基于STM32物聯(lián)網(wǎng)控制器方案設(shè)計(jì)

姜志憲　張偉　王福虎

摘 要：設(shè)計(jì)一款由STM32+ESP8266組成的物聯(lián)網(wǎng)控制器，通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與OneNET平臺(tái)完成通信傳輸。STM32采集并發(fā)送控制指令給ESP8266，完成與OneNet平臺(tái)的相互訂閱。最終手機(jī)端APP達(dá)到查看并控制設(shè)備狀態(tài)的功效。

關(guān)鍵詞：STM32;ESP8266;OneNET;控制器

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也越發(fā)變成社會(huì)的討論的焦點(diǎn)。萬(wàn)物互聯(lián)已經(jīng)成為未來(lái)社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，智能交通、人工智能、工業(yè)自動(dòng)化及某些公共服務(wù)設(shè)備都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)成為有機(jī)的整體。物聯(lián)網(wǎng)正在改變?nèi)藗兊纳睿淖冎麄€(gè)世界[1]。

1 總體設(shè)計(jì)

控制器主要由ESP8266模組和STM32兩部分組成，ESP8266與OneNet平臺(tái)信息交互是基于MQTT協(xié)議的。STM32通過(guò)UART與ESP8266完成通信，確保物聯(lián)網(wǎng)控制器接入網(wǎng)絡(luò)并接入OneNet平臺(tái)。最終，手機(jī)APP端與控制器通過(guò)OneNet平臺(tái)完成相互訂閱，進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換發(fā)送。物聯(lián)網(wǎng)控制器的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控芯片選型

主控芯片采用意法半導(dǎo)體的STM32芯片，該芯片工作電壓為3.3V，其I/O接口多達(dá)64個(gè)，驅(qū)動(dòng)電壓為3.3V、5V，支持IIS、JTAG/SW、FSMC、PWM等外圍設(shè)備，豐富的外設(shè)不但滿足本次開(kāi)發(fā)的需求，也滿足后期設(shè)備升級(jí)換代的空間[2]。

2.2 通信模塊

該控制器的通信模塊采用岳鑫的ESP8266的WIFI模塊，ESP8266是一款物聯(lián)網(wǎng)芯片，因?yàn)閮r(jià)格較低，性能穩(wěn)定等受到很大關(guān)注。該芯片可工作于三種種模式下，分別是：AP模式，station模式以及混合模式，通過(guò)常用的AT指令進(jìn)行控制。STM32與ESP8266就是通過(guò)AT指令完成控制的，并使得控制器最終完成聯(lián)網(wǎng)[3]。

3 軟件設(shè)計(jì)

控制器的軟件部分主要是對(duì)STM32芯片進(jìn)行編程，主控芯片通過(guò)AT指令控制ESP8266完成控制器聯(lián)網(wǎng)并接入OneNet平臺(tái)。控制器上電后進(jìn)入初始化階段完成各項(xiàng)參數(shù)的初始化，控制器可以通過(guò)APP完成聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)實(shí)時(shí)回傳數(shù)據(jù)到服務(wù)器，APP可以及時(shí)查看相關(guān)的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)APP也能遠(yuǎn)程向ESP8266發(fā)送信息，控制系統(tǒng)軟件流程如圖2所示。

系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試主要完成物聯(lián)網(wǎng)控制器和手機(jī)端APP在OneNet端完成互相訂閱，以保證雙方的通信可以正常完成。物聯(lián)網(wǎng)控制器端與OneNet端建立鏈接初始化程序如下：

void OneNetIoT_Parameter_Init（void）

{

memset（ClientID，128，0）;//緩沖區(qū)清零

sprintf（ClientID，"%s"，DEVICEID）;//構(gòu)建客戶端ID

ClientID_len = strlen（ClientID）; //計(jì)算客戶端ID的長(zhǎng)度

memset（Username，128，0）; //用戶名的緩沖區(qū)全部清零

sprintf（Username，"%s"，PRODUCTID）; //構(gòu)建用戶名，并存入緩沖區(qū)

Username_len = strlen（Username）; //計(jì)算用戶名的長(zhǎng)度

memset（Passward，128，0）; //用戶名的緩沖區(qū)全部清零

sprintf（Passward，"%s"，AUTHENTICATION）; //構(gòu)建密碼，并存入緩沖區(qū)

Passward_len = strlen（Passward）; //計(jì)算密碼的長(zhǎng)度

memset（ServerIP，128，0）;

sprintf（ServerIP，"%s"，"183.230.40.39"）; //構(gòu)建服務(wù)器域名

ServerPort = 6002; //服務(wù)器端口號(hào)6002

}

初始化完成后，通過(guò)手機(jī)APP完成與OneNet建立鏈接，調(diào)試結(jié)果證明物聯(lián)網(wǎng)控制器和手機(jī)端APP可以完成相互信息的傳遞，效果較好。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了由STM32+ESP8266構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)控制器，設(shè)計(jì)主要從軟件和硬件兩個(gè)方面入手，控制器的改進(jìn)空間還很大，還需要繼續(xù)研究。基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)備會(huì)越來(lái)越受到大家的重視和認(rèn)可，因此應(yīng)用前景還是十分廣闊的。

參考文獻(xiàn)：

[1]羨慧竹.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京工業(yè)大學(xué)，2014.

[2]楊歡歡.基于STM32的溫室遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].杭州電子科技大學(xué)，2015.

[3]范興隆.ESP8266在智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2016，16（09）：52-56.