STM32+W5500+MQTT+Android實現遠程數據採集及控制

2020-12-13 電子工程世界網

0 前言

最近在學習MQTT，發現MQTT還是挺好用的，於是花了點時間做了一個簡單的應用示例，希望能給需要做這方面的人一些參考。
相關背景知識：http://www.embed-net.com/thread-224-1-1.html
具體功能為：
1，STM32F405為主控晶片，它通過傳感器採集環境數據，比如溫度，溼度，光照度，大氣壓強等；
2，主控晶片通過W5500模塊將測量的數據通過MQTT協議方式發布到MQTT伺服器（伺服器域名和IP見固件程序）；
3，主控訂閱LED燈控制的消息，當接收到對應的控制指令後點亮或者熄滅對應的LED燈；
4，安卓手機端訂閱傳感器數據的消息，當接收到消息後將傳感器數據在界面顯示；
5，安卓手機可發送點亮或者熄滅LED燈的指令到伺服器，然後伺服器會將該指令轉發給STM32主控，然後STM32主控解析該指令並執行指令。

1 單片機端實現
MQTT協議是基於TCP的協議，所以我們只需要在單片機端實現TCP客戶端代碼之後就很容易移植MQTT了，STM32F4+W5500實現TCP客戶端的代碼我們以前已經實現過，代碼下載地址為：
http://www.embed-net.com/thread-87-1-1.html
當然，如果你想在代碼裡面直接使用伺服器域名方式進行連接，我們還得在TCP客戶端代碼裡面集成DNS的代碼，當然在上面這個連接裡面也有相關的代碼。
MQTT代碼源碼下載地址：
http://www.eclipse.org/paho/
在STM32這邊我們使用的是C/C++ MQTT Embedded clients代碼。
硬體連接如下圖所示：

1.1 MQTT的移植
MQTT的移植非常簡單，將C/C++ MQTT Embedded clients的代碼添加到工程中，然後我們只需要再次封裝4個函數即可：

int transport_sendPacketBuffer(unsigned char* buf, int buflen);
int transport_getdata(unsigned char* buf, int count);
int transport_open(void);
int transport_close(void);

transport_sendPacketBuffer：通過網絡以TCP的方式發送數據；
transport_getdata：TCP方式從伺服器端讀取數據，該函數目前屬於阻塞函數；
transport_open：打開一個網絡接口，其實就是和伺服器建立一個TCP連接；
transport_close：關閉網絡接口。
如果已經移植好了socket方式的TCP客戶端的程序，那麼這幾個函數的封裝也是非常簡單的，程序代碼如下所示：


int transport_sendPacketBuffer(unsigned char* buf, int buflen)
{
return send(SOCK_TCPS,buf,buflen);
}

int transport_getdata(unsigned char* buf, int count)
{
return recv(SOCK_TCPS,buf,count);
}


int transport_open(void)
{
int32_t ret;
//新建一個Socket並綁定本地埠5000
ret = socket(SOCK_TCPS,Sn_MR_TCP,5000,0×00);
if(ret != SOCK_TCPS){
printf(「%d:Socket Error」,SOCK_TCPS);
while(1);
}else{
printf(「%d:Opened」,SOCK_TCPS);
}

//連接TCP伺服器
ret = connect(SOCK_TCPS,domain_ip,1883);//埠必須為1883
if(ret != SOCK_OK){
printf(「%d:Socket Connect Error」,SOCK_TCPS);
while(1);
}else{
printf(「%d:Connected」,SOCK_TCPS);
}
return 0;
}

int transport_close(void)
{
close(SOCK_TCPS);
return 0;
}

完成了這幾個函數，然後我們就可以根據官方提供的示例代碼實現我們自己的代碼了，比如我們向代理伺服器發送一個消息的代碼如下所示：


int mqtt_publish(char *pTopic,char *pMessage)
{
int32_t len,rc;
MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;
unsigned char buf[200];
MQTTString topicString = MQTTString_initializer;
int msglen = strlen(pMessage);
int buflen = sizeof(buf);

data.clientID.cstring = 「me」;
data.keepAliveInterval = 5;
data.cleansession = 1;
len = MQTTSerialize_connect(buf, buflen, &data);

topicString.cstring = pTopic;
len += MQTTSerialize_publish(buf + len, buflen – len, 0, 0, 0, 0, topicString, (unsigned char*)pMessage, msglen);

len += MQTTSerialize_disconnect(buf + len, buflen – len);
transport_open();
rc = transport_sendPacketBuffer(buf,len);
transport_close();
if (rc == len)
printf(「Successfully published」);
else
printf(「Publish failed」);
return 0;
}[page]

下面我們看下主函數的代碼，思路也比較清晰：

int main(void)
{
static char meassage[200];
int rc;
char *led;
char led_value;
float temperature,humidity,light,pressure;
srand(0);
//配置LED燈引腳
LED_Config();
//初始化配置網絡
network_init();
while(1){
memset(meassage,0,sizeof(meassage));
//訂閱消息
rc = mqtt_subscrib(「pyboard_led」,meassage);
printf(「rc = %d」,rc);
if(rc >= 0){
printf(「meassage = %s」,meassage);
//解析JSON格式字符串並點亮相應的LED燈
cJSON *root = cJSON_Parse(meassage);
if(root != NULL){
led = cJSON_GetObjectItem(root,」led」)->valuestring;
printf(「led = %s」,led);
led_value = cJSON_GetObjectItem(root,」value」)->valueint;
if(!strcmp(led,」red」)){
if(led_value){
LED_On(LED_RED);
}else{
LED_Off(LED_RED);
}
}else if(!strcmp(led,」green」)){
if(led_value){
LED_On(LED_GREEN);
}else{
LED_Off(LED_GREEN);
}
}else if(!strcmp(led,」blue」)){
if(led_value){
LED_On(LED_BLUE);
}else{
LED_Off(LED_BLUE);
}
}else if(!strcmp(led,」yellow」)){
if(led_value){
LED_On(LED_YELLOW);
printf(「Yellow On」);
}else{
LED_Off(LED_YELLOW);
printf(「Yellow Off」);
}
}
// 釋放內存空間
cJSON_Delete(root);
}else{
printf(「Error before: [%s]」,cJSON_GetErrorPtr());
}
}
delay_ms(500);
//獲取傳感器測量數據，該示例使用隨機數
temperature = rand()P;
humidity = rand()0;
light = rand()00;
pressure = rand()00;
//將數據合成為JSON格式數據
sprintf(meassage,」{」temperature」:%.1f,」humidity」:%.1f,」light」:%.1f,」pressure」:%.1f}」,temperature,humidity,light,pressure);
//將數據發送出去
mqtt_publish(「pyboard_value」,meassage);
}
}

完整工程代碼可在後面的附件下載。

2 手機端代碼實現
手機端我們也使用官方提供的Java庫Java client and utilities，下載地址：
http://www.eclipse.org/paho/
將jar文件添加到工程中即可，程序界面如下所示：

上面4個條目分別顯示STM32單片機通過W5500發送到伺服器端的傳感器測量數據；
下面4個圖片分別控制板子上的4個LED燈；
消息發送我們採用線程的方式發送，接收採用回調函數方式接收消息。

2.1 實現消息發送
發送消息的代碼如下所示：


class PublishThread extends Thread {
String topic;
MqttMessage message;
int qos = 0;
MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();
PublishThread(String topic,String message){
this.topic = topic;
this.message = new MqttMessage(message.getBytes());
}
public void sendMessage(String topic,String message){
this.topic = topic;
this.message = new MqttMessage(message.getBytes());
run();
}
@Override
public void run() {
try {
MqttClient sampleClient = new MqttClient(broker, clientId, persistence);
MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
connOpts.setCleanSession(true);
connOpts.setKeepAliveInterval(1);
System.out.println(「Connecting to broker: 」 + broker);
sampleClient.connect(connOpts);
System.out.println(「Connected」);
System.out.println(「Publishing message: 」 + message.toString());
message.setQos(qos);
sampleClient.publish(topic, message);
System.out.println(「Message published」);
sampleClient.disconnect();
System.out.println(「Disconnected」);
}catch(MqttException me) {
System.out.println(「reason 「+me.getReasonCode());
System.out.println(「msg 「+me.getMessage());
System.out.println(「loc 「+me.getLocalizedMessage());
System.out.println(「cause 「+me.getCause());
System.out.println(「excep 「+me);
me.printStackTrace();
}
}
}

2.2 實現消息接收
接收消息的代碼如下所示：


class SubscribeThread extends Thread{
final String topic;
MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();
SubscribeThread(String topic){
this.topic = topic;
}
@Override
public void run(){
try {
final MqttClient sampleClient = new MqttClient(broker, clientId, persistence);
final MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
connOpts.setCleanSession(true);
System.out.println(「Connecting to broker: 」 + broker);
connOpts.setKeepAliveInterval(5);
sampleClient.setCallback(new MqttCallback() {
@Override
public void connectionLost(Throwable throwable) {
System.out.println(「connectionLost」);
try {
sampleClient.connect(connOpts);
sampleClient.subscribe(topic);
}catch (MqttException e){
e.printStackTrace();
}
}

@Override
public void messageArrived(String topic, MqttMessage mqttMessage) throws Exception {
System.out.println(「messageArrived:」+mqttMessage.toString());
System.out.println(topic);
System.out.println(mqttMessage.toString());
try {
JSONTokener jsonParser = new JSONTokener(mqttMessage.toString());
JSONObject person = (JSONObject) jsonParser.nextValue();
temperature = person.getDouble(「temperature」);
humidity = person.getDouble(「humidity」);
light = person.getDouble(「light」);
pressure = person.getDouble(「pressure」);
System.out.println(「temperature = 」 + temperature);
System.out.println(「humidity = 」 + humidity);
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
temperatureTextView.setText(String.format(「%.1f」, temperature));
humidityTextView.setText(String.format(「%.1f」, humidity));
lightTextView.setText(String.format(「%.1f」, light));
pressureTextView.setText(String.format(「%.1f」, pressure));
}
});
} catch (JSONException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}

@Override
public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken iMqttDeliveryToken) {
System.out.println(「deliveryComplete」);
}
});
sampleClient.connect(connOpts);
sampleClient.subscribe(topic);
} catch(MqttException me) {
System.out.println(「reason 「+me.getReasonCode());
System.out.println(「msg 「+me.getMessage());
System.out.println(「loc 「+me.getLocalizedMessage());
System.out.println(「cause 「+me.getCause());
System.out.println(「excep 「+me);
me.printStackTrace();
}
}
}

3 實測效果
1，單片機端定時更新傳感器數據，手機端也會同步更新；
2，手機端點擊4個LED控制的按鈕，板子上也會點亮或者熄滅對應的LED；

4 源碼下載


4.1 STM32端源碼下載
 MQTT_STM32_W5500.rar
4.2 手機端源碼下載
 MQTT_Android.rar
4.3 手機端apk下載
 stm32_w5500_mqtt_app.rar

關鍵字：STM32  W5500  MQTT  Android  遠程數據採集 編輯：什麼魚 引用地址：http://news.eeworld.com.cn/mcu/2015/0930/article_22632.html 本網站轉載的所有的文章、圖片、音頻視頻文件等資料的版權歸版權所有人所有，本站採用的非本站原創文章及圖片等內容無法一一聯繫確認版權者。如果本網所選內容的文章作者及編輯認為其作品不宜公開自由傳播，或不應無償使用，請及時通過電子郵件或電話通知我們，以迅速採取適當措施，避免給雙方造成不必要的經濟損失。

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