相关连接

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需求

主机需要以下功能:

• 接收来自物联网平台的命令
• 发送RF433信号给从机
• 接收RF433信号和红外信号
• 驱动舵机动作

方案设计

使用双MCU方案,ESP32C3负责物联网相关通信,STM32负责发送信号给从机和接收RF433的信号,还有舵机控制

本单使用ESP32即可,但手头的RF433的遥控器的协议不是常见的,没找到相关的解码库

而ESP32本人不算熟悉,经过测试没法成功解码,因此使用双MCU方案,后续可能会改进

ESP32与STM32直接使用串口通信

使用巴法云平台作为物联网平台,使用MQTT协议连接

硬件设计

433接收

使用XL700芯片(淘宝)(单价0.52)

电路是数据手册的参考电路,天线使用弹簧天线

433发射

使用XL4456(淘宝)(单价0.47)

电路是数据手册的参考电路,天线使用弹簧天线

esp32

使用ESP32C3(单价10)(也可以使用esp8266模块,但手头无货,故使用这个芯片)

烧录时同时按下两个按键,先松开EN按键 2s以上后在松开Io9按键

stm32

最小系统设计

电源

使用5v电源适配器

只需要在这里转3,3v即可

其余接口

包括控制舵机的接口和红外接口

软件设计

协议

功能	esp32串口输出代码	物联网平台代码	stm32动作
主屋开	0xac0000	H_ON	操作舵机开灯
主屋关	0xac00ff	H_OFF	操作舵机关灯
北屋开	0xac1100	N_ON	将串口代码通过RF433发射
北屋关	0xac11ff	N_OFF	将串口代码通过RF433发射
南屋开	0xac2200	S_ON	将串口代码通过RF433发射
南屋关	0xac22ff	S_OFF	将串口代码通过RF433发射
西屋开	0xac3300	W_ON	将串口代码通过RF433发射
西屋关	0xac33ff	W_OFF	将串口代码通过RF433发射
全开	0xacff00	ALL_ON	分别发送各屋开灯代码
全关	0xacffff	ALL_OFF	分别发送各屋关灯代码

esp32

环境

这里使用Arduino框架

请自行查询arduino的环境搭建

这里使用了一个第三方库(PubSubClient)来建立MQTT连接

这里提供zip文件(成品的github连接中),自行导入即可

如下图选择添加zip库,添加即可

wifi连接

将esp32设置为sta模式,接入其他wifi

根据wifi的ssid和password接入

如下所示

const char *ssid = "";
const char *password = "";
void setupWifi() {WiFi.mode(WIFI_STA);esp_wifi_set_mac(WIFI_IF_STA, newMACAddress);Serial.println(WiFi.macAddress());Serial.print("Connecting to ");Serial.println(ssid);WiFi.begin(ssid, password);while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {delay(500);Serial.print(".");}Serial.println("");Serial.println("WiFi connected.");Serial.println("IP address: ");Serial.println(WiFi.localIP());
}

MQTT

云平台设置

使用的是巴法云的mqtt服务

巴法云设置,传送门

一般的MQTT有这么几个要素

设备id(mqtt_devid),产品id(mqtt_pubid),密钥信息(mqtt_password),主题名(mqtt_topic)

在巴法云中只用了设备ID和主题名(产品ID和密钥为空即可)

#define mqtt_devid "********"  //设备ID
#define mqtt_pubid "  "                                //产品ID
#define mqtt_password " "                              //鉴权信息
const char *mqtt_topic = "ESP32HomeRFLight2";

设备ID是巴法云控制台中的这个红圈里的私钥

主题则是自己建立的主题名

程序

连接函数

巴法云的MQTT连接地址是(bemfa.com),端口号是 9501

MQTT连接,传入链接地址端口,在传入设备信息,主题信息即可

注意设置回调函数(接收到信息时触发)(client.setCallback(callback)😉

void clientReconnect() {while (!client.connected())  //再重连客户端{delay(3000);client.setServer(mqtt_server, 9501);                    //设置客户端连接的服务器client.connect(mqtt_devid, mqtt_pubid, mqtt_password);  //客户端连接到指定的产品的指定设备.同时输入鉴权信息client.subscribe(mqtt_topic);client.setCallback(callback);  //设置好客户端收到信息是的回调Serial.println("reconnect MQTT...");if (client.connect(mqtt_devid, mqtt_pubid, mqtt_password)) {Serial.println("connected");} else {Serial.println("failed");Serial.println(client.state());}}
}

//收到主题下发的回调, 注意这个回调要实现三个形参 1:topic 主题, 2: payload: 传递过来的信息 3: length: 长度
void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) 
{}

在回调函数中需要对信息处理

首先把主题信息和数据信息提取出来,转化成string格式(可以用内置函数比较)

  String topic_zj = "";String data_zj = "";for (size_t i = 0; i < strlen(topic); i++) {topic_zj += (char)topic[i];}for (size_t i = 0; i < length; i++) {data_zj += (char)payload[i];}

之后根据协议做比较即可

if (!topic_zj.compareTo(mqtt_topic)) {Serial.write(0xac);if (!data_zj.compareTo("H_ON")) {Serial.write(0x00);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("H_OFF")) {Serial.write(0x00);Serial.write(0xFF);} else if (!data_zj.compareTo("N_ON")) {Serial.write(0x11);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("N_OFF")) {Serial.write(0x11);Serial.write(0xFF);} else if (!data_zj.compareTo("S_ON")) {Serial.write(0x22);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("S_OFF")) {Serial.write(0x22);Serial.write(0xFF);} else if (!data_zj.compareTo("W_ON")) {Serial.write(0x33);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("W_OFF")) {Serial.write(0x33);Serial.write(0xFF);} else if (!data_zj.compareTo("ALL_ON")) {Serial.write(0xFF);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("ALL_OFF")) {Serial.write(0xFF);Serial.write(0xFF);}}

esp32总程序

#include <PubSubClient.h>
#include <WiFi.h>
#include <esp_wifi.h>uint8_t newMACAddress[] = { 0xaa, 0xab, 0xac, 0xad, 0xae, 0xaf };
const char *ssid = "K2FeO4";
const char *password = "lxz123ac";
const char *mqtt_server = "bemfa.com";  //onenet 的 IP地址#define mqtt_devid "858e79b6f49d47fb90f2bd9f9ca2d331"  //设备ID
#define mqtt_pubid "  "                                //产品ID
#define mqtt_password " "                              //鉴权信息
const char *mqtt_topic = "ESP32HomeRFLight2";
WiFiClient espClient;            //创建一个WIFI连接客户端
PubSubClient client(espClient);  // 创建一个PubSub客户端, 传入创建的WIFI客户端char msg_buf[200];  //发送信息缓冲区void setupWifi() {WiFi.mode(WIFI_STA);esp_wifi_set_mac(WIFI_IF_STA, newMACAddress);Serial.println(WiFi.macAddress());Serial.print("Connecting to ");Serial.println(ssid);WiFi.begin(ssid, password);while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {delay(500);Serial.print(".");}Serial.println("");Serial.println("WiFi connected.");Serial.println("IP address: ");Serial.println(WiFi.localIP());
}//收到主题下发的回调, 注意这个回调要实现三个形参 1:topic 主题, 2: payload: 传递过来的信息 3: length: 长度
void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) {String topic_zj = "";String data_zj = "";for (size_t i = 0; i < strlen(topic); i++) {topic_zj += (char)topic[i];}for (size_t i = 0; i < length; i++) {data_zj += (char)payload[i];}if (!topic_zj.compareTo(mqtt_topic)) {Serial.write(0xac);if (!data_zj.compareTo("H_ON")) {Serial.write(0x00);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("H_OFF")) {Serial.write(0x00);Serial.write(0xFF);} else if (!data_zj.compareTo("N_ON")) {Serial.write(0x11);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("N_OFF")) {Serial.write(0x11);Serial.write(0xFF);} else if (!data_zj.compareTo("S_ON")) {Serial.write(0x22);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("S_OFF")) {Serial.write(0x22);Serial.write(0xFF);} else if (!data_zj.compareTo("W_ON")) {Serial.write(0x33);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("W_OFF")) {Serial.write(0x33);Serial.write(0xFF);} else if (!data_zj.compareTo("ALL_ON")) {Serial.write(0xFF);Serial.write(0x00);} else if (!data_zj.compareTo("ALL_OFF")) {Serial.write(0xFF);Serial.write(0xFF);}}
}void sendTempAndHumi() {if (client.connected()) {Serial.print("public message:");client.publish("$dp", (uint8_t *)msg_buf, 3);  //发送数据到主题$dp}
}//重连函数, 如果客户端断线,可以通过此函数重连
void clientReconnect() {while (!client.connected())  //再重连客户端{delay(3000);client.setServer(mqtt_server, 9501);                    //设置客户端连接的服务器client.connect(mqtt_devid, mqtt_pubid, mqtt_password);  //客户端连接到指定的产品的指定设备.同时输入鉴权信息client.subscribe(mqtt_topic);client.setCallback(callback);  //设置好客户端收到信息是的回调Serial.println("reconnect MQTT...");if (client.connect(mqtt_devid, mqtt_pubid, mqtt_password)) {Serial.println("connected");} else {Serial.println("failed");Serial.println(client.state());}}
}void setup() {// put your setup code here, to run once://   rtc_wdt_protect_off();//   rtc_wdt_enable();//   rtc_wdt_feed();//   rtc_wdt_set_time(RTC_WDT_STAGE0, 8000);Serial.begin(115200);setupWifi();  //调用函数连接WIFIdelay(2000);clientReconnect();
}void loop() {// put your main code here, to run repeatedly:if (!WiFi.isConnected())  //先看WIFI是否还在连接{setupWifi();}if (!client.connected())  //如果客户端没连接ONENET, 重新连接{clientReconnect();}client.loop();  //客户端循环检测
}

stm32

相关链接

用到了之前写的几个库

舵机驱动

NEC

RF433

舵机关灯思路

设计思路

需要:

接收RF433信号/红外,根据解码的信号控制舵机

接收来自串口信号,根据信号发送RF433或控制舵机

需要用到的外设及功能

定时器(3个)(红外433解码,合用一个,舵机控制一个,RF433发送的时序控制一个)

串口1个(与esp32通信)

GPIO(5个,后续详细说)

硬件看门狗

HAL初始化

定时器1

用作 红外和RF433解码的计时

需要分频后1us为周期,最大计数无需改变,开启溢出中断

定时器2

用作舵机控制的PWM生成

每隔20us触发一次中断

定时器3

用作RF433信号发射时的计时

分频1us,计数值默认最大即可,开中断

GPIO

LED:用作指示灯,推挽输出即可

GPIO

RF433输出

需要配置为推挽输出(开漏不行)

GPIO

舵机控制信号

配置为开漏浮空(外部接上拉电阻到5V),配置为最高等级(避免复位时让电机出现误动作)

GPIO

RF433输入

配置为边沿中断模式

GPIO

红外输入

配置为下降沿中断模式

注意开两个外部中断的中断设置

串口

开启中断,后面使用空闲中断来接收数据

硬件看门狗

32分频,溢出值4000

每(32/40k*4000=3.2s)触发一次

本程序目的是让程序每3.2s重启一次,因此只在需要操作舵机时喂狗,主循环无喂狗

程序

分为

1. 红外和RF433的解码共用了一个定时器,需要做时序控制,让红外有输入时屏蔽RF433,避免出现问题(RF会有幻听,会阶段性输入高低电平)
2. 接收来自RF433,串口,红外的数据,在主循环里根据不同的指令做发射信号/控制舵机的动作

中断回调函数(舵机/红外/RF433的驱动)

保存串口数据

调用之前的库文件

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if (htim == &htim1){}else if (htim == &htim2){if (M_EN == 1)Steering_Engine_Action();elseHAL_GPIO_WritePin(Steering_Engine_GPIOx, Steering_Engine_GPIO_Pin, GPIO_PIN_SET);}else if (htim == &htim3){}
}
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_2) // 433{if (Input_EN == 1)if (IR_NEC_Read_ins == 0)if (RF_READ_OK == 0)RF_Read_Decode();}else if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_3) // IR{if (Input_EN == 1)if (IR_NEC_Read_OK == 0)IR_NEC_Read_Decode(air);}
}
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{if (huart == &huart1){Uart1_OK = 1;HAL_UART_Transmit(&huart2, Uart1_Buf, Size, 0xfff);}
}

开关灯控制

详情原理见,传送门

void OPEN()
{M_EN = 1;HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);Steering_Engine_360(0, 30);HAL_Delay(500);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);Steering_Engine_360(1, 40);HAL_Delay(80);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);Steering_Engine_Stop();M_EN = 0;
}
void CLOSE()
{M_EN = 1;HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);Steering_Engine_360(1, 30);HAL_Delay(500);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);Steering_Engine_360(0, 30);HAL_Delay(80);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);Steering_Engine_Stop();M_EN = 0;
}

主循环内容,根据传入的信息判断

 if (RF_READ_OK == 1){HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);Input_EN = 0;if (RF_READ_data[0] == 0xac && RF_READ_data[1] == 0x01 && RF_READ_data[2] == 0x00)OPEN();else if (RF_READ_data[0] == 0xac && RF_READ_data[1] == 0x01 && RF_READ_data[2] == 0xff)CLOSE();HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);RF_READ_data[0] = 0;RF_READ_data[1] = 0;RF_READ_data[2] = 0;RF_READ_OK = 0;Input_EN = 1;HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);}if (IR_NEC_Read_OK == 1){HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);Input_EN = 0;//  printf("%02X%02X%02X\r\n", RF_READ_data[0], RF_READ_data[1], RF_READ_data[2]);if (IR_NEC_Read_Dat[0] == 0x4D && IR_NEC_Read_Dat[1] == 0xb2 && IR_NEC_Read_Dat[2] == 0xa3 && IR_NEC_Read_Dat[3] == 0x5C)OPEN();else if (IR_NEC_Read_Dat[0] == 0x4D && IR_NEC_Read_Dat[1] == 0xb2 && IR_NEC_Read_Dat[2] == 0x59 && IR_NEC_Read_Dat[3] == 0xa6)CLOSE();if (IR_NEC_Read_Dat[0] == 0x84 && IR_NEC_Read_Dat[1] == 0xff && IR_NEC_Read_Dat[2] == 0x81 && IR_NEC_Read_Dat[3] == 0x7e)OPEN();else if (IR_NEC_Read_Dat[0] == 0x84 && IR_NEC_Read_Dat[1] == 0xff && IR_NEC_Read_Dat[2] == 0x01 && IR_NEC_Read_Dat[3] == 0xfe)CLOSE();HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);IR_NEC_Read_Dat[0] = 0;IR_NEC_Read_Dat[1] = 0;IR_NEC_Read_Dat[2] = 0;IR_NEC_Read_Dat[3] = 0;IR_NEC_Read_OK = 0;Input_EN = 1;HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);}if (Uart1_OK == 1){Input_EN = 0;HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);if (Uart1_Buf[0] == 0xac && Uart1_Buf[1] != 0x00 && Uart1_Buf[1] != 0xFF){for (int i = 0; i < 3; i++)RF433_Buf[i] = Uart1_Buf[i];RF_Write_Send(RF433_Buf);}else if (Uart1_Buf[0] == 0xac && Uart1_Buf[1] == 0x00){if (Uart1_Buf[2] == 0x00)OPEN();else if (Uart1_Buf[2] == 0xff)CLOSE();}if (Uart1_Buf[0] == 0xac && Uart1_Buf[1] == 0xff){// HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);if (Uart1_Buf[2] == 0x00){RF_Write_Send(Data_N_Open);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);HAL_Delay(300);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);RF_Write_Send(Data_S_Open);OPEN();}else if (Uart1_Buf[2] == 0xff){RF_Write_Send(Data_N_Close);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);HAL_Delay(300);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);RF_Write_Send(Data_S_Close);HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);CLOSE();}}HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);Input_EN = 1;Uart1_OK = 0;HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1, Uart1_Buf, 20);}

注意,串口使用了空闲中断模式,鉴别不同数据帧

成品

另外app开发很简单,百度凑凑就行了,源码同样在GitHub上,请自行查看即可

GitHub