);
os_strcpy(mqttClient->connect_info.password, client_pass);
mqttClient->connect_info.password[temp] = 0;
}
mqttClient->connect_info.keepalive = keepAliveTime;
mqttClient->connect_info.clean_session = cleanSession;
mqttClient->mqtt_state.in_buffer = (uint8_t *)os_zalloc(MQTT_BUF_SIZE);
mqttClient->mqtt_state.in_buffer_length = MQTT_BUF_SIZE; mqttClient->mqtt_state.out_buffer = (uint8_t *)os_zalloc(MQTT_BUF_SIZE);
mqttClient->mqtt_state.out_buffer_length = MQTT_BUF_SIZE;
mqttClient->mqtt_state.connect_info = &mqttClient->connect_info;
mqtt_msg_init(&mqttClient->mqtt_state.mqtt_connection, mqttClient->mqtt_state.out_buffer, mqttClient->mqtt_state.out_buffer_length);
QUEUE_Init(&mqttClient->msgQueue, QUEUE_BUFFER_SIZE);
system_os_task(MQTT_Task, MQTT_TASK_PRIO, mqtt_procTaskQueue, MQTT_TASK_QUEUE_SIZE);
system_os_post(MQTT_TASK_PRIO, 0, (os_param_t)mqttClient);
}
WiFi連接成功和失敗會觸發(fā)不同的回調(diào)函數(shù)：
/*** MQTT連接回調(diào)*/
void mqttConnectedCb(uint32_t *args) {
MQTT_Client* client = (MQTT_Client*) args;
INFO("MQTT: Connected\r\n");
MQTT_Publish(client, birth_topic, BIRTH_MESSAGE, os_strlen(BIRTH_MESSAGE), 0,0);
MQTT_Subscribe(client,ota_topic, 0);
if(updata_status_check()){
MQTT_Publish(client, ota_topic, "updata_finish", os_strlen("updata_finish"), 0,0);
}}
/** * MQTT斷開連接回調(diào)*/
void mqttDisconnectedCb(uint32_t *args) {
MQTT_Client* client = (MQTT_Client*) args;
INFO("MQTT: Disconnected\r\n");
}
/*** MQTT發(fā)布消息回調(diào)*/
void mqttPublishedCb(uint32_t *args) {
MQTT_Client* client = (MQTT_Client*) args;
INFO("MQTT: Published\r\n");
}
串口透傳：
當模塊的WiFi和MQTT服務器都連接上之后，模塊就開始監(jiān)聽串口和服務器的數(shù)據(jù)，如果串口有數(shù)據(jù)過來便轉(zhuǎn)發(fā)到服務器或者進行OTA升級，如果服務器有指令下發(fā)就轉(zhuǎn)發(fā)給串口。
/*** MQTT接收數(shù)據(jù)回調(diào)（用于OTA升級和串口透傳）*/
void mqttDataCb(uint32_t *args, const char* topic, uint32_t topic_len, const char *data, uint32_t data_len) {
char *topicBuf = (char*) os_zalloc(topic_len + 1), *dataBuf = (char*) os_zalloc(data_len + 1);
uint8 *pdata = (uint8*)data; uint16 len = data_len; uart0_tx_buffer(pdata, len);
//串口輸出
MQTT_Client* client = (MQTT_Client*) args;
os_memcpy(topicBuf, topic, topic_len); topicBuf[topic_len] = 0;
os_memcpy(dataBuf, data, data_len);
dataBuf[data_len] = 0;
// INFO("Receive topic: %s, data: %s \r\n", topicBuf, dataBuf);
//data = {"url"=http://yourdomain.com:9001/ota/}
if (os_strcmp(topicBuf, ota_topic) == 0) {
char url_data[200];
if(get_josn_str(dataBuf,"url",url_data)){
// INFO("ota_start\n");
ota_upgrade(url_data,ota_finished_callback);
}
}
os_free(topicBuf);
os_free(dataBuf); }
/*** ota升級回調(diào)*/
void ICACHE_FLASH_ATTR ota_finished_callback(void * arg) {
struct upgrade_server_info *update = arg;
if (update->upgrade_flag == true) {
INFO("OTA Success ! rebooting!\n");
system_upgrade_reboot();
} else {
INFO("OTA Failed!\n");
}
}
其他問題： 連接的服務器地址，端口號等信息需要寫在代碼里燒錄進模塊，這些信息在在mqtt_config.h文件中定義。
上電后可以在串口助手看到打印的MAC地址：
按下配網(wǎng)按鍵（GPIO14接地），進入配網(wǎng)模式，使用APP或者微信公眾號將信息發(fā)給模塊便可聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)后自動連接MQTT服務器。
至此連接完成，后續(xù)只需要串口發(fā)數(shù)據(jù)給模塊，便可在服務器收到信息，服務器下發(fā)指令，單片機串口也可以接收到數(shù)據(jù)。但是要記得訂閱主題哦。該透傳代碼燒錄完成可搭配任意MCU的串口使用。非常便捷。由于項目期較遠，可能介紹的不是很詳細，需要的大大們可以點擊閱讀原文回帖獲取源碼。自行查看。
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