【開源】STM32+ESP8266+MQTT多傳感器數據上雲OneNET（易拓展）
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簡介： STM32+ESP8266通過MQTT協議將多傳感器數據傳輸至OnenNet雲平臺並遠程控制單片機LED， 加入操作系統FreeRTOS進行多任務管理，降低模塊間耦合性，增刪模塊和功能簡單方便，提高開發效率，可以根據自己的需求快速增加其他傳感器模塊
拓展新模塊（新功能）簡單，幾乎不需要多少操作系統知識，後面有詳細教程（深入修改還是需要一定的操作系統知識的）
注：部分功能採用他人開源程序或在他人開源程序的基礎上修改。
1. 相關連接
1.1 本項目相關連接
- github（源碼）：https://github.com/Mbwide/MQTT_ONENET_ESP8266_STM32_FREERTOS
- CSDN（圖文解析）：
- Bilibili（視頻解析）：https://www.bilibili.com/video/BV1Hf4y1k7U3
1.2 無操作系統簡易版（舊版，有OneNET雲平臺設備創建和應用配置，本文不再贅述）：
- github（源碼）： https://github.com/Mbwide/DHT11_ToOneNetByMqtt
- CSDN（圖文解析）：https://blog.csdn.net/ssssadw/article/details/111584510
- Bilibili（視頻解析）：https://www.bilibili.com/video/BV1Vi4y1w7U1
2. 具體功能
- 基於嵌入式操作系統FreeRTOS進行多任務管理，降低模塊間耦合性，增刪模塊和功能簡單方便，提高開發效率
- DHT11採集環境溫溼度數據，ESP8266模塊通過MQTT協議將溫溼度數據傳輸至OnenNet雲平臺
- BH1750採集光照強度數據，ESP8266模塊通過MQTT協議將光照強度數據傳輸至OnenNet雲平臺
- OneNET可以通過雲平臺遠程控制LED1的亮滅
- OneNET可以通過雲平臺遠程控制LED2功能任務是否執行
- 串口顯示相關數據信息
3. 硬件環境
- 正點原子STM32F103RCT6（正點原子MiniSTM32）
- DHT11溫溼度傳感器
- BH1750（GY30）光照強度傳感器
- ESP8266-01S無線模塊
4. 雲平臺環境配置
見1.2無操作系統簡易版（舊版，有OneNET雲平臺設備創建和應用配置，本文不再贅述）
5. 接線
-
ESP8266-01S（5根線）
- RX PA2
- TX PA3
- 復位 PA4
- VCC 3V3
- GND GND
-
DHT11（3根線）
- DATA PA6
- VCC 3V3
- GND GND
-
BH1750（5根線）
- SCL PC12
- SDA PC11
- ADDR GND
- VCC 5V
- GND GND
-
LED
- LED1 PD2
- LED2 PA8
6. 功能展示
6.1 數據流
6.2 APP應用管理
6.3 串口數據
7. 源碼詳解
本次代碼改寫目的是增強拓展性，降低開發難度，所以加入操作系統FreeRTOS進行多任務管理，降低模塊（傳感器，控制）間耦合性，增刪模塊和功能簡單方便，提高開發效率
7.1 源碼文件解析
- stm32f10x_it.c：中斷處理函數
- FreeRTOSConfig.h：FreeRTOS配置頭文件
- usart1.c：與串口住手通信
- usart2.c：與ESP8266通信
- timer3.c：定時器3中斷用來發送心跳包（ping，用於保持和服務器連接，長時間沒給服務器發送數據會被踢下線），2s和30s兩種模式
- timer4.c：將串口2接收到的服務器數據依次存放在MQTT接收緩存數組中，50ms沒有新數據收到執行
- control.c：發送控制設備數據，存放至發送緩衝區
- dht11.c：DHT11（溫溼度傳感器）驅動
- bh1750.c：BH1750（GY30，光照強度傳感器）驅動
- wifi.c：esp8266的wifi驅動
- mqtt.c：mqtt協議處理
- FreeRTOS_CORE：freeRTOS功能核心
- FreeRTOS_PORTABLE：freeRTOS板級支持包，和芯片相關，包括接口和內存分配
7.2 服務器與wifi配置相關
/*-------------------------------------------------------------*/
/* WIFI網絡與ONENET配置（配置） */
/*-------------------------------------------------------------*/
const char SSID[] = "PPP"; //路由器名稱
const char PASS[] = "qaz123qaz"; //路由器密碼
const char PRODUCTID[] = "394499"; //產品ID（改成自己的）
const char DEVICEID [] = "661126800"; //設備ID（改成自己的）
const char AUTHENTICATION[] = "123456"; //鑑權信息（改成自己的）
const char DATA_TOPIC_NAME[] = "$dp"; //topic，Onenet數據點上傳topic（不用改）
const char SERVER_IP[] = "183.230.40.39";//存放服務器IP或域名（不用改）
const int SERVER_PORT = 6002; //存放服務器的端口號（不用改）
-
具體OneNET雲平臺設備創建和應用配置見：
1.2 無操作系統簡易版（舊版，有OneNET雲平臺設備創建和應用配置，本文不再贅述）
Bilibili（視頻解析）：https://www.bilibili.com/video/BV1Vi4y1w7U1
-
拓展傳感器模塊詳細演示見：
1.1 本項目相關連接 ：
Bilibili（視頻解析）
7.3 源碼框架
-
括號裏有“配置”字樣的部分是用戶必須修改的部分（例程已經配置了LED控制，環境溫溼度檢測和光照強度監測）
-
紅色部分爲拓展功能模塊需要獨立編寫或者修改的地方
紅色虛線部分根據功能更改，設備控制更改創建MQTT命令緩衝處理任務，傳感器設備任務需要向消息隊列發送傳感器數據
- 初始化功能模塊：添加拓展模塊的初始化函數
- 創建用戶任務：添加拓展模塊任務（傳感器數據讀取或設備控制）
- 創建MQTT命令緩衝處理任務：添加設備控制命令，併發送設備狀態（傳感器設備無需修改）
- 創建其他模塊任務：實現傳感器數據採集功能或者設備控制相關功能，實現傳感器數據採集功能時需要紅色虛線部分，設備控制不需要。
-
要實現連接服務器時發送控制設備初始狀態的功能需要在創建MQTT數據接收發送緩衝處理任務的connect成功部分添加數據發送函數
-
其他部分可根據實際需求修改
7.4 main.c源碼及解析
/*------------------------------------------------------*/
/* */
/* 程序main函數，入口函數源文件 */
/* */
/*------------------------------------------------------*/
#include "sys.h"
#include "delay.h" //包含需要的頭文件
#include "usart1.h" //包含需要的頭文件
#include "usart2.h" //包含需要的頭文件
#include "timer3.h" //包含需要的頭文件
#include "timer4.h" //包含需要的頭文件
#include "FreeRTOS.h" //FreeRTOS配置頭文件
#include "semphr.h" //信號量
#include "queue.h" //隊列
#include "event_groups.h"//事件標誌組
#include "wifi.h" //包含需要的頭文件
#include "mqtt.h" //包含需要的頭文件
#include "control.h" //包含需要的頭文件 控制模塊相關數據發送給服務器
#include "led.h" //包含需要的頭文件 LED
#include "dht11.h" //包含需要的頭文件 空氣溫溼度
#include "bh1750.h" //包含需要的頭文件 光照傳感器
/*-------------------------------------------------------------*/
/* WIFI網絡與ONENET配置（配置） */
/*-------------------------------------------------------------*/
const char SSID[] = "PPP"; //路由器名稱
const char PASS[] = "qaz123qaz"; //路由器密碼
const char PRODUCTID[] = "394499"; //產品ID
const char DEVICEID [] = "661126800"; //設備ID
const char AUTHENTICATION[] = "123456"; //鑑權信息
const char DATA_TOPIC_NAME[] = "$dp"; //topic，Onenet數據點上傳topic（不用改）
const char SERVER_IP[] = "183.230.40.39";//存放服務器IP或域名（不用改）
const int SERVER_PORT = 6002; //存放服務器的端口號（不用改）
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 控制命令以及控制模塊初始狀態設置（配置） */
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 消息體：
* {
* "data_1":"value_1",
* "data_2":"value_2"
* }
* 消息體示例：
* {"led1_flag":"LED1ON"}
*/
const char *LED1_LABER = "led1_flag";//LED1標籤，發送給ONENET的數據流名稱
const char *CMD_LED1ON = "LED1ON"; //LED1打開
const char *CMD_LED1OFF = "LED1OFF"; //LED1關閉
char *led1_flag = "LED1OFF"; //LED1狀態，初始化爲關閉狀態
const char *LED2_LABER = "led2_flag";//LED2標籤
const char *CMD_LED2ON = "LED2ON"; //LED2打開
const char *CMD_LED2OFF = "LED2OFF"; //LED2關閉
char *led2_flag = "LED2ON"; //LED2狀態，初始化爲打開狀態
/*-------------------------------------------------------------*/
/* freerto任務通信控制（固定） */
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 二值信號量句柄
* 作用：用於控制MQTT命令緩衝處理任務，在MQTT數據接收發送緩衝處理任務中發出
* 當命令緩衝區收到命令數據時，發出信號量
*/
SemaphoreHandle_t BinarySemaphore;
/* 事件標誌組
* 作用：標誌WIFI連接，PING心跳包發送模式控制wifi是否重啓連接，是否發送數據，傳感器是否運行
* 具體：1.事件標誌組位1爲0，位0爲1時，即0x03（0000 0001），wifi連接至服務器時位0置位1，此時connect報文還未發送。
* 2.事件標誌組位1爲1，位0爲1時，即0x03（0000 0011），connect報文發送，返回連接成功報文時位1置位1，PING心
* 跳包開啓30s發送模式，傳感器任務開啓，數據開始上傳，設備遠程控制（LED控制）功能開啓。
*/
EventGroupHandle_t Event_Handle = NULL; //事件標誌組（位0：WIFI連接狀態 位1：PING心跳包2S快速發送模式）
const int WIFI_CONECT = (0x01 << 0); //設置事件掩碼的位 0；服務器連接模式，值1表示已經連接，0表示未連接
const int PING_MODE = (0x01 << 1); //設置事件掩碼的位 1；PING心跳包發送模式，1表示開啓30S發送模式，0表示未開啓發送或開啓2S快速發送模式
/* 傳感器數據發送消息隊列
* 作用：將傳感器的數據發送到傳感器消息隊列
*/
QueueHandle_t Message_Queue; //消息隊列句柄
const UBaseType_t MESSAGE_DATA_TX_NUM = 5; //消息隊列最大消息數目
const UBaseType_t MESSAGE_DATA_TX_LEN = 100;//消息隊列單元大小，單位爲字節
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 任務句柄及任務函數聲明1（配置） */
/*-------------------------------------------------------------*/
//開始任務
TaskHandle_t StartTask_Handler;
void my_start_task(void *pvParameters);
//LED任務
TaskHandle_t Led2_Task_Handler;
void my_led2_task(void *pvParameters);
//DHT11任務 溫溼度傳感器
TaskHandle_t DHT11_Task_Handler;
void my_dht11_task(void *pvParameters);
//SUN任務，光照傳感器
TaskHandle_t SUN_Task_Handler;
void my_sun_task(void *pvParameters);
//MQTT命令緩衝處理任務
TaskHandle_t MQTT_Cmd_Task_Handler;
void my_mqtt_buffer_cmd_task(void *pvParameters);
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 任務句柄及任務函數聲明2（固定） */
/*-------------------------------------------------------------*/
//WIFI任務
TaskHandle_t WIFI_Task_Handler;
void wifi_task(void *pvParameters);
//MQTT數據接收發送緩衝處理任務
TaskHandle_t MQTT_RxTx_Task_Handler;
void mqtt_buffer_rx_tx_task(void *pvParameters);
//傳感器數據處理任務，處理待發送的傳感器數據，移入MQTT數據發送緩衝區
TaskHandle_t DATA_TX_Task_Handler;
void data_tx_to_buffer_task(void *pvParameters);
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：int main() */
/*功 能：主函數 */
/* 1.初始化各功能模塊 */
/* 2.創建開始任務（在開始任務裏創建所有其他任務） */
/* 3.開啓任務調度 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*---------------------------------------------------------------*/
int main()
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//設置系統中斷優先級分組4
delay_init(); //延時函數初始化
usart1_init(115200); //串口1功能初始化，波特率115200，與串口住手通信
usart2_init(115200); //串口2功能初始化，波特率115200，wifi通信
tim4_init(500,7200); //TIM4初始化，定時時間 500*7200*1000/72000000 = 50ms
led_init(); //初始化LED
dht11_init(); //初始化DHT11 溫溼度
iic_by30_init(); //初始化IIC接口 光照強度
wifi_reset_io_init(); //初始化esp8266
IoT_parameter_init(); //初始化OneNET平臺MQTT服務器的參數
//創建開始任務
xTaskCreate((TaskFunction_t ) my_start_task, //任務函數
(const char* )"my_start_task", //任務名稱
(uint16_t ) 128, //任務堆棧大小
(void* ) NULL, //傳遞給任務函數的參數
(UBaseType_t ) 1, //任務優先級
(TaskHandle_t* ) &StartTask_Handler); //任務控制塊
vTaskStartScheduler(); //開啓任務調度
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：void my_start_task(void *pvParameters) */
/*功 能：開始任務（配置） */
/* 1.創建信號量，消息隊列等任務通信方式 */
/* 2.創建所有任務 */
/* 3.刪除本身 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_start_task(void *pvParameters)
{
taskENTER_CRITICAL(); //進入臨界區
//創建二值信號量
BinarySemaphore = xSemaphoreCreateBinary();
//事件標誌組，用於標誌wifi連接狀態以及ping發送狀態
Event_Handle = xEventGroupCreate();
//創建傳感器消息體消息隊列
Message_Queue = xQueueCreate(MESSAGE_DATA_TX_NUM, MESSAGE_DATA_TX_LEN);
//任務創建函數參數；1.任務函數 2.任務名稱 3.任務堆棧大小 3.傳遞給任務函數的參數 4.任務優先級 5.任務控制塊
//創建WIFI任務
xTaskCreate(wifi_task, "wifi_task", 128, NULL, 7, &WIFI_Task_Handler);
//創建MQTT命令緩衝處理任務
xTaskCreate(my_mqtt_buffer_cmd_task,"my_mqtt_buffer_cmd_task", 128, NULL, 6, &MQTT_Cmd_Task_Handler);
//創建MQTT數據接收發送緩衝處理任務
xTaskCreate(mqtt_buffer_rx_tx_task, "mqtt_buffer_rx_tx_task", 256, NULL, 5, &MQTT_RxTx_Task_Handler);
//創建led控制任務
xTaskCreate(my_led2_task, "my_led2_task", 128, NULL, 4, &Led2_Task_Handler);
//創建DHT11任務，溫溼度傳感器
xTaskCreate(my_dht11_task, "my_dht11_task", 128, NULL, 3, &DHT11_Task_Handler);
//創建SUN任務，光照傳感器
xTaskCreate(my_sun_task, "my_sun_task", 128, NULL, 3, &SUN_Task_Handler);
//創建傳感器數據處理任務，處理待發送的傳感器數據，移入MQTT數據發送緩衝區
xTaskCreate(data_tx_to_buffer_task, "data_tx_to_buffer_task", 512, NULL, 2, &DATA_TX_Task_Handler);
vTaskDelete(StartTask_Handler); //刪除開始任務
taskEXIT_CRITICAL(); //退出臨界區
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：void my_mqtt_buffer_cmd_task(void *pvParameters) */
/*功 能：MQTT命令緩衝處理任務（配置） */
/* 1.MQTT命令緩衝區處理，並執行相應命令 */
/* 2.將命令執行結果發送給服務器 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*其 他：獲取到二值信號量時執行（收到服務器命令） */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_mqtt_buffer_cmd_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
xSemaphoreTake(BinarySemaphore, portMAX_DELAY); //獲取信號量，獲取到信號量，繼續執行，否則進入阻塞態，等待執行
if(MQTT_CMDOutPtr != MQTT_CMDInPtr) //if成立的話，說明命令緩衝區有數據了
{
printf("命令:%s\r\n", &MQTT_CMDOutPtr[2]);
if(!memcmp(&MQTT_CMDOutPtr[2], CMD_LED1ON, strlen(CMD_LED1ON)))
{
led1_on(); //LED1開啓
led1_flag = "LED1ON"; //LED1狀態，用於發送給服務器
send_data(LED1_LABER, led1_flag);
}
else if(!memcmp(&MQTT_CMDOutPtr[2], CMD_LED1OFF, strlen(CMD_LED1OFF)))
{
led1_off(); //LED1關閉
led1_flag = "LED1OFF";//LED1狀態，用於發送給服務器
send_data(LED1_LABER, led1_flag);
}
if(!memcmp(&MQTT_CMDOutPtr[2], CMD_LED2ON, strlen(CMD_LED2ON)))
{
vTaskResume(Led2_Task_Handler); //LED2任務由掛起態轉爲就緒態，LED2任務運行
led2_flag = "LED2ON"; //LED2狀態，用於發送給服務器
send_data(LED2_LABER, led2_flag);
}
else if(!memcmp(&MQTT_CMDOutPtr[2], CMD_LED2OFF, strlen(CMD_LED2OFF)))
{
vTaskSuspend(Led2_Task_Handler); //LED2任務由就緒態（運行態）轉爲掛起態，LED2任務掛起（停止）
led2_flag = "LED2OFF"; //LED2狀態，用於發送給服務器
send_data(LED2_LABER, led2_flag);
}
//不做處理，後面會發送狀態
else printf("未知指令\r\n");
MQTT_CMDOutPtr += CBUFF_UNIT; //指針下移
if(MQTT_CMDOutPtr == MQTT_CMDEndPtr)//如果指針到緩衝區尾部了
MQTT_CMDOutPtr = MQTT_CMDBuf[0]; //指針歸位到緩衝區開頭
}
delay_ms(10);
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：void my_dht11_task(void *pvParameters) */
/*功 能：DHT11任務 溫溼度傳感器（配置） */
/* 1.檢測環境溫溼度數據 */
/* 2.將環境溫溼度數據放入傳感器數據消息隊列 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*其 他：服務器連接以及PING心跳包30S發送模式事件發生時執行此任務， */
/* 否則掛起任務 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_dht11_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
char humidity; //定義一個變量，保存溼度值
char temperature; //定義一個變量，保存溫度值
char data_of_sensor[50] = {
0};
//服務器連接以及PING心跳包30S發送模式事件發生時執行此任務，否則掛起任務
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
dht11_read_data(&temperature, &humidity);//讀取溫溼度值
//構建消息體
//消息體："temperature":"%d","humidity":"%d",
sprintf(data_of_sensor, "\"temperature\":\"%d\",\"humidity\":\"%d\",", temperature, humidity);
xQueueSend(Message_Queue, &data_of_sensor, portMAX_DELAY);//向消息隊列發送消息體，將溫溼度數據放入傳感器數據消息隊列
//printf("temperature: %d, humidity: %d \r\n", temperature, humidity);
delay_ms(10 * 1000);//延時10s
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：void my_led2_task(void *pvParameters) */
/*功 能：LED任務（配置） */
/* 1.LED2任務執行 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*其 他：服務器連接以及ping心跳包30S發送模式事件發生時執行此任務， */
/* 否則掛起任務 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_led2_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
//服務器連接以及ping心跳包30S發送模式事件發生時執行此任務，否則掛起任務
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
led2_on();
delay_ms(500); //延時500ms
led2_off();
delay_ms(500); //延時500ms
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：void my_sun_task(void *pvParameters) */
/*功 能：SUN任務，光照傳感器（配置） */
/* 1.檢測光照強度 */
/* 2.將光照強度數據放入傳感器數據消息隊列 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*其 他：服務器連接以及PING心跳包30S發送模式事件發生時執行此任務， */
/* 否則掛起任務 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void my_sun_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
int sun_light; //定義一個變量，保存光照強度
char data_of_sensor[50] = {
0};
//服務器連接以及ping心跳包30S發送模式事件發生時執行此任務，否則掛起任務
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
sun_light = get_sunlight_value();
//構建消息體
//消息體："sunlight":"%d",
sprintf(data_of_sensor, "\"sunlight\":\"%d\",", sun_light); //構建消息體的一部分
xQueueSend(Message_Queue, &data_of_sensor, portMAX_DELAY); //向消息隊列發送消息體，將光照強度數據放入傳感器數據消息隊列
//printf("sunlight: %d \r\n", sun_light);
delay_ms(10 * 1000); //延時10s
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：void wifi_task(void *pvParameters) */
/*功 能：WIFI任務（固定） */
/* 1.連接wifi以及雲服務器 */
/* 2.斷線重連 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*其 他：1.服務器連接前關閉發送ping包的定時器3，清除事件標誌位 */
/* 2.服務器已連接，拋出事件標誌，掛起自己，進入掛起態 */
/* 3.服務器或者wifi已斷開，清除事件標誌，繼續執行本任務重新 */
/* 連接 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void wifi_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
printf("需要連接服務器\r\n");
TIM_Cmd(TIM4, DISABLE); //關閉TIM4
TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); //關閉TIM3
xEventGroupClearBits(Event_Handle, PING_MODE);//關閉發送PING包的定時器3，清除事件標誌位
WiFi_RxCounter = 0; //WiFi接收數據量變量清零
memset(WiFi_RX_BUF, 0, WiFi_RXBUFF_SIZE); //清空WiFi接收緩衝區
if(WiFi_Connect_IoTServer() == 0) //如果WiFi連接雲服務器函數返回0，表示正確，進入if
{
printf("建立TCP連接成功\r\n");
WiFi_RxCounter = 0; //WiFi接收數據量變量清零
memset(WiFi_RX_BUF, 0, WiFi_RXBUFF_SIZE); //清空WiFi接收緩衝區
MQTT_Buff_Init(); //初始化發送緩衝區
xEventGroupSetBits(Event_Handle, WIFI_CONECT); //服務器已連接，拋出事件標誌
vTaskSuspend(NULL); //服務器已連接，掛起自己，進入掛起態（任務由掛起轉爲就緒態時在這繼續執行下去）
xEventGroupClearBits(Event_Handle, WIFI_CONECT);//服務器或者wifi已斷開，清除事件標誌，繼續執行本任務，重新連接
xEventGroupClearBits(Event_Handle, PING_MODE); //關閉發送PING包的定時器3，清除事件標誌位
}
delay_ms(10); //延時10s
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：void data_tx_to_buffer_task(void *pvParameters) */
/*功 能：傳感器數據處理任務（固定） */
/* 1.處理待發送的傳感器數據，移入MQTT數據發送緩衝區 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*其 他：服務器連接以及ping心跳包30S發送模式事件發生時執行此任務， */
/* 否則掛起任務 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void data_tx_to_buffer_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
char data_buffer[255] = {
0};//數據包緩存區,初始化爲0
int data_len = 0; //數據包總長度，初始化爲0
int data_msg_len = 0; //消息體長度，初始化爲0
//服務器連接以及ping心跳包30S發送模式事件發生時執行此任務，否則掛起任務
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
/* 數據包解析（數據類型3）
* 0:0x03 固定報頭（數據點類型，此處爲3）
* 1: 消息體長度高字節（消息體長度不超過255個字節則爲0x00）
* 2: 消息體長度低字節（消息體長度，即數據包長度，自己設置）
* 3-結尾 消息體
* 消息體：
* {
* "data_1":"value_1",
* "data_2":"value_2"
* }
* 消息體示例：
* {"temperature":"22","humidity":"33"}
*/
sprintf(data_buffer + 3, "{");//構建報文
if (xQueueReceive(Message_Queue, data_buffer + 4 + strlen(data_buffer + 4), 10))
{
while (xQueueReceive(Message_Queue, data_buffer + 4 + strlen(data_buffer + 4), 10))
{
}
sprintf(data_buffer + 3 + strlen(data_buffer + 4), "}");// "}"覆蓋消息體最後一個","
data_msg_len = strlen(data_buffer + 3); //消息體長度計算
data_buffer[0] = 0x03; //固定報頭
data_buffer[1] = data_msg_len >> 8 ; //消息體長度高字節
data_buffer[2] = data_msg_len & 0xFF; //消息體長度低字節
data_len = data_msg_len + 3; //數據包總長度
printf("%s\r\n", data_buffer + 3); //消息體通過串口回顯
taskENTER_CRITICAL(); //進入臨界區，防止中斷打斷
MQTT_PublishQs0(DATA_TOPIC_NAME, data_buffer, data_len);//添加數據，發佈給服務器
taskEXIT_CRITICAL(); //退出臨界區
}
delay_ms(10 * 1000); //延時10s
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：void mqtt_buffer_rx_tx_task(void *pvParameters) */
/*功 能：MQTT接收發送處理任務（固定） */
/* 1.處理髮送緩衝區數據 */
/* 2.處理接收緩衝區數據，並回顯給串口住手接收的數據；若接收 */
/* 緩衝區有服務器命令，則移至命令緩衝區 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*其 他：1.服務器連接事件發生執行此任務，否則掛起 */
/* 2.接收到服務器命令時給出二值信號量 */
/* 3.CONNECT報文成功，啓動30s的PING定時器，設置事件標誌位 */
/* 4.PING報文快速發送模式（2s）收到回覆，啓動30s的ping定時 */
/* 器，設置事件標誌位 */
/* 5.CONNECT報文失敗，WIFI連接服務器任務由掛起態轉爲就緒態， */
/* 重啓連接 */
/*---------------------------------------------------------------*/
void mqtt_buffer_rx_tx_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
//服務器連接事件發生執行此任務，否則掛起
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )WIFI_CONECT,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 處理髮送緩衝區數據 */
/*-------------------------------------------------------------*/
if(MQTT_TxDataOutPtr != MQTT_TxDataInPtr) //if成立的話，說明發送緩衝區有數據了
{
//發送數據回顯
if(MQTT_TxDataOutPtr[2] == 0x30)
{
printf("發送數據:0x30，單片機數據推送至服務器\r\n");
}
else
{
printf("發送數據:0x%x\r\n", MQTT_TxDataOutPtr[2]);
}
MQTT_TxData(MQTT_TxDataOutPtr);
MQTT_TxDataOutPtr += TBUFF_UNIT;
if(MQTT_TxDataOutPtr == MQTT_TxDataEndPtr)
{
MQTT_TxDataOutPtr = MQTT_TxDataBuf[0];
}
}
/*-------------------------------------------------------------*/
/* 處理接收緩衝區數據 */
/*-------------------------------------------------------------*/
if(MQTT_RxDataOutPtr != MQTT_RxDataInPtr) //if成立的話，說明接收緩衝區有數據了
{
printf("接收到數據:");
//if判斷，如果第一個字節是0x30，表示收到的是服務器發來的推送數據
//我們要提取控制命令
if((MQTT_RxDataOutPtr[2] == 0x30))
{
printf("服務器等級0推送\r\n"); //串口輸出信息
MQTT_DealPushdata_Qs0(MQTT_RxDataOutPtr);//處理等級0推送數據
xSemaphoreGive(BinarySemaphore); //給出二值信號量，控制MQTT命令緩衝處理任務執行
}
//if判斷，如果第一個字節是0x20，表示收到的是CONNACK報文
//接着我們要判斷第4個字節，看看CONNECT報文是否成功
else if(MQTT_RxDataOutPtr[2] == 0x20)
{
switch(MQTT_RxDataOutPtr[5])
{
case 0x00: printf("CONNECT報文成功\r\n"); //CONNECT報文成功
TIM3_ENABLE_30S(); //啓動30s的PING定時器
xEventGroupSetBits(Event_Handle, PING_MODE); //啓動30s的PING定時器，設置事件標誌位
send_data(LED1_LABER,led1_flag); //發送控制模塊初始數據
send_data(LED2_LABER,led2_flag); //發送控制模塊初始數據
break;
case 0x01: printf("連接已拒絕，不支持的協議版本，準備重啓\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI連接服務器任務由掛起態轉爲就緒態，重啓連接
break;
case 0x02: printf("連接已拒絕，不合格的客戶端標識符，準備重啓\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI連接服務器任務由掛起態轉爲就緒態，重啓連接
break;
case 0x03: printf("連接已拒絕，服務端不可用，準備重啓\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI連接服務器任務由掛起態轉爲就緒態，重啓連接
break;
case 0x04: printf("連接已拒絕，無效的用戶名或密碼，準備重啓\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI連接服務器任務由掛起態轉爲就緒態，重啓連接
break;
case 0x05: printf("連接已拒絕，未授權，準備重啓\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI連接服務器任務由掛起態轉爲就緒態，重啓連接
break;
default : printf("連接已拒絕，未知狀態，準備重啓\r\n");
vTaskResume(WIFI_Task_Handler); //WIFI連接服務器任務由掛起態轉爲就緒態，重啓連接
break;
}
}
//if判斷，第一個字節是0xD0，表示收到的是PINGRESP報文
else if(MQTT_RxDataOutPtr[2] == 0xD0)
{
printf("PING報文回覆\r\n");
if(pingFlag == 1)
{
//如果pingFlag=1，表示第一次發送
pingFlag = 0; //要清除pingFlag標誌
}
else if(pingFlag > 1)
{
//如果pingFlag>1，表示是多次發送了，而且是2s間隔的快速發送
pingFlag = 0; //要清除pingFlag標誌
TIM3_ENABLE_30S(); //PING定時器重回30s的時間
xEventGroupSetBits(Event_Handle, PING_MODE); //30s的PING定時器，設置事件標誌位
}
}
MQTT_RxDataOutPtr += RBUFF_UNIT; //指針下移
if(MQTT_RxDataOutPtr == MQTT_RxDataEndPtr) //如果指針到緩衝區尾部了
{
MQTT_RxDataOutPtr = MQTT_RxDataBuf[0]; //指針歸位到緩衝區開頭
}
}
delay_ms(100);//延時10ms
}
}
/*---------------------------------------------------------------*/
/*函數名：void stack_task(void *pvParameters) */
/*功 能：任務堆棧大小測試（固定） */
/* 1.查看任務運行時堆棧大小，用於調試 */
/*參 數：無 */
/*返回值：無 */
/*---------------------------------------------------------------*/
//void stack_task(void *pvParameters)
//{
// TaskHandle_t TaskHandle;
// TaskStatus_t TaskStatus;
// int i = 0;
// while(1)
// {
xEventGroupWaitBits((EventGroupHandle_t )Event_Handle,
(EventBits_t )WIFI_CONECT|PING_MODE,
(BaseType_t )pdFALSE,
(BaseType_t )pdTRUE,
(TickType_t )portMAX_DELAY);
LED_On();
delay_ms(500); //延時0.5s
LED_Off();
delay_ms(500); //延時0.5s
//
// for(i = 0; i < 5; i++)
// {
// if (i == 0)
// {
// TaskHandle = WIFI_Task_Handler; //根據任務名獲取任務句柄。
// }
// else if (i == 1)
// {
// TaskHandle = MQTT_Cmd_Task_Handler; //根據任務名獲取任務句柄。
// }
// else if (i == 2)
// {
// TaskHandle = MQTT_RxTx_Task_Handler; //根據任務名獲取任務句柄。
// }
// else if (i == 3)
// {
// TaskHandle = DHT11_Task_Handler; //根據任務名獲取任務句柄。
// }
// else if (i == 4)
// {
// TaskHandle = DATA_TX_Task_Handler; //根據任務名獲取任務句柄。
// }
//
// //獲取任務信息
// vTaskGetInfo((TaskHandle_t )TaskHandle, //任務句柄
// (TaskStatus_t* )&TaskStatus, //任務信息結構體
// (BaseType_t )pdTRUE, //允許統計任務堆棧歷史最小剩餘大小
// (eTaskState )eInvalid); //函數自己獲取任務運行壯態
// //通過串口打印出指定任務的有關信息。
// printf("任務名: %s\r\n",TaskStatus.pcTaskName);
// printf("任務編號: %d\r\n",(int)TaskStatus.xTaskNumber);
// printf("任務壯態: %d\r\n",TaskStatus.eCurrentState);
// printf("任務當前優先級: %d\r\n",(int)TaskStatus.uxCurrentPriority);
// printf("任務基優先級: %d\r\n",(int)TaskStatus.uxBasePriority);
// printf("任務堆棧基地址: %#x\r\n",(int)TaskStatus.pxStackBase);
// printf("任務堆棧歷史剩餘最小值:%d\r\n",TaskStatus.usStackHighWaterMark);
// }
// delay_ms(10 * 1000); //延時10s
// }
//}
8 總結
8.1 可以改進的地方
- 串口2接收esp8266發來的MQTT數據可使用DMA功能
- 定時器4處理串口2接收緩衝的MQTT數據可由中斷處理改爲任務處理
- 暫時無法兼容其他平臺，修改部分代碼（主要是傳感器數據處理任務）可實現兼容其他平臺，如百度雲。