本文分享自华为云社区《基于STM32+华为云IOT设计智能称重系统》，作者：DS小龙哥 。
伴随着网络技术，各种通讯技术，传感器技术的飞速发展，物联网技术成为了当今技术领域发展为迅速的技术。而物联网技术的核心仍然是以互联网技术为基础的，物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是信息化时代的重要发展阶段。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
本设计的模型来源于物流、矿山、高速公路等场合，车辆称重地螃的智能化升级要求，设计基于物联网的智能在线称重方案，开发智能称重控制器，合理选择部署多个重量传感器和必要的算法、通过WIFF通信模块、GPS定位模块，采集车辆重数据一地理位置信息，并通过网络发送至云平台，设计图形化UI界面展示称重、地图位置等重要信息，实现对称重系统的远程监测。
随着物联网技术的逐步发展和日趋成熟，物联网技术是一个大而广的应用技术，并非仅仅局限于延伸应用。相信对地磅来说必然会有更多创新的应用实践。总的来说，地磅现代化、信息化、智能化一定紧随物联网技术的发展，而物联网技术的发展也必将促使地磅兴起新的技术革命。
1.设计的技术与硬件选项总结：
（1）云端通信模块采用ESP8266-WIFI
（2）联网通信模块采用：ESP8266
（3）GPS模块：采用ATGM336H双模GPS模块
（4）电子秤模块：用于称重
（5）物联网云平台：采用华为云物联网平台
设计总结：
（1）采用ESP8266连接OneNet上传称重数据和GPS数据到云端（采用HTTP协议）
云端上显示2个数据：GPS定位数据–地图显示，称重传感器的数据值
（2）3个称重传感器接一个秤面称重计算平均值
（3）本地OLED显示屏显示GPS经纬度数据、称重传感器的数据值。
（4）OLED设计一个页面显示并设置当前的报警上限。通过按键进行加减
当称重的阀值超出了设置阀值，蜂鸣器报警。
2. 硬件选型
2.1 STM32F103C8T6
STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M 内核STM32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64KB，需要电压2V~3.6V，工作温度为-40°C ~ 85°C。
2.2 电子秤传感器
HX711 是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D 转换器芯片。
2.3 ESP8266-wifi
2.4 GPS模块
2.5 蜂鸣器
3. 创建云端产品与设备
3.1 创建产品
地址：/?locale=zh-cn
3.2 创建设备
地址:/iotdm/?region=cn-north-4#/dm-portal/device/all-device
3.3 自定义模型数据
链接：/iotdm/?region=cn-north-4#/dm-dev/all-product/7211833377cf435c8c0580de390eedbe/product-detail/6277d70223aaf461a0f72a56
这个模型数据就是设备要上传的数据。
{"device_id": "6277d70223aaf461a0f72a56_weigh","secret": "12345678"}服务ID: weigh属性名称数据类型访问方式描述 weigh int(整型)可读 重量GPS string(字符串)可读 GPS定位信息
3.4 MQTT密匙生成
创建完产品、设备之后，接下来就需要知道如何通过MQTT协议登陆华为云服务器。
官方的详细介绍在这里:
/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112
属性上报格式:
/api-iothub/iot_06_v5_3010.html
MQTT设备登陆密匙生成地址:https://iot-tool.obs--north-/
DeviceId 6277d70223aaf461a0f72a56_weighDeviceSecret 12345678ClientId6277d70223aaf461a0f72a56_weigh_0_0_050814Username6277d70223aaf461a0f72a56_weighPassword 0a3d097c6449b8526a56a74c8c5e61ce63d6c831ea291560736a3332cf77
华为云物联网平台的域名是:161a58a78.iot--north-
华为云物联网平台的IP地址是:121.36.42.100
在软件里参数填充正确之后，就看到设备已经连接成功了。
接下来打开设备页面，可以看到设备已经在线了。
3.5 主题订阅与发布
//订阅主题: 平台下发消息给设备$oc/devices/6277d70223aaf461a0f72a56_weigh/sys/messages/down//设备上报数据$oc/devices/6277d70223aaf461a0f72a56_weigh/sys/properties/report//上报的属性消息 (一次可以上报多个属性,在json里增加就行了){"services": [{"service_id": "weigh","properties":{"GPS":"lat:12.345,lng:45.678"}}]}
通过MQTT客户端软件模拟上报测试：
查看控制台页面，数据已经上传成功了。
3.6 应用侧开发
为了更方便的展示设备数据，与设备完成交互，还需要开发一个配套的上位机，官方提供了应用侧开发的API接口、SDK接口，为了方便通用一点，我这里采用了API接口完成数据交互，上位机软件采用QT开发。
帮助文档地址:/api-iothub/iot_06_v5_0034.html
设备属性就是设备上传的传感器状态数据信息，应用侧提供了API接口，可以主动向设备端下发请求指令；设备端收到指令之后需要按照约定的数据格式上报数据；所以，要实现应用层与设备端的数据交互，需要应用层与设备端配合才能完成。
在使用接口时，最好先使用华为自己的调试接口测试。
https://apiexplorer./apiexplorer/doc?product=IoTDA&api=ListProperties
上位机软件采用Qt框架设计，Qt是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架。Qt是一个1991年由Qt Company开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。它既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序，比如控制台工具和服务器。简单来说，QT可以很轻松的帮你做带界面的软件，甚至不需要你投入很大精力。
QT官网:https://www.qt.io/
4. STM32设备端开发
4.1 程序下载
4.2 原理图
4.3 硬件接线
（1）OLED显示屏接线:D0----(SCK)------------------->>PB14D1----(MOSI)------------------>>PB13RES—(复位脚低电平有效)-------->>PB12DC--(数据和命令控制管脚)------>>PB1CS--(片选引脚)---------------->>PA7GND--------------------------->>GNDVCC--------------------------->>3.3V或者5V（2）ATK-ESP8266 WIFI接线PA2(TX)--RXD 模块接收脚PA3(RX)--TXD 模块发送脚GND---GND 地VCC---VCC 电源（3.3V~5.0V）（3）外接蜂鸣器模块: 高电平响BEEP----->PB8（4）外接按键：KEY1 -PB3 按下是低电平 清零KEY2 -PB2 按下是低电平 翻页KEY3 -PB6 按下是低电平 加KEY4 -PB7 按下是低电平 减（5）外接LED灯模块：LED1-PB4 低电平亮LED2-PB5 低电平亮（6）称重传感器1VCC--->5VSCK--->PA4 时序控制脚--对STM32--输出模式DT---->PA5 输出输出脚-对STM32--输入模式GND--->GND（7）称重传感器2VCC--->5VSCK--->PA11 时序控制脚--对STM32--输出模式DT---->PA12 输出输出脚-对STM32--输入模式GND--->GND（8）称重传感器3VCC--->5VSCK--->PA6 时序控制脚--对STM32--输出模式DT---->PA8 输出输出脚-对STM32--输入模式GND--->GND（9）GPS模块接线说明GND----GNDVCC---3.3VPB11----GPS_TXPB10----GPS_RX（--）板载LED灯:低电平亮LED1--PC13 BEEP2--PC14（--）板载按键: KEY1--PA0 按下为高电平
4.4 MQTT连接代码
#include "stm32f10x.h"#include "led.h"#include "delay.h"#include "key.h"#include "usart.h"#include <string.h>#include "timer.h"#include "bluetooth.h"#include "esp8266.h"#include "mqtt.h"//华为物联网服务器的设备信息#define MQTT_ClientID "61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_121510"#define MQTT_UserName "61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497"#define MQTT_PassWord "385ce91dfe7da5b7431868d5d87e7998163c493344040935d5a00024d6324242"//订阅与发布的主题#define SET_TOPIC "$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_121510/sys/messages/down" //订阅#define POST_TOPIC "$oc/devices/61b9ba3a2b2aa20288c1e7f1_QQ1126626497_0_0_121510/sys/properties/report" //发布char mqtt_message[200];//上报数据缓存区int main(){u32 time_cnt=0;u32 i;u8 key;LED_Init();BEEP_Init();KEY_Init();USART1_Init(115200);TIMER1_Init(72,20000); //超时时间20msUSART2_Init(9600);//串口-蓝牙TIMER2_Init(72,20000); //超时时间20msUSART3_Init(115200);//串口-WIFITIMER3_Init(72,20000); //超时时间20msUSART1_Printf("正在初始化WIFI请稍等.\n");if(ESP8266_Init()){USART1_Printf("ESP8266硬件检测错误.\n"); }else{//非加密端口USART1_Printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode("CMCC-Cqvn","99pu58cb","121.36.42.100",1883,1));}//2. MQTT协议初始化MQTT_Init(); //3. 连接华为服务器 while(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord)){USART1_Printf("服务器连接失败,正在重试...\n");delay_ms(500);}USART1_Printf("服务器连接成功.\n");//3. 订阅主题if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1)){USART1_Printf("主题订阅失败.\n");}else{USART1_Printf("主题订阅成功.\n");} .........
4.5 ESP8266代码
#include "esp8266.h"u8 ESP8266_IP_ADDR[16]; //255.255.255.255u8 ESP8266_MAC_ADDR[18]; //硬件地址/*函数功能: ESP8266命令发送函数函数返回值:0表示成功 1表示失败*/u8 ESP8266_SendCmd(char *cmd){u8 i,j;for(i=0;i<10;i++) //检测的次数--发送指令的次数{USARTx_StringSend(USART3,cmd);for(j=0;j<100;j++) //等待的时间{delay_ms(50);if(USART3_RX_FLAG){USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';USART3_RX_FLAG=0;USART3_RX_CNT=0;if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"OK")){return 0;}}}}return 1;}/*函数功能: ESP8266硬件初始化检测函数函数返回值:0表示成功 1表示失败*/u8 ESP8266_Init(void){//退出透传模式USARTx_StringSend(USART3,"+++");delay_ms(50);return ESP8266_SendCmd("AT\r\n");}/*函数功能: 一键配置WIFI为AP+TCP服务器模式函数参数:char *ssid 创建的热点名称char *pass 创建的热点密码 （最少8位）u16 port 创建的服务器端口号函数返回值: 0表示成功 其他值表示对应错误值*/u8 ESP8266_AP_TCP_Server_Mode(char *ssid,char *pass,u16 port){char *p;u8 i;char ESP8266_SendCMD[100]; //组合发送过程中的命令/*1. 测试硬件*/if(ESP8266_SendCmd("AT\r\n"))return 1;/*2. 关闭回显*/if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 2;/*3. 设置WIFI模式*/if(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=2\r\n"))return 3;/*4. 复位*/ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n");delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);/*5. 关闭回显*/if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 5;/*6. 设置WIFI的AP模式参数*/sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CWSAP=\"%s\",\"%s\",1,4\r\n",ssid,pass);if(ESP8266_SendCmd(ESP8266_SendCMD))return 6;/*7. 开启多连接*/if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMUX=1\r\n"))return 7;/*8. 设置服务器端口号*/sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CIPSERVER=1,%d\r\n",port);if(ESP8266_SendCmd(ESP8266_SendCMD))return 8;/*9. 查询本地IP地址*/if(ESP8266_SendCmd("AT+CIFSR\r\n"))return 9;//提取IP地址p=strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"APIP");if(p){p+=6;for(i=0;*p!='"';i++){ESP8266_IP_ADDR[i]=*p++;}ESP8266_IP_ADDR[i]='\0';}//提取MAC地址p=strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"APMAC");if(p){p+=7;for(i=0;*p!='"';i++){ESP8266_MAC_ADDR[i]=*p++;}ESP8266_MAC_ADDR[i]='\0';}//打印总体信息USART1_Printf("当前WIFI模式:AP+TCP服务器\n");USART1_Printf("当前WIFI热点名称:%s\n",ssid);USART1_Printf("当前WIFI热点密码:%s\n",pass);USART1_Printf("当前TCP服务器端口号:%d\n",port);USART1_Printf("当前TCP服务器IP地址:%s\n",ESP8266_IP_ADDR);USART1_Printf("当前TCP服务器MAC地址:%s\n",ESP8266_MAC_ADDR);return 0;}/*函数功能: TCP服务器模式下的发送函数发送指令: */u8 ESP8266_ServerSendData(u8 id,u8 *data,u16 len){u8 i,j,n;char ESP8266_SendCMD[100]; //组合发送过程中的命令for(i=0;i<10;i++){sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CIPSEND=%d,%d\r\n",id,len);USARTx_StringSend(USART3,ESP8266_SendCMD);for(j=0;j<10;j++){delay_ms(50);if(USART3_RX_FLAG){USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';USART3_RX_FLAG=0;USART3_RX_CNT=0;if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,">")){//继续发送数据USARTx_DataSend(USART3,data,len);//等待数据发送成功for(n=0;n<200;n++){delay_ms(50);if(USART3_RX_FLAG){USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';USART3_RX_FLAG=0;USART3_RX_CNT=0;if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"SEND OK")){return 0;}} } }}}}return 1;}/*函数功能: 配置WIFI为STA模式+TCP客户端模式函数参数:char *ssid 创建的热点名称char *pass 创建的热点密码 （最少8位）char *p将要连接的服务器IP地址u16 port 将要连接的服务器端口号u8 flag1表示开启透传模式 0表示关闭透传模式函数返回值:0表示成功 其他值表示对应的错误*/u8 ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(char *ssid,char *pass,char *ip,u16 port,u8 flag){char ESP8266_SendCMD[100]; //组合发送过程中的命令//退出透传模式//USARTx_StringSend(USART3,"+++");//delay_ms(50);/*1. 测试硬件*/if(ESP8266_SendCmd("AT\r\n"))return 1;/*2. 关闭回显*/if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 2;/*3. 设置WIFI模式*/if(ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n"))return 3;/*4. 复位*/ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n");delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);/*5. 关闭回显*/if(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n"))return 5;/*6. 配置将要连接的WIFI热点信息*/sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n",ssid,pass);if(ESP8266_SendCmd(ESP8266_SendCMD))return 6;/*7. 设置单连接*/if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMUX=0\r\n"))return 7;/*8. 配置要连接的TCP服务器信息*/sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",%d\r\n",ip,port);if(ESP8266_SendCmd(ESP8266_SendCMD))return 8;/*9. 开启透传模式*/if(flag){if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPMODE=1\r\n"))return 9; //开启if(ESP8266_SendCmd("AT+CIPSEND\r\n"))return 10; //开始透传if(!(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,">"))){return 11;}//如果想要退出发送: "+++"}//打印总体信息USART1_Printf("当前WIFI模式:STA+TCP客户端\n");USART1_Printf("当前连接的WIFI热点名称:%s\n",ssid);USART1_Printf("当前连接的WIFI热点密码:%s\n",pass);USART1_Printf("当前连接的TCP服务器端口号:%d\n",port);USART1_Printf("当前连接的TCP服务器IP地址:%s\n",ip);return 0;}/*函数功能: TCP客户端模式下的发送函数发送指令: */u8 ESP8266_ClientSendData(u8 *data,u16 len){u8 i,j,n;char ESP8266_SendCMD[100]; //组合发送过程中的命令for(i=0;i<10;i++){sprintf(ESP8266_SendCMD,"AT+CIPSEND=%d\r\n",len);USARTx_StringSend(USART3,ESP8266_SendCMD);for(j=0;j<10;j++){delay_ms(50);if(USART3_RX_FLAG){USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';USART3_RX_FLAG=0;USART3_RX_CNT=0;if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,">")){//继续发送数据USARTx_DataSend(USART3,data,len);//等待数据发送成功for(n=0;n<200;n++){delay_ms(50);if(USART3_RX_FLAG){USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';USART3_RX_FLAG=0;USART3_RX_CNT=0;if(strstr((char*)USART3_RX_BUFFER,"SEND OK")){return 0;}} } }}}}return 1;}
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