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ESP8266与STM32F103C8T6的MQTT通信实现

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8.68MB | 更新于2024-12-01 | 145 浏览量 | 0 下载量 举报 收藏
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在物联网（IoT）领域，ESP8266是一款流行的低成本Wi-Fi模块，能够使得任何微控制器通过Wi-Fi连接到网络。而STM32是一系列Cortex-M微控制器的产品线，广泛应用在嵌入式系统中。MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的消息传输协议，非常适合物联网通信，因其"推送"性质能够及时传递消息。本文将探讨如何利用ESP8266和STM32微控制器通过MQTT协议实现GPIO（通用输入输出）的控制。 在标题中，"GPIO.rar" 表示我们关注的是通用输入输出端口（GPIO）的相关资料，这是微控制器中用于读取输入信号和产生输出信号的引脚。"anywayp4u" 可能是一个项目名称或用户名，"esp8266_esp8266 mqtt_mqtt_mqtt stm32" 则说明了ESP8266与STM32通过MQTT协议的交互。 描述部分提到的 "MQTT stm32F103C8T6 ESP8266" 暗示了使用的是STM32F103C8T6型号的STM32微控制器和ESP8266模块。STM32F103C8T6是一款广泛使用的中档MCU，具有丰富的外设接口，非常适合用于复杂的应用程序。 标签部分的 "anywayp4u esp8266 esp8266_mqtt mqtt mqtt_stm32" 进一步确认了项目的名称和使用的技术。 从文件名称列表 "GPIO" 可以推断，我们即将了解的压缩包内含资料可能是关于如何利用GPIO控制以及ESP8266与STM32通过MQTT通信的代码和配置文件。 以下内容将详细探讨ESP8266和STM32微控制器在物联网应用中，使用MQTT协议进行通信，并通过GPIO端口控制外部设备的技术知识点： 1. GPIO端口的基础知识：GPIO端口是微控制器上用于与外部电路交互的基本接口。通过编程这些端口为输入或输出状态，可以读取传感器数据或将信号输出到执行器，例如LED、继电器等。 2. MQTT协议详解：MQTT是一种发布/订阅模型的消息协议，它允许设备之间通过网络发送和接收消息。它非常适合在带宽和电源有限的网络中使用。 3. ESP8266模块的使用：ESP8266模块能够为微控制器提供Wi-Fi连接能力。通过ESP8266模块，STM32微控制器可以轻松接入互联网，连接到MQTT消息服务器。 4. STM32F103C8T6的编程：STM32F103C8T6作为主控制器，通过编程可以控制ESP8266模块以及GPIO端口的状态。它需要配置为能够通过ESP8266模块发送和接收MQTT消息。 5. MQTT消息的发布与订阅：在ESP8266与STM32之间，一方作为MQTT客户端发布消息到一个主题，另一方订阅该主题以接收消息。例如，当STM32需要控制一个远程的继电器时，它可以通过发布特定主题的消息给MQTT服务器来实现。 6. 实现远程控制：通过上述技术的结合，STM32可以通过MQTT协议远程发送命令到ESP8266，ESP8266再通过GPIO端口控制外部设备。这种控制方式可以跨越较长的距离，使得用户能够远程操控智能家居、工业设备等。 7. 安全性考虑：在MQTT通信过程中，数据的安全性非常重要。通常需要使用加密的连接，如TLS/SSL，来保护通信内容不被未授权访问。 8. 故障诊断与调试：在物联网项目中，故障诊断和调试至关重要。了解如何通过MQTT客户端工具监听消息，检查ESP8266与STM32之间的通信，以及GPIO端口的状态，对于确保系统稳定运行非常有帮助。 通过以上知识，可以看出ESP8266和STM32微控制器通过MQTT协议控制GPIO端口的实现方式，不仅涉及到硬件连接和软件编程，还包括了网络通信和安全性配置等多个方面。这些知识点对于从事物联网和嵌入式系统开发的专业人士来说，是必须掌握的基础技能。

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#include < WiFi.h> #include < PubSubClient.h> #include “esp_camera.h” WiFi配置 const char *ssid = “@PHICOMM_DC”; const char *password = “13625900271”; 阿里云MQTT配置 const char* mqttHostUrl = “k1gy7PGezyP.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com”; const int mqttPort = 1883; const char* mqttUser = “esp32&k1gy7PGezyP”; const char* mqttPassword = “7c816276f8ad52225cc3a9c32dbbeaa62b511f7a6849058514cd4cf2c336c52f”; const char* clientId = “k1gy7PGezyP.esp32|securemode=2，signmethod=hmacsha256，timestamp=1742611788205|”; // 阿里云组包配置 #define PRODUCT_KEY “k1gy7PGezyP” #define DEVICE_NAME “ESP32” #define ALINK_BODY_FORMAT “{”id“：”level“，”version“：”1.0“，”method“：”thing.event.property.post“，”params“：%s}” #define ALINK_TOPIC_PROP_POST “/sys/” PRODUCT_KEY “/” DEVICE_NAME “/thing/event/property/post” // 摄像头配置 #define CAMERA_MODEL_AI_THINKER #define PWDN_GPIO_NUM 32 #define RESET_GPIO_NUM -1 #define XCLK_GPIO_NUM 0 #define SIOD_GPIO_NUM 26 #define SIOC_GPIO_NUM 27 #define Y9_GPIO_NUM 35 #define Y8_GPIO_NUM 34 #define Y7_GPIO_NUM 39 #define Y6_GPIO_NUM 36 #define Y5_GPIO_NUM 21 #define Y4_GPIO_NUM 19 #define Y3_GPIO_NUM 18 #define Y2_GPIO_NUM 5 #define VSYNC_GPIO_NUM 25 #define HREF_GPIO_NUM 23 #define PCLK_GPIO_NUM 22 无效 startCameraServer（）; // 全局对象 WiFi客户端 espClient; PubSubClient 客户端 （espClient）; 无符号 long lastMs = 0; 无效 setup（） { 序列号.begin（115200）; Serial.setDebugOutput（true）; // 初始化摄像头 camera_config_t配置; config.ledc_channel = LEDC_CHANNEL_0; config.ledc_timer = LEDC_TIMER_0; config.pin_d0 = Y2_GPIO_NUM; config.pin_d1 = Y3_GPIO_NUM; config.pin_d2 = Y4_GPIO_NUM; config.pin_d3 = Y5_GPIO_NUM; config.pin_d4 = Y6_GPIO_NUM; config.pin_d5 = Y7_GPIO_NUM; config.pin_d6 = Y8_GPIO_NUM; config.pin_d7 = Y9_GPIO_NUM; config.pin_xclk = XCLK_GPIO_NUM; config.pin_pclk = PCLK_GPIO_NUM; config.pin_vsync = VSYNC_GPIO_NUM; config.pin_href = HREF_GPIO_NUM; config.pin_sccb_sda = SIOD_GPIO_NUM; config.pin_sccb_scl = SIOC_GPIO_NUM; config.pin_pwdn = PWDN_GPIO_NUM; config.pin_reset = RESET_GPIO_NUM; config.xclk_freq_hz = 20000000; config.frame_size = FRAMESIZE_UXGA; config.pixel_format = PIXFORMAT_JPEG; config.grab_mode = CAMERA_GRAB_WHEN_EMPTY; config.fb_location = CAMERA_FB_IN_PSRAM; config.jpeg_quality = 12; config.fb_count = 1; 如果 （psramFound（）） { config.jpeg_quality = 10; config.fb_count = 2; config.grab_mode = CAMERA_GRAB_LATEST; } esp_err_t err = esp_camera_init（&config）; if （err ！= ESP_OK） { Serial.printf（“相机初始化失败：0x%x”， err）; 返回; } 连接WiFi WiFi.begin（ssid， 密码）; WiFi.setSleep（false）; Serial.print（“连接到 WiFi”）; while （WiFi.status（） ！= WL_CONNECTED） { 延迟 （500）; 序列号.print（“.”）; } Serial.println（“\nWiFi 已连接”）; // 启动摄像头服务器 startCameraServer（）; Serial.print（“相机准备好了！用途：http:// 英寸）; Serial.println（WiFi.localIP（））; 初始化MQTT client.setServer（mqttHostUrl， mqttPort）; mqttCheckConnect（）; } void loop（） { 客户端.loop（）; 如果 （millis（） - lastMs >= 5000） { lastMs = 毫（）; 如果 （！client.connected（）） { mqttCheckConnect（）; } mqttIntervalPost（）; } } MQTT连接检查 无效 mqttCheckConnect（） { while （！client.connected（）） { Serial.println（“正在连接到 MQTT...”）; 如果 （client.connect（clientId， mqttUser， mqttPassword）） { Serial.println（“MQTT 已连接”）; } else { Serial.print（“失败， rc=”）; Serial.print（client.state（））; 延迟（2000 年）; } } } MQTT数据发送 无效 mqttIntervalPost（） { char 参数[32]; 字符 jsonBuf[128]; sprintf（参数， “{”num8“：%d}”， 9）; sprintf（jsonBuf， ALINK_BODY_FORMAT， param）; client.publish（ALINK_TOPIC_PROP_POST， jsonBuf）; Serial.println（“发送的数据： ” + String（jsonBuf））; } 降低代码的功耗

嗯，用户给了我一段ESP32的代码，主要功能是通过WiFi连接到阿里云MQTT，并且使用了摄像头模块。现在他们想要降低这段代码的功耗。我得仔细看看代码结构，找出可能的耗电部分，然后给出优化建议。 首先，代码里用了...
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#include <WiFi.h> #include <PubSubClient.h> #include "esp_camera.h" // WiFi配置 const char *ssid = "@PHICOMM_DC"; const char *password = "13625900271"; // 阿里云MQTT配置 const char* mqttHostUrl = "k1gy7PGezyP.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"; const int mqttPort = 1883; const char* mqttUser = "esp32&k1gy7PGezyP"; const char* mqttPassword = "7c816276f8ad52225cc3a9c32dbbeaa62b511f7a6849058514cd4cf2c336c52f"; const char* clientId = "k1gy7PGezyP.esp32|securemode=2,signmethod=hmacsha256,timestamp=1742611788205|"; // 阿里云组包配置 #define PRODUCT_KEY "k1gy7PGezyP" #define DEVICE_NAME "esp32" #define ALINK_BODY_FORMAT "{\"id\":\"level\",\"version\":\"1.0\",\"method\":\"thing.event.property.post\",\"params\":%s}" #define ALINK_TOPIC_PROP_POST "/sys/" PRODUCT_KEY "/" DEVICE_NAME "/thing/event/property/post" // 摄像头配置 #define CAMERA_MODEL_AI_THINKER #define PWDN_GPIO_NUM 32 #define RESET_GPIO_NUM -1 #define XCLK_GPIO_NUM 0 #define SIOD_GPIO_NUM 26 #define SIOC_GPIO_NUM 27 #define Y9_GPIO_NUM 35 #define Y8_GPIO_NUM 34 #define Y7_GPIO_NUM 39 #define Y6_GPIO_NUM 36 #define Y5_GPIO_NUM 21 #define Y4_GPIO_NUM 19 #define Y3_GPIO_NUM 18 #define Y2_GPIO_NUM 5 #define VSYNC_GPIO_NUM 25 #define HREF_GPIO_NUM 23 #define PCLK_GPIO_NUM 22 void startCameraServer(); // 全局对象 WiFiClient espClient; PubSubClient client(espClient); unsigned long lastMs = 0; void setup() { Serial.begin(115200); Serial.setDebugOutput(true); // 初始化摄像头 camera_config_t config; config.ledc_channel = LEDC_CHANNEL_0; config.ledc_timer = LEDC_TIMER_0; config.pin_d0 = Y2_GPIO_NUM; config.pin_d1 = Y3_GPIO_NUM; config.pin_d2 = Y4_GPIO_NUM; config.pin_d3 = Y5_GPIO_NUM; config.pin_d4 = Y6_GPIO_NUM; config.pin_d5 = Y7_GPIO_NUM; config.pin_d6 = Y8_GPIO_NUM; config.pin_d7 = Y9_GPIO_NUM; config.pin_xclk = XCLK_GPIO_NUM; config.pin_pclk = PCLK_GPIO_NUM; config.pin_vsync = VSYNC_GPIO_NUM; config.pin_href = HREF_GPIO_NUM; config.pin_sccb_sda = SIOD_GPIO_NUM; config.pin_sccb_scl = SIOC_GPIO_NUM; config.pin_pwdn = PWDN_GPIO_NUM; config.pin_reset = RESET_GPIO_NUM; config.xclk_freq_hz = 20000000; config.frame_size = FRAMESIZE_UXGA; config.pixel_format = PIXFORMAT_JPEG; config.grab_mode = CAMERA_GRAB_WHEN_EMPTY; config.fb_location = CAMERA_FB_IN_PSRAM; config.jpeg_quality = 12; config.fb_count = 1; if (psramFound()) { config.jpeg_quality = 10; config.fb_count = 2; config.grab_mode = CAMERA_GRAB_LATEST; } esp_err_t err = esp_camera_init(&config); if (err != ESP_OK) { Serial.printf("Camera init failed: 0x%x", err); return; } // 连接WiFi WiFi.begin(ssid, password); WiFi.setSleep(false); Serial.print("Connecting to WiFi"); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } Serial.println("\nWiFi connected"); // 启动摄像头服务器 startCameraServer(); Serial.print("Camera Ready! Use: http://"); Serial.println(WiFi.localIP()); // 初始化MQTT client.setServer(mqttHostUrl, mqttPort); mqttCheckConnect(); } void loop() { client.loop(); if (millis() - lastMs >= 5000) { lastMs = millis(); if (!client.connected()) { mqttCheckConnect(); } mqttIntervalPost(); } } // MQTT连接检查 void mqttCheckConnect() { while (!client.connected()) { Serial.println("Connecting to MQTT..."); if (client.connect(clientId, mqttUser, mqttPassword)) { Serial.println("MQTT connected"); } else { Serial.print("Failed, rc="); Serial.print(client.state()); delay(2000); } } } // MQTT数据发送 void mqttIntervalPost() { char param[32]; char jsonBuf[128]; sprintf(param, "{\"num8\":%d}", 9); sprintf(jsonBuf, ALINK_BODY_FORMAT, param); client.publish(ALINK_TOPIC_PROP_POST, jsonBuf); Serial.println("Data sent: " + String(jsonBuf)); } 降低代码的功耗

ESP32的功耗主要来自CPU运行、外设使用（比如摄像头、WiFi模块）以及通信模块（WiFi和MQTT连接）。 首先，我应该考虑如何减少CPU的工作时间。主循环中的client.loop()和每5秒的数据发送可能会让CPU频繁工作。或许...
JonSco
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