基于STM32+NBIOT(BC26)設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)觀賞魚缸

運(yùn)行得到的結(jié)果：

安裝Python，設(shè)置好環(huán)境變量，打開控制臺(tái)終端，在命令行上運(yùn)行代碼:python get_pass.py

得到一下結(jié)果。

{'clientid': '2ZYN8YF7CMdev1', 'username': '2ZYN8YF7CMdev1;12010126;HULWJ;1705853339', 'password': '26725d9cf937e3d054cc51fa91338d81ddebc072ae1fa65c564a068d8bb3e0c7;hmacsha256'}

總結(jié)：

clientid: 2ZYN8YF7CMdev1
username: 2ZYN8YF7CMdev1;12010126;HULWJ;1705853339
password: 26725d9cf937e3d054cc51fa91338d81ddebc072ae1fa65c564a068d8bb3e0c7;hmacsha256

【3】MQTT主題訂閱與發(fā)布

如果設(shè)備端想要得到APP頁(yè)面的按鈕狀態(tài)就需要訂閱屬性下發(fā)和屬性上報(bào)的響應(yīng)，主題格式就是這樣的：

主題訂閱：

$thing/up/property/2ZYN8YF7CM/dev1

主題發(fā)布：

$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1

設(shè)備端向APP頁(yè)面上報(bào)屬性時(shí)，需要上傳具體的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流的格式如下：

官方文檔: https://cloud.tencent.com/document/product/1081/34916

上傳的格式就是自己創(chuàng)建產(chǎn)品時(shí)，添加的功能屬性。

按下面的JSON格式進(jìn)行組合：

{"method":"report","clientToken":"123","params":{"ds18b20_max":20,"adc_hp_max":20,"time_food":5,"auto_mode":1,"water_hp":80,"temp_data":12.5,"BH1750":300,"MQ135":20,"oxygen_sw":1,"heat_sw":0,"led_sw":0}}

【4】物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)端口號(hào)與IP

官方文檔: https://cloud.tencent.com/document/product/634/32546

域名格式：<產(chǎn)品ID>.iotcloud.tencentdevices.com

2ZYN8YF7CM.iotcloud.tencentdevices.com

**得到域名對(duì)應(yīng)的IP地址： ** 175.178.30.200

【5】模擬設(shè)備登錄

為了方便測(cè)試，先使用MQTT客戶端軟件模擬硬件設(shè)備登錄服務(wù)器。

IP地址:175.178.30.200
端口號(hào):1883
客戶端ID: 2ZYN8YF7CMdev1
用戶名: 2ZYN8YF7CMdev1;12010126;HULWJ;1705853339
密碼:  26725d9cf937e3d054cc51fa91338d81ddebc072ae1fa65c564a068d8bb3e0c7;hmacsha256
訂閱主題: $thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1
發(fā)布主題: $thing/up/property/2ZYN8YF7CM/dev1
發(fā)布數(shù)據(jù)格式:
{"method":"report","clientToken":"123","params":{"ds18b20_max":20,"adc_hp_max":20,"time_food":5,"auto_mode":1,"water_hp":80,"temp_data":12.5,"BH1750":300,"MQ135":20,"oxygen_sw":1,"heat_sw":0,"led_sw":0}}

依次填入?yún)?shù)之后，點(diǎn)擊訂閱主題、發(fā)布主題。

發(fā)布主題之后，會(huì)收到服務(wù)器下發(fā)的回應(yīng)消息，表示消息已經(jīng)上傳成功。

在設(shè)備調(diào)試頁(yè)面，可以看到設(shè)備已經(jīng)在線了：

打開設(shè)備頁(yè)面，就能看到設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)：

還能看歷史數(shù)據(jù)： 可以看最近3天的數(shù)據(jù)。

【6】騰訊連連微信小程序

打開騰訊連連微信小程序綁定設(shè)備，就可以看到設(shè)備的數(shù)據(jù)了。

步驟如下：

打開微信，找到小程序。

右上角搜索，騰訊連接。

然后打開騰訊連連，添加設(shè)備，掃描設(shè)備的二維碼。

打開設(shè)備二維碼頁(yè)面。

添加成功。 點(diǎn)擊左下角關(guān)注公眾號(hào)，可以第一時(shí)間收到設(shè)備的動(dòng)態(tài)消息。

到此，騰訊物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)部署完成。

【7】下發(fā)的數(shù)據(jù)

點(diǎn)擊微信小程序里面的按鈕可以看到設(shè)備端收到對(duì)應(yīng)的控制信息。

len:129,Data:$$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2530389322mbXir::5NMCGSjgp","params":{"ds18b20_max":21}}
len:125,Data:$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2530388538MKtZG::67Y#YRmFN","params":{"time_food":6}}
len:128,Data:$$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2530389322sDtoc::EnQpzyukd","params":{"adc_hp_max":22}}
len:125,Data:$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2530388538PaAHn::@KgWjdE1V","params":{"auto_mode":0}}
len:125,Data:$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2530388538XYQqA::WsGV4K0uo","params":{"auto_mode":1}}
len:127,Data:$$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2529763559fdKIy::addUie4XDm","params":{"oxygen_sw":0}}
len:125,Data:$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2529763559OmPZY::vkCb-o5o%","params":{"oxygen_sw":1}}
len:124,Data:$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2529763559GCZHF::o3Zg6m9sEq","params":{"heat_sw":1}}
len:123,Data:$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2530389322DuDjB::CgY5$Gx8Z","params":{"heat_sw":0}}
len:123,Data:$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2529763559opcLp::MdJWtA8ai7","params":{"led_sw":1}}
len:122,Data:$thing/down/property/2ZYN8YF7CM/dev1{"method":"control","clientToken":"v2530389322SZvJM::GYX7QT$T#","params":{"led_sw":0}}

四、STM32設(shè)備端代碼設(shè)計(jì)

4.1 硬件接線

硬件連接方式:

【1】 TFT 1.44 寸彩屏接線
GND   電源地
VCC   接5V或3.3v電源
SCL   接PC8（SCL）
SDA   接PC9（SDA）
RST   接PC10
DC    接PB7
CS    接PB8
BL	  接PB11

【2】BC26-NBIOT模塊
PA2(TX)--RXD 模塊接收腳
PA3(RX)--TXD 模塊發(fā)送腳
GND---GND 地
VCC---VCC 電源（5.0V）

【3】DS18B20溫度傳感器
VCC--VCC
GND---GND
DAT---PB3 

【4】魚缸加熱棒--繼電器控制
GND----GND
VCC---3.3V
OUT---PB4

【5】增氧泵--繼電器控制
GND----GND
VCC---3.3V
OUT---PC11

【6】水質(zhì)傳感器（ADC通道1）
VCC--->5V
GND--->GND
DAT--->PA1

【7】氨氣采集傳感器（ADC通道4）
VCC--->5V
GND--->GND
DAT--->PA4


【8】板載LED燈接線
LED1---PA8
LED2---PD2 （被串口占用）


【9】板載按鍵接線
K0---PA0 
K1---PC5 
K2---PA15

【10】LED指示燈
LED1--PA5  紅色燈--表示報(bào)警異常
LED2--PA6  綠色燈--表示系統(tǒng)正常
LED3--PA7  白色燈--照明


【11】環(huán)境光檢測(cè)檢測(cè)：BH1750數(shù)字傳感器
SDA-----PB5
SCL-----PB6
GND---GND 地
VCC---VCC 電源（3.3V~5.0V）

4.2 串口配置代碼

#include "hal_uart.h"
#include "stm32f0xx_usart.h"

//接收串口數(shù)據(jù)的回調(diào)函數(shù)
static void (*halUartOnIRQ)(unsigned char byte) = 0;

static void halUartGpioInit(void);
static void halUartParamInit(unsigned long baudrate);
static void halUartIRQInit(void);

/*
 * 串口通信初始化
 *
 * @param baudrate - 串口通信波特率
 */
void halUartInit(unsigned long baudrate)
{
    halUartGpioInit();

    halUartParamInit(baudrate);

    halUartIRQInit();
}

/*
 * 注冊(cè)接收串口數(shù)據(jù)的回調(diào)函數(shù)
 *
 * @param onIRQ - 回調(diào)函數(shù)，接收到串口數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)調(diào)用此函數(shù)
 */
void halUartSetIRQCallback(void (*onIRQ)(unsigned char byte))
{
    halUartOnIRQ = onIRQ;
}

/*
 * 向串口發(fā)送信息
 *
 * @param buf - 待發(fā)送的信息的存儲(chǔ)地址
 * @param len - 待發(fā)送的信息的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
 */
void halUartWrite(const unsigned char *buf, unsigned int len)
{
    for (unsigned int i = 0; i < len; i++) {
        USART_SendData(USART1, buf[i]);
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    }
}

/*
 * 初始化串口通信相關(guān)的GPIO
 */
void halUartGpioInit()
{
	  //配置結(jié)構(gòu)體
    GPIO_InitTypeDef uart1Tx;
    GPIO_InitTypeDef uart1Rx;

    /* TX */
    uart1Tx.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9,//PA9作為TX
    uart1Tx.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz,//通信頻率
    uart1Tx.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF,
    uart1Tx.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL,

    /* RX */
    uart1Rx.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10,//PA10作為RX
    uart1Rx.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz,//通信頻率
    uart1Rx.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF,
    uart1Rx.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL,

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_1);
	  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_1);

    GPIO_Init(GPIOA, &uart1Tx);
    GPIO_Init(GPIOA, &uart1Rx);
}

/*
 * 初始化串口通信配置
 * @param baudrate - 串口通信波特率
 */
void halUartParamInit(unsigned long baudrate)
{
    USART_InitTypeDef uartConfig;

    uartConfig.USART_BaudRate = baudrate;
    uartConfig.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    uartConfig.USART_Parity = USART_Parity_No;
    uartConfig.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    uartConfig.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    uartConfig.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    USART_Init(USART1, &uartConfig);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

/* 
 * 初始化串口通信的中斷請(qǐng)求
 */
void halUartIRQInit()
{
    NVIC_InitTypeDef uartNVIC;

    uartNVIC.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    uartNVIC.NVIC_IRQChannelPriority = 0;
    uartNVIC.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
	  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, ENABLE);

    NVIC_Init(&uartNVIC);
}

/*
* 串口通信中斷處理函數(shù)。當(dāng)串口接收到數(shù)據(jù)時(shí)，便會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生中斷并執(zhí)行此函數(shù)
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
	unsigned char byte = 0;

	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {
        byte = USART_ReceiveData(USART1); // Auto to clear RXNE flag when read!

        if (halUartOnIRQ != 0) halUartOnIRQ(byte);
    }
	else USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);
}

4.3 adc采集配置代碼

#include "hal_adc.h"

#include "stm32f0xx_adc.h"

/*
* ADC初始化
*/
void halAdcInit()
{
    GPIO_InitTypeDef gpioCfg;
    ADC_InitTypeDef adcCfg;

    /* PA0 */
    gpioCfg.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_1;
    gpioCfg.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    gpioCfg.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

    ADC_StructInit(&adcCfg);
    adcCfg.ADC_Resolution = ADC_Resolution_8b;
    adcCfg.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
    adcCfg.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    adcCfg.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    adcCfg.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Backward;

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE); 
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

    RCC_ADCCLKConfig(RCC_ADCCLK_PCLK_Div4);

    ADC_DeInit(ADC1);

    GPIO_Init(GPIOA, &gpioCfg);

    ADC_Init(ADC1, &adcCfg);

    /* Convert the ADC1 Vref  with 55.5 Cycles as sampling time */
    ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, ADC_SampleTime_55_5Cycles);

    ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADEN));

    ADC_StartOfConversion(ADC1);
}

/*
 *讀取ADC值
 *
 *@return ADC值
 */
unsigned int halAdcRead()
{
    ADC_StartOfConversion(ADC1);

    while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC) == RESET);

    return ADC_GetConversionValue(ADC1);
}

4.4 LCD顯示屏配置代碼

#include "hal_oled12864.h"
#include "font_v_8x16.h"
#include "hal_lcd_spi.h"

#include "hal_system.h"

#include "stm32f0xx_gpio.h"

typedef unsigned char uint8;
typedef unsigned short uint16;

static void halOLED12864Reset(void);
static void halOLED12864ChipInit(void);
static void halOLED12864SetPosition(uint8 page, uint8 x);

static void halOLEDShowChar8x16(uint16 x, uint16 page, uint8 ch);

void halOLED12864Init(void)
{    
    /* Init SPI-GPIO */
    halLcdSpiInit();

    /* Init Chip */
    halOLED12864ChipInit();

    /* Setting */
    halOLED12864ClearScreen();
    halOLED12864SetPosition(0,0);
}

void halOLED12864ClearScreen(void)
{
    uint8 page, x;
    
    for (page = 0; page < HAL_OLED12864_PAGE; page++) {
        halLcdSpiTxCmd(0xb0 + page);
        halLcdSpiTxCmd(0x01);
        halLcdSpiTxCmd(0x10);
        
        for (x = 0; x < HAL_OLED12864_X; x++) halLcdSpiTxData(0);
    }
}

void halOLED12864ShowX16(uint8 line, uint8 column, const uint8 *str)
{
    if (!str || line > 3) return;
    
    uint8 page = line * 2;    // 2 page per line
    const uint8 *ptext = str; // text
    
    /* Show text */
    while(*ptext != 0) {
        /* ASCII Code: 0~127 */
        if((*ptext) < 128) {
            /* End of line */
            if((column + 8) > HAL_OLED12864_X) return;
          
            /* Show 8x16 ASCII Char. */
            halOLEDShowChar8x16(column, page, *ptext);
            column += 8;
            
            ptext++;
        }
    } /* while(*ptext != 0) */
}

static void halOLED12864Reset(void)
{
#ifdef STM32F030x8
    /* RST: PA12 */
    GPIO_InitTypeDef  lcdGPIO;

    lcdGPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    lcdGPIO.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    lcdGPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_Init(GPIOA, &lcdGPIO);

    /* Reset OLED12864 */
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_12);

    halSystemDelayUs(60000);

    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_12);
#else
    /* RST: PA3 */
    GPIO_InitTypeDef  lcdGPIO;

    lcdGPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    lcdGPIO.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    lcdGPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_Init(GPIOA, &lcdGPIO);
    
    /* Reset OLED12864 */
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3);

    halSystemDelayUs(60000);

    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3);
#endif
}

static void halOLED12864ChipInit(void)
{
    halOLED12864Reset();
  
    halLcdSpiTxCmd(0xae);  // --turn off oled panel
    halLcdSpiTxCmd(0x00);  // ---set low column address
    halLcdSpiTxCmd(0x10);  // ---set high column address
    halLcdSpiTxCmd(0x40);  // --set start line address  Set Mapping  
                                    //   RAM Display Start Line (0x00~0x3F)
    halLcdSpiTxCmd(0x81);  // --set contrast control register
    halLcdSpiTxCmd(0xcf);  // --Set SEG Output Current Brightness
    halLcdSpiTxCmd(0xa1);  // --Set SEG/Column Mapping     
    halLcdSpiTxCmd(0xc8);  // --Set COM/Row Scan Direction  
    halLcdSpiTxCmd(0xa6);  // --set normal display
    halLcdSpiTxCmd(0xa8);  // --set multiplex ratio(1 to 64)
    halLcdSpiTxCmd(0x3f);  // --1/64 duty
    halLcdSpiTxCmd(0xd3);  // --set display offset Shift Mapping RAM 
                                    //   Counter(0x00~0x3F)
    halLcdSpiTxCmd(0x00);  // --not offset
    halLcdSpiTxCmd(0xd5);  // --set display clock divide
                                    //   ratio/oscillator oscillator frequency
    halLcdSpiTxCmd(0x80);  // --set divide ratio, Set Clock as 100 
                                    //   Frames/Sec
    halLcdSpiTxCmd(0xd9);  // --set pre-charge period
    halLcdSpiTxCmd(0xf1);  // --Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge 
                                    //   as 1 Clock
    halLcdSpiTxCmd(0xda);  // --set com pins hardware configuration
    halLcdSpiTxCmd(0x12);
    halLcdSpiTxCmd(0xdb);  // --set vcomh
    halLcdSpiTxCmd(0x40);  // --Set VCOM Deselect Level
    halLcdSpiTxCmd(0x20);  // --Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)
    halLcdSpiTxCmd(0x02);  //
    halLcdSpiTxCmd(0x8d);  // --set Charge Pump enable/disable
    halLcdSpiTxCmd(0x14);  // --set(0x10) disable
    halLcdSpiTxCmd(0xa4);  // --Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)
    halLcdSpiTxCmd(0xa6);  // --Disable Inverse Display On (0xa6/a7) 
    halLcdSpiTxCmd(0xaf);  // --turn on oled panel
}

static void halOLED12864SetPosition(uint8 page, uint8 x)
{
    halLcdSpiTxCmd( 0xb0 + page );
    halLcdSpiTxCmd( ((x&0xf0)>>4)|0x10 );
    halLcdSpiTxCmd( (x&0x0f)|0x01 ); 
}

static void halOLEDShowChar8x16(uint16 x, uint16 page, uint8 ch)
{
    uint16 charIndex;
    
    /* index of font table, height: 16 */
    if(ch > 32) charIndex = (ch - 32) * 16;
    else charIndex = 0;
    
    /* Set first page */
    halOLED12864SetPosition(page, x);
    for (uint8 j = 0; j < 8; j++)  halLcdSpiTxData( FONT_TABLE_8x16[charIndex + j] );
    
    /* Set second page */
    halOLED12864SetPosition(page + 1, x);
    for (uint8 j = 0; j < 8; j++) halLcdSpiTxData( FONT_TABLE_8x16[charIndex + j + 8] );
}

五、 BC26-NBIOT模塊調(diào)試過(guò)程

5.1 模塊調(diào)試接線

5.2 測(cè)試模塊

第一步接上之后，串口調(diào)試助手選擇波特率為115200，勾選軟件上的發(fā)送新行選項(xiàng)。發(fā)送AT過(guò)去，正常模塊會(huì)返回OK。

只有收到了OK，才表示模塊工作正常。

5.3 上電初始化操作

【1】查詢模塊是否正常
AT

OK


【2】獲取卡號(hào),查詢卡是否插好
AT+CIMI

460041052911195

OK


【3】激活網(wǎng)絡(luò)
AT+CGATT=1

OK


【4】獲取網(wǎng)絡(luò)激活狀態(tài)
AT+CGATT?

+CGATT: 1

OK


【5】查詢網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量
AT+CSQ

+CSQ: 26,0

OK
    
【6】 檢查網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)
AT+CEREG=?   //
+CEREG: 0,1 //找網(wǎng)成功
OK

5.4 開啟GPS定位

如果需要使用GPS定位就開，不需要使用就不用管。

使用GPS定位還需要將模塊上的GPS天線接好，否則也是沒有信號(hào)的。

官方文檔：

【1】激活GPS，要等一段時(shí)間
AT+QGNSSC=1

OK


【2】查詢激活狀態(tài)，1表示成功激活
AT+QGNSSC?

+QGNSSC: 1

OK


【3】獲取一次GPS定位語(yǔ)句
AT+QGNSSRD="NMEA/RMC"
+QGNSSRD: $GNRMC,120715.00,A,3150.78179,N,11711.93433,E,0.000,,310818,,,A,V*19
OK

5.5 連接MQTT服務(wù)器

下面通過(guò)BC26模塊的AT指令連接MQTT服務(wù)器(OneNet)，上傳數(shù)據(jù)測(cè)試。

官方文檔：