STM32与ESP8266 WiFi模块结合机智云平台开发实战指南

概述

        本文介绍在机智云物联网云平台上实现基于STM32的WiFi通信功能，即通过WiFi发送指令，使STM32能够完成特定的操作。具体介绍如何通过WiFi控制LED灯的亮灭，更多复杂功能可自行拓展。

        这里将使用一个WiFi模块来连接单片机，在WiFi模块中烧写固件，同时在单片机中移植所需的代码，最终实现所需的功能。

硬件准备

1. 任意一种STM32单片机
2. 一个WiFi模块：推荐使用ESP-07S、ESP-12S或者ESP-12F，这是机智云平台开发文档中推荐的安信可科技开发的WiFi模块。由于这三种WiFi模块在网上售卖的都是无引脚的，所以需要在同一家网店额外购买引脚并自行焊接。当然了，机智云平台的开发文档中还说明了其他厂商WiFi模块的使用，这里不作详细介绍，只介绍安信可ESP8266系列。按理来说除了ESP-07S、ESP-12S或者ESP-12F，其他WiFi模块也可以，但本人没有试过，如果使用其他安信可ESP8266系列的WiFi模块，注意其Flash大小，只有8Mbit、16Mbit和32Mbit大小的才行，常见的ESP-01S应该是8Mbit的。

软件准备

1. keil5 MDK
2. 机智云产品调试APP，用于在手机上发送指令来控制STM32（在“开发者中心”-“下载中心”-“机智云产品调试APP”，扫码下载到手机上）

详细步骤

一、创建产品

1. 搜索“机智云”，进入官网。
2. 在官网点击右上角“开发者中心”，注册，登录。
3. 点击创建智能产品。
4. 根据需要选择方案。这里举例使用“照明”中的“自定义方案”，点击图中的“灯”。
5. 填写产品名称，数据传输方式改为“定长”，点击“创建”。
6. 点击“去编辑”以创建数据点。
7. 编辑相关信息，由于只需控制LED灯的亮灭，一共两种状态，故选择数据类型为“布尔值”，届时，STM32将收到LED灯的开或者关信息。如需其他功能，可选择枚举（如需要控制灯变为红、绿、蓝等颜色）、数值（如需要给某个变量赋值）、拓展（自定义数据类型）。读写类型的“可写”意味着可以在手机APP上通过WiFi改变变量，“只读”意味着只能在手机APP上显示变量，不能更改。

二、烧录固件

1. 说明：将机智云提供的GAgent固件烧录到WiFi模块中，目的是使WiFi模块能够连接WiFi并接收到网络指令。
2. 下载烧录工具：在“开发者中心”-“文档中心”-左侧“机智云平台概述”-“设备接入”-“GAgent通讯模组使用教程”-“ESP8266串口烧写说明”，下载模组资料，如图：
3. 下载完成后打开得到如下文件，其中，“规格说明书”为三种WiFi模块的说明文档；“模组固件”为要烧写进WiFi模块的固件，提供给Flash为32Mbit的WiFi模块的；“模组日志解码映射文件”另作他用，暂不需要；“烧录工具”即为烧录所需工具。
4. 如所用WiFi模块不是SPI Flash为32Mbit的，则需另行下载模组固件，在“开发者中心”-“下载中心”，一般进入“下载中心”即为GAgent固件下载页面，下载如图所示固件包：
5. 在之前打开的“ESP8266串口烧写说明”中即有烧写步骤，可按其中步骤烧写，这里不再另行说明，需要注意的是，如果使用的不是SPI Flash为32Mbit的WiFi模块，需要更改相关选项为对应的Flash大小；另外，WiFi模组内部电路有的引脚已经默认上拉，不需要连接，可在“规格说明书”中查看，不确定的也可以直接按步骤说明全部连接。

三、移植代码

（1）文件获取

1. 说明：STM32是通过串口和WiFi模块进行通信的，为了STM32能够接收到WiFi模块传递的指令，需要移植所需代码。
2. 在“开发者中心”，进入所创建的智能产品中，选择“独立MCU方案”，点击左侧的“MCU开发”，选择硬件平台为“其他平台”，这是为了能将生成的代码包移植到任意一种硬件平台上。填入“Product Secret”，在左上角有显示。然后点击生成“代码包”。生成完毕后点击下载。
3. 下载完成后打开得到如下图所示文件：最下面的PDF文档为移植步骤说明，由于其中的步骤并非很详细完整，在这里另外说明移植步骤。

（2）文件转移

1. 接下来，开始移植代码。首先，将上图文件中的Gizwits和Utils文件复制粘贴到STM32工程文件中，如下图所示：
2. 打开keil5软件，将这两个文件夹添加为STM32工程文件的两个组，如下图中的组Gizwits和组Utils：
3. 之后，将这两个组的文件路径添加到头文件路径中，如下图所示：
4. 打开上述第3点所示的文件夹中的User文件，有一个main.c文件，打开，复制如下6行代码到STM32的main.c文件中：
5. 复制粘贴时按照对应位置放置，如下图所示：

 （3）完善代码

     ①实现串口驱动

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "gizwits_product.h"

void Serial1_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE );
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx ;
	USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;
	USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
	USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
	USART_Init(USART1 ,&USART_InitStructure);
	
	USART_ITConfig (USART1 ,USART_IT_RXNE ,ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE ;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                         
	
	USART_Cmd (USART1,ENABLE );                                 
}

void USART1_IRQHandler(void)                //USART1中断服务函数
{
	 uint8_t value = 0;
	 if(USART_GetITStatus (USART1,USART_IT_RXNE )==SET)  
	 {
		 value=USART_ReceiveData (USART1);
                
		 gizPutData(&value, 1);             //用于实现串口数据的接收并且写入协议层数据缓冲区
		 
		 USART_ClearITPendingBit (USART1,USART_IT_RXNE );
	 }
}

#ifndef _SERIAL1_H
#define _SERIAL1_H

void Serial1_Init(void);

#endif

     ②实现定时器

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "gizwits_product.h"

void TIM4_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_TIM4 ,ENABLE );
	
	TIM_InternalClockConfig (TIM4);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up ;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1 ;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=72-1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=1000-1;
	TIM_TimeBaseInit (TIM4,&TIM_TimeBaseInitStructure);       //每1ms进入一次中断
	
	TIM_ClearFlag (TIM4,TIM_FLAG_Update );
	
	TIM_Cmd (TIM4,ENABLE );
	
	TIM_ITConfig (TIM4,TIM_IT_Update ,ENABLE );
	
	NVIC_PriorityGroupConfig (NVIC_PriorityGroup_2 );
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM4_IRQn ;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE ;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void TIM4_IRQHandler(void)                  //定时器TIM4中断服务函数
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update)==1)
	{
		gizTimerMs();                       //实现协议层系统时间的维护

		TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
	}
}

#ifndef _TIM4_H
#define _TIM4_H

void TIM4_Init(void);

#endif

 ③实现芯片复位函数

 __set_FAULTMASK(1);
 NVIC_SystemReset();

 ④实现串口打印驱动

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <stdio.h>

void Serial3_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOB ,ENABLE );
	RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE );
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);                             //配置发送引脚PB10
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_11;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);                             //配置接收引脚PB11
	
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx ;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;
	USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b ;
	USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No ;
	USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1 ;
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None ;
	USART_Init (USART3,&USART_InitStructure);
	
	USART_Cmd (USART3,ENABLE );
}



void Serial_SendByte3(uint8_t Byte)         //通过USART3发送一个字节
{
	USART_SendData (USART3 ,Byte);
	while (USART_GetFlagStatus (USART3 ,USART_FLAG_TXE )==RESET );
}

int fputc(int ch,FILE *f)       //printf重定向,需要#include <stdio.h>，作用是打印到串口
{
	Serial_SendByte3(ch);
	return ch;
}

#ifndef _SERIAL3_H
#define _SERIAL3_H
#include <stdio.h>

void Serial3_Init(void);

#endif

⑤实现配置入网

/*配置入网*/
	gizwitsSetMode(WIFI_SOFTAP_MODE);  //使用SoftAP方式配置入网
//	gizwitsSetMode(WIFI_AIRLINK_MODE); //使用AirLink方式配置入网
//	gizwitsSetMode(WIFI_RESET_MODE);   //复位

⑥实现下行动作执行

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void LED_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE );
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_SetBits (GPIOA ,GPIO_Pin_1);
}
void LED_ON(void )
{
	GPIO_ResetBits(GPIOA ,GPIO_Pin_1);
}

void LED_OFF(void )
{
	GPIO_SetBits (GPIOA,GPIO_Pin_1);
}

#ifndef _LED_H
#define _LED_H

void LED_Init(void);
void LED_ON(void );
void LED_OFF(void );

#endif

⑦实现上行数据采集

1. 这里需要将数据采集起来，即根据LED的亮灭更改数据点的值。现在要做的就是完善userHandle()函数，即更改currentDataPoint（数据点）结构体中的变量的值。
2. 在gizwits_product.c文件中找到userHandle()函数的定义位置，编写如下代码： 

⑧初始化

1. 这里需要给数据点中的变量赋一个初始值。
2. 在gizwits_product.c文件中找到userInit()函数的定义位置，编写如下代码：

 ⑨主函数

最后的主函数如下：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

#include "gizwits_product.h"
#include "common.h"

#include "Serial1.h"
#include "Serial3.h"
#include "TIM4.h"
#include "LED.h"

uint8_t LED_Switch=0;

int main(void)
{
	userInit();     //数据点初始化，需用户编写
	gizwitsInit();  //完成Gizwits协议相关初始化
	Serial1_Init();
	Serial3_Init();
	TIM4_Init();
	LED_Init();
	
	/*配置入网*/
	gizwitsSetMode(WIFI_SOFTAP_MODE);  //使用SoftAP方式配置入网
//	gizwitsSetMode(WIFI_AIRLINK_MODE); //使用AirLink方式配置入网
//	gizwitsSetMode(WIFI_RESET_MODE);   //复位
	
	while(1)
	{
		if(LED_Switch==1)
		{
			LED_ON();
		}
		else
		{
			LED_OFF();
		}
		
		userHandle();                                   //用于数据采集，需用户编写
		gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint);//用于数据处理和上传到机智云平台
	}


}

文件有：

 四、手机APP测试

1. 手机APP可以使用前面要求下载的机智云产品调试APP，也可以另外为这个产品生成一个APP。这里两种都介绍一下。
2. 首先，可以打开机智云产品调试APP，点击右上角的“+”号，选择前面的代码中自己指定的配网方式，然后一步步进行。
3. 或者，还可以为这个产品创建一个APP，在“开发者中心”，点击“创建应用”（当然，也可以使用微信小程序，这里不再介绍），填写信息，然后点击确认。
4. 下面，点开该应用，点击上方的“构建应用”。
5. 然后，点击左侧的“构建应用”。
6. 之后，点击“构建测试版”。
7. 之后就是等待构建完成，然后下载到手机上。
8. 最后，回到开发者中心，点开左侧我们创建的产品，然后点击上方的“控制页面”，点击“关联产品”，然后，就可以在已经下载的手机APP上完成配网等操作了，之后就可以在手机上完成通过WiFi控制STM32的功能了。
9. 需要注意的是，无论使用哪个APP、哪种配网方式来配网，都需要连接2.4GHz的WiFi，如果连接的是5G的WiFi，那么配网将不成功，注意查看自己所连WiFi是不是5G的。如果没有2.4GHz的WiFi，可以用另一个手机打开热点，在热点设置中将热点设为2.4GHz，然后就可以使用该热点来操作了。