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- [基于 STM32F103 + ESP8266 实现 DHT11 温湿度数据上传华为云 IoT 平台](#基于 STM32F103 + ESP8266 实现 DHT11 温湿度数据上传华为云 IoT 平台)
基于 STM32F103 + ESP8266 实现 DHT11 温湿度数据上传华为云 IoT 平台
在物联网项目中，将本地传感器数据上传至云端是核心需求之一。本文将手把手教你如何使用 STM32F103C8T6驱动 ESP8266 模块 ，通过 AT 指令连接华为云 IoT 平台 ，并将 DHT11 采集的温湿度数据以 JSON 格式上报 。代码仓库
项目架构概览
cpp
[ DHT11 ] → [ STM32F103 ] ←→ [ ESP8266 (AT 指令) ] → 华为云 IoT
↑ ↑
(单总线通信) (USART2通信)- 主控：STM32F103C8T6
- WiFi 模块：ESP8266（固件支持 MQTT AT 指令）
- 传感器：DHT11（单总线温湿度）
- 云平台：华为云 IoTDA（设备接入服务）
准备工作
硬件连接
| STM32 | ESP8266 |
|---|---|
| PA2 (USART2_TX) | RX |
| PA3 (USART2_RX) | TX |
| 3.3V | VCC、CH_PD |
| GND | GND |
注：STM32的USART1与电脑的串口模块连接用来打印调试信息（PA9 <--> RXD）
软件依赖
- STM32 标准外设库
- 自定义
Delay.h（基于 SysTick） - 已实现 DHT11 驱动
- 华为云 IoT 设备信息（需提前在控制台创建）
华为云 IoT 设备配置
在 华为云 IoT 控制台 创建设备后，获取以下信息：
c
/* 连接您的WIFI SSID和密码 */
#define WIFI_SSID your_wifi_ssid
#define WIFI_PASSWD your_wifi_password
#define DEVICEID your_decice_id
#define DECIVESECRET your_decice_secert
/* 线上环境域名和端口号，不需要改 */
#define MQTT_SERVER "c80c8bf1c5.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com"
#define MQTT_PORT 1883
#define MQTT_USRNAME your_mqtt_username
// 硬件的ID和密码
#define MQTT_CLIENT_ID your_mqtt_client_id
#define MQTT_PASSWD your_mqtt_password工作流程
由于STM32向ESP8266发送AT指令这一步骤会被多次使用，因此我们将该功能封装为一个函数
cpp
/**
* @brief 向 ESP8266 发送 AT 指令并等待期望响应
* @param cmd: 要发送的 AT 指令字符串（必须以 "\r\n" 结尾）
* @param response: 期望在 ESP8266 返回数据中出现的关键字（如 "OK", "WIFI CONNECTED"）
* @param timeout: 超时时间（单位：10ms），总等待时间 ≈ timeout × 10ms
* @retval 0: 在超时前收到包含 response 的响应，操作成功
* @retval 1: 超时未收到期望响应，操作失败
*
* @note 该函数依赖全局变量：
* - WiFi_RxBuffer：ESP8266 串口接收缓冲区（由 USART1 中断或轮询填充）
* - flag：特殊延时标志（用于某些耗时较长的指令，如 MQTT 连接）
*/
u8 ESP8266_SendAT(char *cmd, char *response, u16 timeout)
{
// 1. 清空上一次的接收缓冲区，避免残留数据干扰判断
USART1_ClearBuffer();
// 2. 发送 AT 指令到 ESP8266（通过 USART1）
USART1_SendString(cmd);
// 3. 等待 1 秒，确保 ESP8266 有足够时间开始处理指令并返回初步响应
// （某些指令如 AT+RST、AT+CWJAP 响应较慢）
Delay_ms(1000);
// 4. 【特殊处理】检查全局标志位 flag
// 若 flag == 1，说明当前指令可能需要额外延时（如首次 MQTT 连接）
// 此处清零 flag 并追加 3 秒延时，防止因响应延迟导致误判超时
if (flag) {
flag = 0; // 清除标志，避免重复触发
Delay_ms(3000); // 额外等待 3 秒（适用于 MQTTCONN 等慢响应指令）
}
// 5. 循环等待期望响应，最多等待 timeout × 10ms
while (timeout--) {
// 检查接收缓冲区是否包含期望的关键字（如 "OK"）
if (strstr(WiFi_RxBuffer, response)) {
return 0; // 找到响应，立即返回成功
}
Delay_ms(10); // 每次循环间隔 10ms，降低 CPU 占用
}
// 6. 超时仍未收到期望响应，返回失败
return 1;
}STM32向ESP8266发送AT指令连接WIFI
STM32向ESP8266发送AT指令连接WIFI的具体步骤如下：
- 格式化ESP8266
- 进行基本响应测试
- 配置Station模式
- 取消自动连接
- 连接WiFi连接
前两步是为了保证ESP8266能正常工作，确保出bug后不是ESP8266的问题
ESP8266 支持以下三种 WiFi 工作模式（通过 AT+CWMODE 设置）：
| 模式 | 值 | 功能 | 类比 |
|---|---|---|---|
| Station (STA) | 1 |
作为客户端，连接到外部 WiFi 路由器 | ≈ 手机、笔记本连 WiFi |
| SoftAP | 2 |
作为热点，其他设备可连接它 | ≈ 手机开热点 |
| Station + SoftAP | 3 |
同时具备以上两种功能 | ≈ 路由器（既连上级网络，又发热点） |
因此只有 Station 模式下的 ESP8266 才能作为"客户端"去连接外部的 WiFi 路由器（AP）
cpp
/**
* @brief 初始化 ESP8266 并连接到指定的 WiFi 路由器
* @note 执行流程：
* 1. 恢复出厂设置（可选，确保干净状态）
* 2. 测试基础 AT 通信
* 3. 设置为 Station 模式（必须！）
* 4. 关闭自动连接（避免干扰）
* 5. 连接目标 WiFi 网络
* @retval 0: 初始化并连接成功
* @retval 1: 基础通信或恢复失败
* @retval 2: 模式配置失败
* @retval 3: WiFi 连接失败
*/
u8 ESP8266_InitWiFi(void)
{
// 1. 【可选】恢复出厂设置
// 清除所有保存的配置（如 SSID、密码、MQTT 设置等），确保从干净状态开始
// 避免因历史配置冲突导致连接异常
if (ESP8266_SendAT("AT+RESTORE\r\n", "OK", 1000)) {
printf("%s\r\n", WiFi_RxBuffer); // 打印实际返回内容，便于调试
printf("格式化异常\r\n");
return 1;
}
printf("格式化成功\r\n");
// 2. 发送最简单的 AT 指令，测试 STM32 与 ESP8266 串口通信是否正常
// 正常响应应为：\r\nOK\r\n
if (ESP8266_SendAT("AT\r\n", "OK", 1000)) {
printf("基本响应测试异常\r\n");
return 1;
}
printf("基本响应测试成功\r\n");
// 3. 【关键步骤】配置 ESP8266 为 Station 模式（模式 1）
// 只有在此模式下，ESP8266 才能作为客户端连接外部 WiFi 路由器
// 若跳过此步，后续 AT+CWJAP 将失败！
if (ESP8266_SendAT("AT+CWMODE=1\r\n", "OK", 1000)) {
printf("配置Station模式失败\r\n");
return 2;
}
printf("配置Station模式成功\r\n");
// 4. 关闭上电自动连接功能
// AT+CWAUTOCONN=0：禁止 ESP8266 启动时自动连接上次保存的 WiFi
// 原因：我们希望由主控（STM32）完全控制连接逻辑，避免自动连接旧网络
if (ESP8266_SendAT("AT+CWAUTOCONN=0\r\n", "OK", 1000)) {
printf("取消自动连接失败\r\n");
return 2;
}
printf("取消自动连接成功\r\n");
// 5. 构造连接 WiFi 的 AT 指令
// 格式：AT+CWJAP="SSID","PASSWORD"
// 注意：SSID 和密码中的特殊字符需转义（本例假设无特殊字符）
char connectWiFiCmd[64];
sprintf(connectWiFiCmd, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n", WIFI_SSID, WIFI_PASSWD);
// 6. 发送连接指令，并等待关键响应 "WIFI CONNECTED"
// ⚠️ 注意：此处的成功标志是 "WIFI CONNECTED"，不是 "OK"！
// 因为 "OK" 可能在连接完成前就返回，而 "WIFI CONNECTED" 表示真正连上路由器
if (ESP8266_SendAT(connectWiFiCmd, "WIFI CONNECTED", 5000)) {
printf("WiFi连接失败\r\n");
return 3;
}
printf("WiFi连接成功\r\n");
// 7. 返回成功
return 0;
}STM32向ESP8266发送AT指令连接华为云平台
cpp
/**
* @brief 配置并连接 ESP8266 到华为云 IoT 平台（MQTT 协议）
* @note 华为云设备接入要求：
* - 使用平台分配的 ClientID、Username、Password
* - 连接地址：c80c8bf1c5.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com
* - 端口：1883（非加密，因普通 ESP8266 不支持 TLS）
* @retval 0: 连接成功
* @retval 1: MQTT 参数配置失败
* @retval 2: MQTT 连接失败
*/
u8 ESP8266_ConnectHuaweiCloud(void)
{
// 1. 构造 MQTT 用户配置指令（AT+MQTTUSERCFG）
// 格式：AT+MQTTUSERCFG=<linkID>,<scheme>,<client_id>,<username>,<password>,<cert_flag>,<ca_flag>[,<path>]
// 参数说明：
// linkID=0 : 连接 ID（单连接模式固定为 0）
// scheme=1 : 认证方式（1=用户名密码认证）
// client_id : 华为云分配的完整 ClientID（含时间戳等）
// username : 设备标识（通常等于 DEVICEID）
// password : 动态生成的 token（由设备密钥 + 时间戳等计算得出）
// cert_flag=0 : 不使用证书（因不支持 TLS）
// ca_flag=0 : 不校验 CA
char cmd[256] = "AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"690028b2e41f2979315c5cd2_esp8266-01_0_0_2025103102\",\"690028b2e41f2979315c5cd2_esp8266-01\",\"32ba9c69ce954354f912d54578bb3790a860ba89a7a011d7b3782aeb1a95b43c\",0,0,\"\"\r\n";
// 2. 构造 MQTT 连接指令（AT+MQTTCONN）
// 格式：AT+MQTTCONN=<linkID>,"<host>",<port>,<keepalive>
// 注意：端口必须为 1883（非 8883），因为 ESP8266 AT 固件不支持 TLS 加密
char cmd2[256] = "AT+MQTTCONN=0,\"c80c8bf1c5.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com\",1883,0\r\n";
/*
* 注：以下为动态拼接版本（更灵活，但当前硬编码已通过测试）
* sprintf(cmd, "AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"%s\",\"%s\",\"%s\",0,0,\"\"\r\n",
* MQTT_CLIENT_ID, MQTT_USRNAME, MQTT_PASSWD);
*/
// 3. 短暂延时，确保上一步 WiFi 连接完全稳定
Delay_ms(1000);
// 4. 发送 MQTT 用户参数配置
// 成功响应："OK"
if (ESP8266_SendAT(cmd, "OK", 2000)) {
printf("MQTT CFG FAIL\r\n");
return 1;
}
printf("MQTT CFG SUCCESS\r\n");
// 5. 【可选但推荐】显式设置 ClientID（部分固件要求）
// 虽然 AT+MQTTUSERCFG 已包含 ClientID，但某些 ESP8266 AT 版本需单独设置
if (ESP8266_SendAT("AT+MQTTCLIENTID=0,\"690028b2e41f2979315c5cd2_esp8266-01_0_0_2025103102\"\r\n", "OK", 2000)) {
printf("%s\r\n", WiFi_RxBuffer);
printf("MQTT ClientID FAIL\r\n");
return 1;
}
printf("MQTT ClientID SUCCESS\r\n");
// 6. 设置全局标志位 flag=1
// 作用：在 ESP8266_SendAT() 中触发额外 3 秒延时（应对 MQTT 连接慢的问题）
flag = 1;
// 7. 发起 MQTT 连接
// ⚠️ 关键：成功响应是 "MQTTCONNECTED"，不是 "OK"！
// "OK" 仅表示指令被接受，"MQTTCONNECTED" 才表示真正连上服务器
if (ESP8266_SendAT(cmd2, "MQTTCONNECTED", 2000)) {
printf("%s\r\n", WiFi_RxBuffer); // 打印实际返回，便于排查错误（如 DNS 失败、认证失败）
printf("MQTT CONNECT FAIL\r\n");
return 2;
}
printf("MQTT CONNECT SUCCESS\r\n");
// 8. 【调试用】查询当前 MQTT 连接状态
// 响应示例：+MQTTCONN:0,1 表示连接 ID=0 已连接
ESP8266_SendAT("AT+MQTTCONN?\r\n", "OK", 2000);
printf("%s\r\n", WiFi_RxBuffer); // 打印状态，确认连接正常
return 0; // 全部成功
}STM32控制ESP8266发送AT指令向云平台发送数据
cpp
/**
* @brief 将温湿度数据以 JSON 格式通过 MQTT 上报至华为云 IoT 平台
* @note 华为云要求：
* - 主题（Topic）固定为：$oc/devices/{device_id}/sys/properties/report
* - 消息体为严格格式的 JSON，包含 service_id 和 properties
* - 属性名（Temperature/Humidity）必须与产品模型定义完全一致
* @param temp: 温度值（单位：°C）
* @param humi: 湿度值（单位：%RH）
*/
void ESP8266_SendDataToHuawei(float temp, float humi)
{
// 1. 构造符合华为云规范的 JSON 数据体
// 示例输出：
// {"services":[{"service_id":"Tem_Hum_Data","properties":{"Temperature":25.0,"Humidity":60.0}}]}
//
// ⚠️ C 字符串中双引号需转义为 \"
// ⚠️ 而 JSON 本身又要求 "key"，因此最终需写成 \\\" （即：\ + \"）
// \\ → 在 C 中表示一个反斜杠 \
// \" → 在 C 中表示一个双引号 "
// 合起来 \\\" → 最终字符串中是 \"
// 发送给 ESP8266 后，MQTT 消息体才是合法 JSON："key"
char data[128];
sprintf((char*)data,
"{\\\"services\\\":[{\\\"service_id\\\":\\\"Tem_Hum_Data\\\"\\,\\\"properties\\\":{\\\"Temperature\\\":%.1f\\,\\\"Humidity\\\":%.1f}}]}",
temp, humi);
// 2. 构造完整的 AT+MQTTPUB 指令
// 格式：AT+MQTTPUB=<linkID>,"<topic>","<payload>",<qos>,<retain>
// 参数说明：
// linkID = 0 : 连接 ID（单连接模式）
// topic = $oc/.../report : 华为云设备属性上报专用主题
// payload= data : 上述 JSON 字符串
// qos = 0 : QoS 等级（华为云通常用 0 或 1）
// retain = 0 : 不保留消息
char cmd[512];
sprintf((char*)cmd,
"AT+MQTTPUB=0,\"$oc/devices/%s/sys/properties/report\",\"%s\",0,0\r\n",
DEVICEID, data);
/*
* 注：下方被注释的写法是错误的！原因：
* sprintf(cmd, "...\"{\"services...}\",...", temp, humi);
* → C 编译器会认为 \"{\" 是字符串结束 + {变量}，导致语法错误或非法 JSON
*/
// 3. 发送 AT 指令并等待响应
// 成功标志："OK"（表示指令被 ESP8266 接受并成功发布）
if (ESP8266_SendAT(cmd, "OK", 2000)) {
// 若失败，打印实际返回内容便于调试（如 "ERROR"、"FAIL" 等）
printf("%s\r\n", WiFi_RxBuffer);
printf("向华为云发送数据失败\r\n");
} else {
printf("向华为云发送数据成功\n");
printf("Tem:%.1f,Hum:%.1f\r\n", temp, humi);
}
}主函数
cpp
#include "stm32f10x.h"
#include "../System/Delay.h"
#include "../Hardware/Key.h"
#include "../Hardware/LED.h"
#include "../Hardware/OLED.h"
#include "../Hardware/USART1.h"
#include "../Hardware/USART2.h"
#include "../Hardware/WiFi.h"
#include "../Hardware/DHT11.h"
int main()
{
DHT11_Init();
OLED_Init();
USART1_Init();
USART2_Init();
// 初始化ESP8266并连接WiFi
while (ESP8266_InitWiFi() != 0) {
Delay_ms(1000); // 失败则重试
}
// 连接华为云MQTT
while (ESP8266_ConnectHuaweiCloud() != 0) {
Delay_ms(1000); // 失败则重试
}
// 循环发送数据
float temp,humi;
while (1) {
DHT11_Read_Data(&temp,&humi);
ESP8266_SendDataToHuawei(temp, humi);
//temp += 0.5f; // 模拟数据变化
//humi += 0.3f;
//if (temp > 35.0f) temp = 25.0f;
//if (humi > 70.0f) humi = 60.0f;
Delay_ms(5000); // 每5秒发送一次
}
}效果展示
