STM32+SIM800C 采用 MQTT 协议登录 OneNet 上传温湿度、MQ2 烟雾浓度、GPS 数据

作者：DS小龙哥

2022 年 8 月 04 日
本文字数：7305 字
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一、环境介绍

MCU: STM32F103C8T6

GSM 模块: SIM800C

开发软件: Keil5

MQTT 协议采用 OneNet 的旧版协议，登录 OneNet 控制台创建应用时要选择旧版本。

OneNET 是由中国移动打造的 PaaS 物联网开放平台。平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接，快速完成产品开发部署，为智能硬件、智能家居产品提供完善的物联网解决方案。

SIM800C 是一款四频 GSM/GPRS 模块，支持高达 85.6kbps 的 GPRS 数据传输。它具有强大的扩展能力和丰富的接口，包括 UART、USB2.0、GPIO 等，内部集成了完善的 AT 指令，单片机操作非常方便。

这篇文章利用 STM32+SIM800C 连接 OneNet 平台，将温度、湿度、烟雾浓度上传到 OneNet 服务器进行可视化显示。本地也将采集的 DHT11 温度、湿度数据、MQ-2 烟雾传感器数据实时在 OLED 显示屏上、当烟雾浓度超过阀值时，可以通过 SIM800C 向指定手机号码发送短信进行提示。

二、硬件与需求

一块 STM32F103C8T6 最小系统板。

一块 OLED 显示屏

一个 DHT11 温湿度传感器

一个 MQ-2 可燃气体传感器

一个 SIM800C 模块

软件要求

采集 DHT11 温度、湿度数据、采集 MQ-2 烟雾传感器数据实时在 OLED 显示屏上显示、当烟雾浓度超过阀值时，可以通过 SIM800C 向指定手机号码发送短信。

并需要使用 SIM800C 连接 GPRS 网络，将温度、湿度、烟雾浓度上传到 OneNet 服务器进行可视化显示。

三、核心代码

3.1 main.c

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////   //  功能描述   : 智能环境检测系统//   时间      : 20190605//   版本      : v3.3//             版权所有，盗版必究。//Copyright(C) DS小龙哥 2016 - 2020///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////#include "stm32f10x.h"#include "delay.h"#include "usart.h"#include <stdio.h>#include "dht11.h"#include "oled.h"#include "adc.h"#include "timer.h"#include "sim800c.h"#include "gps.h"
/*DTH11接线说明:VCC---3.3VGND---GNDDAT---PA5
MQ-2接线说明:VCC---3.3VGND---GNDAO----PB0
使用IIC接口的OLED显示屏接线说明:GND---GNDVCC---3.3VSDA---PB7SCL---PB6
使用SPI接口的OLED显示屏接线说明:GND---GNDVCC---3.3VD0-----PB5D1-----PB6RES----PB7DC-----PB8CS-----PB9  
SIM800C接线说明:GND----GNDPA2----SIM800C_RXDPA3----SIM800C_TXD

CH340模块接线说明:GND----GNDRX-----PA9
GPS接线说明: (波特率需要根据GPS模块实际情况进行修改)GND----GNDVCC---3.3VPB11----GPS_TX*/
u8 dht11_temp,dht11_humi;u32 time_cnt=0;u32 OneNet_Sendtime=0;u8 data_select=0; //发送的数据选择u8 DisplayState=0;char DisplayDataBuffer[20];u16 MQ_2; //存放ADC的数据void DisplayPage1(void); //第一页void DisplayPage2(void); //第二页
//烟雾超标提示u8 sim800c_buff[]="MQ-2 smoke exceeded";char tmp_buffer[100];double Longitude=103.718463; //经度double latitude=36.107013;  //纬度
int main(void){  u8 state;  USART_X_Init(USART1,72,115200); //串口初始化  printf("串口初始化完成!\r\n");  OLED_Init();         //OLED显示屏初始化  ADC1_Init();  if(DHT11_Init())printf("DHT11检测错误!\r\n");    TIM2_Init(72,20000);//辅助串口3接收，超时时间为20ms  USART_X_Init(USART2,36,9600); //可能的波特率(测试):  57600 、9600、115200    USART_X_Init(USART3,36,9600);//接GPS模块  TIM3_Init(72,20000);//辅助串口3接收，超时时间为20ms    //显示初始化信息  OLED_Clear_GRAM();  OLED_DisplayString(0,0,16,"System Init..");  OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存    //延时等待  printf("延时等待\r\n");  DelayMs(1000);  DelayMs(1000);  DelayMs(1000);  DelayMs(1000);  printf("开始初始化SIM800C \r\n");    //初始化SIM800C    OLED_DisplayString(0,16,16,"SIM800C Init..");  OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存  while(1)  {      state=SIM800C_InitCheck();      if(state==0)break;      DelayMs(1000);      printf("SIM800C初始化状态:%d\r\n",state);  }    //设置文本模式  OLED_DisplayString(0,32,16,"SIM800C Text Set...");  OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存  while(1)  {      state=SIM800C_SetNoteTextMode();      if(state==0)break;      DelayMs(1000);      printf("设置文本模式状态:%d\r\n",state);  }  //同步网络时间  //SIM800C_NtpUpdate();    //初始化GPRS  SIM800C_GPRS_Init();  while(1)  {     delay_ms(1);     time_cnt++;     OneNet_Sendtime++;     //记录时间     if(time_cnt>=100)     {         time_cnt=0;         DisplayState=!DisplayState;         printf("切换页面!\r\n");     }          //向云端发送一次数据（每次选择发送一种数据）     if(OneNet_Sendtime>=500) //单位ms     {        OneNet_Sendtime=0;         switch(data_select)         {           case 0:OneNet_HTTP_DataUpdate("T",dht11_temp);             break;           case 1:OneNet_HTTP_DataUpdate("H",dht11_humi);             break;           case 2:OneNet_HTTP_DataUpdate("MQ2",MQ_2);             break;           case 3:OneNet_HTTP_GPS_DataUpdate("GPS",Longitude,latitude);             break;                    }         data_select++;         if(data_select>3)data_select=0;      }          //采集DHT11温湿度与MQ-2的数据     DHT11_Read_Data(&dht11_temp,&dht11_humi);     MQ_2=ADC1_GetCHx(8);          //串口打印数据//     printf("温度:%d\r\n",dht11_temp);//     printf("湿度:%d\r\n",dht11_humi);//     printf("MQ-2:%d\r\n",MQ_2);          //判断烟雾是否超标，设置阀值     if(MQ_2>=2000)     {        //发送短信        if(SIM800C_SendNote((u8*)"13800138000",sim800c_buff,strlen((char*)sim800c_buff))==0)          printf("短信发送成功\r\n");        else          printf("短信发送失败\r\n");     }               //采用时间间隔切换页面     if(DisplayState)     {         DisplayPage2();     }     else      {         DisplayPage1();     }         //实时接收WIFI收到的数据     if(USART2_RX_FLAG)     {         USART2_RX_BUFF[USART2_RX_CNT]='\0';         USART2_RX_CNT=0;         USART2_RX_FLAG=0;         printf("USART2_RX_BUFF=%s\r\n",USART2_RX_BUFF);         memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART2_RX_BUFF));     }          //实时接收GPS收到的数据     if(USART3_RX_FLAG)     {         USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';         USART3_RX_CNT=0;         USART3_RX_FLAG=0;         //解析GPS经纬度信息         GPS_GPRMC_Decoding(USART3_RX_BUFF,&Longitude,&latitude);         printf("经度:%f,纬度:%f\r\n",Longitude,latitude);         printf("USART2_RX_BUFF=%s\r\n",USART3_RX_BUFF);         memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));     }   }}
/*函数功能:  温湿度DHT11显示页面*/void DisplayPage2(void){    u8 i;    OLED_Clear_GRAM();    /*1. 最上方界面提示*/    for(i=0;i<5;i++)    {      OLED_DisplayData(24+i*16,0,16,16,ChineseFont[i+8]);      }        /*2. 温湿度显示*/    snprintf(DisplayDataBuffer,sizeof(DisplayDataBuffer),"T :%d",dht11_temp);    OLED_DisplayString(40,24,16,DisplayDataBuffer);    snprintf(DisplayDataBuffer,sizeof(DisplayDataBuffer),"RH:%d%%",dht11_humi);    OLED_DisplayString(40,40,16,DisplayDataBuffer);    OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存}

/*函数功能:  烟雾传感器显示页面*/void DisplayPage1(void){    u8 i;    OLED_Clear_GRAM();    /*1. 最上方界面提示*/    for(i=0;i<6;i++)    {      OLED_DisplayData(16+i*16,0,16,16,ChineseFont[i+13]);      }        /*2. 烟雾浓度显示*/    snprintf(DisplayDataBuffer,sizeof(DisplayDataBuffer),"%d%%",MQ_2);    OLED_DisplayString(40,24,16,DisplayDataBuffer);    OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存}

复制代码

3.2 sim800c.c

#include "sim800c.h"
/*函数功能:向SIM800C模块发送指令函数参数:        char *cmd  发送的命令        char *check_data 检测返回的数据返回值: 0表示成功 1表示失败*/u8 SIM800C_SendCmd(char *cmd,char *check_data){   u16 i,j;   for(i=0;i<5;i++) //测试的总次数   {      USART2_RX_FLAG=0;      USART2_RX_CNT=0;      memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART2_RX_BUFF));      USART_X_SendString(USART2,cmd); //发送指令      for(j=0;j<500;j++) //等待的时间(ms单位)      {          if(USART2_RX_FLAG)          {              USART2_RX_BUFF[USART2_RX_CNT]='\0';              if(strstr((char*)USART2_RX_BUFF,check_data))              {                  return 0;              }              else break;          }          delay_ms(20); //一次的时间      }   }   return 1;}

/*函数  功能：GSM模块初始化检测函数返回值：1表示模块检测失败，0表示成功*/u8 SIM800C_InitCheck(void){    if(SIM800C_SendCmd("AT\r\n","OK"))return 1;    else printf("SIM800模块正常!\r\n");        if(SIM800C_SendCmd("ATE0\r\n","OK"))return 2;    else printf("设置模块不回显成功!\r\n");      if(SIM800C_SendCmd("AT+CGMI\r\n","OK"))return 3;    else printf("查询制造商名称成功!%s\r\n",USART2_RX_BUFF);      if(SIM800C_SendCmd("AT+CGMM\r\n","OK"))return 4;    else printf("查询模块型号成功!%s\r\n",USART2_RX_BUFF);        DelayMs(1000);    DelayMs(1000);    if(SIM800C_SendCmd("AT+CNUM\r\n","+CNUM:"))return 5;    else printf("获取本机号码成功!%s\r\n",USART2_RX_BUFF);    /* 返回格式如下:    +CNUM: "","+8613086989413",145,7,4    OK    */    return 0;}
/*函数  功能：GSM模块短信模式设置函数返回值：0表示模块设置成功*/u8 SIM800C_SetNoteTextMode(void){    if(SIM800C_SendCmd("AT+CSCS=\"GSM\"\r\n","OK"))return 1;// "GSM"字符集    else printf("短信GSM字符集设置成功!\r\n");      if(SIM800C_SendCmd("AT+CMGF=1\r\n","OK"))return 2; //文本模式    else printf("短信文本模式设置成功!\r\n");    return 0;}
/*函数功能：发送短信函数参数：          num:电话号码          text:短信内容函数返回值：0表示发送成功*/u8 SIM800C_SendNote(u8 *num,u8 *text,u16 len){    char data[50];    char send_buf[2];    sprintf(data,"AT+CMGS=\"%s\"\r\n",num);    if(SIM800C_SendCmd(data,">"))return 1; //设置发送的手机号    USART_X_SendData(USART2,text,len);     //发送短信内容      send_buf[0] = 0x1a;    send_buf[1] = '\0';    if(SIM800C_SendCmd(send_buf,"+CMGS"))return 2; //发送结束符号    return 0;}

/*函数功能：NTP网络同步时间*/void SIM800C_NtpUpdate(void){     SIM800C_SendCmd("AT+SAPBR=3,1,\"Contype\",\"GPRS\"\r\n","OK");//配置承载场景1   SIM800C_SendCmd("AT+SAPBR=3,1,\"APN\",\"CMNET\"\r\n","OK");   SIM800C_SendCmd("AT+SAPBR=1,1\r\n","OK");                     //激活一个GPRS上下文   DelayMs(5);   SIM800C_SendCmd("AT+CNTPCID=1\r\n","OK");                     //设置CNTP使用的CID   SIM800C_SendCmd("AT+CNTP=\"202.120.2.101\",32\r\n","OK");     //设置NTP服务器和本地时区(32时区 时间最准确)   SIM800C_SendCmd("AT+CNTP\r\n","+CNTP: 1");                    //同步网络时间   printf("同步网络时间:%s\r\n",USART2_RX_BUFF);}

/*函数功能：GPRS数据通信初始化返 回 值： 0表示成功*/u8 SIM800C_GPRS_Init(void){   SIM800C_SendCmd("AT+CIPCLOSE=1\r\n","CLOSE OK");  //关闭连接   SIM800C_SendCmd("AT+CIPSHUT\r\n","SHUT OK");    //关闭移动场景    if(SIM800C_SendCmd("AT+CGCLASS=\"B\"\r\n","OK"))return 1;        //设置GPRS移动台类别为B,支持包交换和数据交换    if(SIM800C_SendCmd("AT+CGDCONT=1,\"IP\",\"CMNET\"\r\n","OK"))return 2;//设置PDP上下文,互联网接协议,接入点等信息   if(SIM800C_SendCmd("AT+CGATT=1\r\n","OK"))return 3;          //附着GPRS业务   if(SIM800C_SendCmd("AT+CIPCSGP=1,\"CMNET\"\r\n","OK"))return 4;     //设置为GPRS连接模式   if(SIM800C_SendCmd("AT+CIPHEAD=1\r\n","OK"))return 5;           //设置接收数据显示IP头(方便判断数据来源)   return 0;}
/*函数功能: 连接TCP服务器函数参数:         ipaddr:ip地址        port:端口 返 回 值: 0表示成功,其他值表示失败*/u8 SIM800C_Connect_TCP_Server(char *ipaddr,char *port){   char cmd_buff[100];   SIM800C_SendCmd("AT+CIPCLOSE=1\r\n","CLOSE OK");  //关闭连接   SIM800C_SendCmd("AT+CIPSHUT\r\n","SHUT OK");    //关闭移动场景    sprintf(cmd_buff,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",\"%s\"\r\n",ipaddr,port);   if(SIM800C_SendCmd(cmd_buff,"OK"))return 1;    //发起连接   return 0;}

/*函数功能: TCP客户端模式下发送数据返 回 值： 0表示成功,其他值表示失败*/u8 SIIM800C_TCP_SendData(u8 *data,u32 len){   char send_buf[2];  //准备发送数据   if(SIM800C_SendCmd("AT+CIPSEND\r\n",">")==0)   {      //发送数据      USART_X_SendData(USART2,data,len);      //发送结束符号      DelayMs(50);      send_buf[0] = 0x1a;      send_buf[1] = '\0';      if(SIM800C_SendCmd(send_buf,"SEND OK"))return 2;      else   return 0;   }   return 1;}
/*函数功能: 采用HTTP协议方式向OneNet服务器上报数据函数参数：        char *data_point：数据点的名称        u32 data ：上传的数据*/char OneNet_HTTP_CMD[1024];char OneNet_HTTP_BUFF[300];#define ONENET_DEVICE_ID "529199894"#define ONENET_API_KEY "GfYgLKD4UxsjgJqkXhEoYLhL6fE="
void OneNet_HTTP_DataUpdate(char *data_point,u32 data){    //拼接数据    snprintf(OneNet_HTTP_BUFF,sizeof(OneNet_HTTP_BUFF),      "{\"datastreams\":[{\"id\":\"%s\",\"datapoints\":[{\"value\":%d}]}]}",data_point,data);
    //拼接数据    snprintf(OneNet_HTTP_CMD,sizeof(OneNet_HTTP_CMD),      "POST /devices/%s/datapoints HTTP/1.1\r\n" \      "api-key:%s\r\n" \      "Host:api.heclouds.com\r\n" \      "Connection:close\r\n" \      "Content-Length:%d\r\n" \      "\r\n" \      "%s",      ONENET_DEVICE_ID,ONENET_API_KEY,strlen(OneNet_HTTP_BUFF),OneNet_HTTP_BUFF    );    printf("OneNet_HTTP_CMD=%s\r\n",OneNet_HTTP_CMD);        printf("连接服务器的状态:%d\r\n",SIM800C_Connect_TCP_Server("183.230.40.33","80"));    DelayMs(500);    printf("数据发送的状态:%d\r\n",SIIM800C_TCP_SendData((u8*)OneNet_HTTP_CMD,strlen(OneNet_HTTP_CMD)));}
/*函数功能: 采用HTTP协议方式向OneNet服务器上报GPS经纬度信息函数参数：        char *data_point：数据点的名称        double Longitude,double latitude：上传的经纬度数据*/void OneNet_HTTP_GPS_DataUpdate(char *data_point,double Longitude,double latitude){    //拼接数据    snprintf(OneNet_HTTP_BUFF,sizeof(OneNet_HTTP_BUFF),      "{\"datastreams\":[{\"id\":\"%s\",\"datapoints\":[{\"value\":{\"lon\":%lf,\"lat\":%lf}}]}]}",       data_point,Longitude,latitude);
    //拼接数据    snprintf(OneNet_HTTP_CMD,sizeof(OneNet_HTTP_CMD),      "POST /devices/%s/datapoints HTTP/1.1\r\n" \      "api-key:%s\r\n" \      "Host:api.heclouds.com\r\n" \      "Connection:close\r\n" \      "Content-Length:%d\r\n" \      "\r\n" \      "%s",      ONENET_DEVICE_ID,ONENET_API_KEY,strlen(OneNet_HTTP_BUFF),OneNet_HTTP_BUFF    );    printf("GPS_OneNet_HTTP_CMD=%s\r\n",OneNet_HTTP_CMD);        printf("连接服务器的状态:%d\r\n",SIM800C_Connect_TCP_Server("183.230.40.33","80"));    DelayMs(500);    printf("数据发送的状态:%d\r\n",SIIM800C_TCP_SendData((u8*)OneNet_HTTP_CMD,strlen(OneNet_HTTP_CMD)));}

复制代码

3.3 sim800c.h

#ifndef _GSM_H#define _GSM_H#include "stm32f10x.h"#include "usart.h"#include "delay.h"
u8 SIM800C_SendCmd(char *cmd,char *check_data);u8 SIM800C_InitCheck(void);u8 SIM800C_SetNoteTextMode(void);u8 SIM800C_SendNote(u8 *num,u8 *text,u16 len);void SIM800C_NtpUpdate(void);u8 SIM800C_GPRS_Init(void);u8 SIM800C_Connect_TCP_Server(char *ipaddr,char *port);u8 SIIM800C_TCP_SendData(u8 *data,u32 len);
void OneNet_HTTP_GPS_DataUpdate(char *data_point,double Longitude,double latitude);void OneNet_HTTP_DataUpdate(char *data_point,u32 data);#endif