基于STM32的无线抄表系统
2024-05-08 19:38:29
目录
一、项目描述
二、原理图
三、实物
四、代码
六、论文
七、资料清单
资料下载地址：基于STM32无线抄表系统
一、项目描述
1.通过串口获取电表数据，并在OLED液晶上显示；
2. 通过ESP8266WIFI模块将电表数据上传到云平台和手机APP上
二、原理图
三、实物
手机APP
云平台
四、代码
ESP8266代码
#include "bsp_esp8266.h"
#include "common.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include "bsp_SysTick.h"
#include "test.h"
#include "bsp_usart1.h"
/*管脚连接关系ESP8266 单片机VCC ---------- 5VGND ---------- GNDTXD ---------- PB11 (RX)RXD ---------- PB10 (TX)RST ---------- PA8 (可以不连接)IO_0 ---------- 未连接模块的 RST引脚和IO_0引脚 默认为高电平, 所以RST引脚不连接也可以正常使用。
模块必须5V供电，3.3V供电时不能正常工作。
*/static void ESP8266_GPIO_Config ( void );
static void ESP8266_USART_Config ( void );
static void ESP8266_USART_NVIC_Configuration ( void );struct STRUCT_USARTx_Fram strEsp8266_Fram_Record = { 0 }; //ESP8266接收数据结构体/*** @brief ESP8266初始化函数* @param 无* @retval 无*/
void ESP8266_Init ( void )
{ESP8266_GPIO_Config (); //ESP8266模块使用到的IO口初始化ESP8266_USART_Config (); //与ESP8266模块连接的串口初始化macESP8266_RST_HIGH_LEVEL(); //ESP8266模块 复位脚设置为高电平macESP8266_CH_DISABLE(); //片选引脚不选中
}
/*** @brief 初始化ESP8266用到的GPIO引脚* @param 无* @retval 无*/
static void ESP8266_GPIO_Config ( void )
{/*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/* 配置 CH_PD 引脚*/macESP8266_CH_PD_APBxClock_FUN ( macESP8266_CH_PD_CLK, ENABLE );GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_CH_PD_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init ( macESP8266_CH_PD_PORT, & GPIO_InitStructure );/* 配置 RST 引脚*/macESP8266_RST_APBxClock_FUN ( macESP8266_RST_CLK, ENABLE );GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_RST_PIN;GPIO_Init ( macESP8266_RST_PORT, & GPIO_InitStructure );
}
/*** @brief 初始化ESP8266用到的 USART* @param 无* @retval 无*/
static void ESP8266_USART_Config ( void )
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;/* config USART clock */macESP8266_USART_APBxClock_FUN ( macESP8266_USART_CLK, ENABLE );macESP8266_USART_GPIO_APBxClock_FUN ( macESP8266_USART_GPIO_CLK, ENABLE );/* USART GPIO config *//* Configure USART Tx as alternate function push-pull */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_USART_TX_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init( macESP8266_USART_TX_PORT, &GPIO_InitStructure );/* Configure USART Rx as input floating */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_USART_RX_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init( macESP8266_USART_RX_PORT, &GPIO_InitStructure );/* USART1 mode config */USART_InitStructure.USART_BaudRate = macESP8266_USART_BAUD_RATE;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_Init( macESP8266_USARTx, &USART_InitStructure );/* 中断配置 */USART_ITConfig ( macESP8266_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE ); //使能串口接收中断USART_ITConfig ( macESP8266_USARTx, USART_IT_IDLE, ENABLE ); //使能串口总线空闲中断ESP8266_USART_NVIC_Configuration ();USART_Cmd( macESP8266_USARTx, ENABLE );
}
/*** @brief 配置 ESP8266 USART 的 NVIC 中断* @param 无* @retval 无*/
static void ESP8266_USART_NVIC_Configuration ( void )
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */NVIC_PriorityGroupConfig ( macNVIC_PriorityGroup_x );/* Enable the USART2 Interrupt */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = macESP8266_USART_IRQ;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init( &NVIC_InitStructure );
}
/*** @brief ESP8266 USART 中断函数* @param 无* @retval 无*/
void macESP8266_USART_INT_FUN ( void )
{
// char * pCh;
// char cStr [ 100 ] = { 0 };uint8_t ucCh;if ( USART_GetITStatus ( macESP8266_USARTx, USART_IT_RXNE ) != RESET ) //若串口中有数据进来，存储接收到的数据{ucCh = USART_ReceiveData( macESP8266_USARTx );if ( strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength < ( RX_BUF_MAX_LEN - 1 ) ) //预留1个字节写结束符strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF [ strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength ++ ] = ucCh;}//进入空闲中断，说明一组数据接收完成if ( USART_GetITStatus( macESP8266_USARTx, USART_IT_IDLE ) == SET ) //数据帧接收完毕{strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramFinishFlag = 1; //设置数据接收完成标志ucCh = USART_ReceiveData( macESP8266_USARTx ); //由软件序列清除中断标志位(先读USART_SR，然后读USART_DR)USART_ClearITPendingBit( macESP8266_USARTx, USART_IT_IDLE );//检测与服务器的连接是否断开 只在Station模式下使用ucTcpClosedFlag = strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "CLOSED\r\n" ) ? 1 : 0;}}
/** 函数名：ESP8266_Rst* 描述 ：重启WF-ESP8266模块* 输入 ：无* 返回 : 无* 调用 ：被 ESP8266_AT_Test 调用*/
void ESP8266_Rst ( void )
{
#if 1ESP8266_Cmd ( "AT+RST", "OK", "ready", 2500 );
#elsemacESP8266_RST_LOW_LEVEL();Delay_ms ( 500 );macESP8266_RST_HIGH_LEVEL();
#endif
}
/** 函数名：ESP8266_Cmd* 描述 ：对WF-ESP8266模块发送AT指令* 输入 ：cmd，待发送的指令* reply1，reply2，期待的响应，为NULL表不需响应，两者为或逻辑关系* waittime，等待响应的时间* 返回 : 1，指令发送成功* 0，指令发送失败* 调用 ：被外部调用*/
bool ESP8266_Cmd ( char * cmd, char * reply1, char * reply2, u32 waittime )
{strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength = 0; //接收缓冲区数据长度清0macESP8266_Usart ( "%s\r\n", cmd ); //向模块发送命令if ( ( reply1 == 0 ) && ( reply2 == 0 ) ) //不需要接收数据return true;Delay_ms ( waittime ); //延时 等待接收模块返回的指令strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF [ strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength ] = '\0'; //接收到的字符串末尾加入 结束符macPC_Usart ( "%s", strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF ); //调试口打印接收到模块的指令if ( ( reply1 != 0 ) && ( reply2 != 0 ) )return ( ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply1 ) ||( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply2 ) );else if ( reply1 != 0 )return ( ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply1 ) );elsereturn ( ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply2 ) );
}/** 函数名：ESP8266_AT_Test* 描述 ：对WF-ESP8266模块进行AT测试启动* 输入 ：无* 返回 : 无* 调用 ：被外部调用*/
//void ESP8266_AT_Test ( void )
//{
// macESP8266_RST_HIGH_LEVEL();
//
// Delay_ms ( 1000 );
//
// while ( ! ESP8266_Cmd ( "AT", "OK", NULL, 200 ) ) ESP8266_Rst ();//}
void ESP8266_AT_Test ( void )
{char count = 0;macESP8266_RST_HIGH_LEVEL();Delay_ms ( 1000 );while ( count < 10 ){if( ESP8266_Cmd ( "AT", "OK", NULL, 500 ) ) return; //如果接收到模块返回的OK指令，就直接返回ESP8266_Rst(); //否则复位模块，重新发送AT测试指令++ count;//Main_Uart2();}
}
/** 函数名：ESP8266_Net_Mode_Choose* 描述 ：选择WF-ESP8266模块的工作模式* 输入 ：enumMode，工作模式* 返回 : 1，选择成功* 0，选择失败* 调用 ：被外部调用*/
bool ESP8266_Net_Mode_Choose ( ENUM_Net_ModeTypeDef enumMode )
{switch ( enumMode ){case STA:return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=1", "OK", "no change", 2500 );case AP:return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=2", "OK", "no change", 2500 );case STA_AP:return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=3", "OK", "no change", 2500 );default:return false;}
}
/** 函数名：ESP8266_JoinAP* 描述 ：WF-ESP8266模块连接外部WiFi* 输入 ：pSSID，WiFi名称字符串* ：pPassWord，WiFi密码字符串* 返回 : 1，连接成功* 0，连接失败* 调用 ：被外部调用*/
bool ESP8266_JoinAP ( char * pSSID, char * pPassWord )
{char cCmd [120];sprintf ( cCmd, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"", pSSID, pPassWord );return ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", NULL, 5000 );
}
/** 函数名：ESP8266_BuildAP* 描述 ：WF-ESP8266模块创建WiFi热点* 输入 ：pSSID，WiFi名称字符串* ：pPassWord，WiFi密码字符串* ：enunPsdMode，WiFi加密方式代号字符串* 返回 : 1，创建成功* 0，创建失败* 调用 ：被外部调用*/
bool ESP8266_BuildAP ( char * pSSID, char * pPassWord, ENUM_AP_PsdMode_TypeDef enunPsdMode )
{char cCmd [120];sprintf ( cCmd, "AT+CWSAP=\"%s\",\"%s\",1,%d", pSSID, pPassWord, enunPsdMode );//名称、密码、通道号(默认为1)、加密方式return ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", 0, 1000 );
}
/** 函数名：ESP8266_Enable_MultipleId* 描述 ：WF-ESP8266模块启动多连接* 输入 ：enumEnUnvarnishTx，配置是否多连接* 返回 : 1，配置成功* 0，配置失败* 调用 ：被外部调用*/
bool ESP8266_Enable_MultipleId ( FunctionalState enumEnUnvarnishTx )
{char cStr [20];sprintf ( cStr, "AT+CIPMUX=%d", ( enumEnUnvarnishTx ? 1 : 0 ) );return ESP8266_Cmd ( cStr, "OK", 0, 500 );
}
/** 函数名：ESP8266_Link_Server* 描述 ：WF-ESP8266模块连接外部服务器* 输入 ：enumE，网络协议* ：ip，服务器IP字符串* ：ComNum，服务器端口字符串* ：id，模块连接服务器的ID* 返回 : 1，连接成功* 0，连接失败* 调用 ：被外部调用*/
bool ESP8266_Link_Server ( ENUM_NetPro_TypeDef enumE, char * ip, char * ComNum, ENUM_ID_NO_TypeDef id )
{char cStr [100] = { 0 }, cCmd [120];switch ( enumE ){case enumTCP:sprintf ( cStr, "\"%s\",\"%s\",%s", "TCP", ip, ComNum );break;case enumUDP:sprintf ( cStr, "\"%s\",\"%s\",%s", "UDP", ip, ComNum );break;default:break;}if ( id < 5 )sprintf ( cCmd, "AT+CIPSTART=%d,%s", id, cStr );elsesprintf ( cCmd, "AT+CIPSTART=%s", cStr );return ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", "ALREAY CONNECT", 4000 );
}
/** 函数名：ESP8266_StartOrShutServer* 描述 ：WF-ESP8266模块开启或关闭服务器模式* 输入 ：enumMode，开启/关闭* ：pPortNum，服务器端口号字符串* ：pTimeOver，服务器超时时间字符串，单位：秒* 返回 : 1，操作成功* 0，操作失败* 调用 ：被外部调用*/
bool ESP8266_StartOrShutServer ( FunctionalState enumMode, char * pPortNum, char * pTimeOver )
{char cCmd1 [120], cCmd2 [120];if ( enumMode ) //开启服务{sprintf ( cCmd1, "AT+CIPSERVER=%d,%s", 1, pPortNum );sprintf ( cCmd2, "AT+CIPSTO=%s", pTimeOver );return ( ESP8266_Cmd ( cCmd1, "OK", 0, 500 ) &&ESP8266_Cmd ( cCmd2, "OK", 0, 500 ) );}else //关闭服务{sprintf ( cCmd1, "AT+CIPSERVER=%d,%s", 0, pPortNum );return ESP8266_Cmd ( cCmd1, "OK", 0, 500 );}
}
/** 函数名：ESP8266_Get_LinkStatus* 描述 ：获取 WF-ESP8266 的连接状态，较适合单端口时使用* 输入 ：无* 返回 : 2，获得ip* 3，建立连接* 3，失去连接* 0，获取状态失败* 调用 ：被外部调用*/
uint8_t ESP8266_Get_LinkStatus ( void )
{if ( ESP8266_Cmd ( "AT+CIPSTATUS", "OK", 0, 500 ) ){if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "STATUS:2\r\n" ) ) //获得ipreturn 2;else if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "STATUS:3\r\n" ) ) //建立连接return 3;else if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "STATUS:4\r\n" ) ) //失去连接return 4;}return 0;
}
/** 函数名：ESP8266_Get_IdLinkStatus* 描述 ：获取 WF-ESP8266 的端口（Id）连接状态，较适合多端口时使用* 输入 ：无* 返回 : 端口（Id）的连接状态，低5位为有效位，分别对应Id5~0，某位若置1表该Id建立了连接，若被清0表该Id未建立连接* 调用 ：被外部调用*/
uint8_t ESP8266_Get_IdLinkStatus ( void )
{uint8_t ucIdLinkStatus = 0x00;if ( ESP8266_Cmd ( "AT+CIPSTATUS", "OK", 0, 500 ) ){if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:0," ) )ucIdLinkStatus |= 0x01;elseucIdLinkStatus &= ~ 0x01;if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:1," ) )ucIdLinkStatus |= 0x02;elseucIdLinkStatus &= ~ 0x02;if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:2," ) )ucIdLinkStatus |= 0x04;elseucIdLinkStatus &= ~ 0x04;if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:3," ) )ucIdLinkStatus |= 0x08;elseucIdLinkStatus &= ~ 0x08;if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:4," ) )ucIdLinkStatus |= 0x10;elseucIdLinkStatus &= ~ 0x10;}return ucIdLinkStatus;
}
/** 函数名：ESP8266_Inquire_ApIp* 描述 ：获取 F-ESP8266 的 AP IP* 输入 ：pApIp，存放 AP IP 的数组的首地址* ucArrayLength，存放 AP IP 的数组的长度* 返回 : 0，获取失败* 1，获取成功* 调用 ：被外部调用*/
uint8_t ESP8266_Inquire_ApIp ( char * pApIp, uint8_t ucArrayLength )
{char uc;char * pCh;ESP8266_Cmd ( "AT+CIFSR", "OK", 0, 500 );pCh = strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "APIP,\"" );if ( pCh )pCh += 6;elsereturn 0;for ( uc = 0; uc < ucArrayLength; uc ++ ){pApIp [ uc ] = * ( pCh + uc );if ( pApIp [ uc ] == '\"' ){pApIp [ uc ] = '\0';break;}}return 1;
}
/** 函数名：ESP8266_UnvarnishSend* 描述 ：配置WF-ESP8266模块进入透传发送* 输入 ：无* 返回 : 1，配置成功* 0，配置失败* 调用 ：被外部调用*/
bool ESP8266_UnvarnishSend ( void )
{if ( ! ESP8266_Cmd ( "AT+CIPMODE=1", "OK", 0, 500 ) )return false;returnESP8266_Cmd ( "AT+CIPSEND", "OK", ">", 500 );
}
/** 函数名：ESP8266_ExitUnvarnishSend* 描述 ：配置WF-ESP8266模块退出透传模式* 输入 ：无* 返回 : 无* 调用 ：被外部调用*/
void ESP8266_ExitUnvarnishSend ( void )
{Delay_ms ( 1000 );macESP8266_Usart ( "+++" );Delay_ms ( 500 );
}
/** 函数名：ESP8266_SendString* 描述 ：WF-ESP8266模块发送字符串* 输入 ：enumEnUnvarnishTx，声明是否已使能了透传模式* ：pStr，要发送的字符串* ：ulStrLength，要发送的字符串的字节数* ：ucId，哪个ID发送的字符串* 返回 : 1，发送成功* 0，发送失败* 调用 ：被外部调用*/
bool ESP8266_SendString ( FunctionalState enumEnUnvarnishTx, char * pStr, u32 ulStrLength, ENUM_ID_NO_TypeDef ucId )
{char cStr [20];bool bRet = false;if ( enumEnUnvarnishTx ){macESP8266_Usart ( "%s", pStr );bRet = true;}else{if ( ucId < 5 )sprintf ( cStr, "AT+CIPSEND=%d,%d", ucId, ulStrLength + 2 );elsesprintf ( cStr, "AT+CIPSEND=%d", ulStrLength + 2 );ESP8266_Cmd ( cStr, "> ", 0, 1000 );bRet = ESP8266_Cmd ( pStr, "SEND OK", 0, 1000 );}return bRet;
}
/** 函数名：ESP8266_ReceiveString* 描述 ：WF-ESP8266模块接收字符串* 输入 ：enumEnUnvarnishTx，声明是否已使能了透传模式* 返回 : 接收到的字符串首地址* 调用 ：被外部调用*/
char * ESP8266_ReceiveString ( FunctionalState enumEnUnvarnishTx )
{char * pRecStr = 0;strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength = 0;strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramFinishFlag = 0;while ( ! strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramFinishFlag );strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF [ strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength ] = '\0';if ( enumEnUnvarnishTx )pRecStr = strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF;else{if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+IPD" ) )pRecStr = strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF;}return pRecStr;
}
/** 函数名：ESP8266_CWLIF* 描述 ：查询已接入设备的IP* 输入 ：pStaIp，存放已接入设备的IP* 返回 : 1，有接入设备* 0，无接入设备* 调用 ：被外部调用*/
uint8_t ESP8266_CWLIF ( char * pStaIp )
{uint8_t uc, ucLen;char * pCh, * pCh1;ESP8266_Cmd ( "AT+CWLIF", "OK", 0, 100 );pCh = strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "," );if ( pCh ){pCh1 = strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "AT+CWLIF\r\r\n" ) + 11;ucLen = pCh - pCh1;}elsereturn 0;for ( uc = 0; uc < ucLen; uc ++ )pStaIp [ uc ] = * ( pCh1 + uc );pStaIp [ ucLen ] = '\0';return 1;
}
/** 函数名：ESP8266_CIPAP* 描述 ：设置模块的 AP IP* 输入 ：pApIp，模块的 AP IP* 返回 : 1，设置成功* 0，设置失败* 调用 ：被外部调用*/
uint8_t ESP8266_CIPAP ( char * pApIp )
{char cCmd [ 30 ];sprintf ( cCmd, "AT+CIPAP=\"%s\"", pApIp );if ( ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", 0, 5000 ) )return 1;elsereturn 0;
}六、论文
七、资料清单
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