51单片机采集环境数据并使用MQTT协议上传至阿里云，阿里云使用AMQP消息队列下发至业务服务器，在前端页面展示数据
| 硬件 | 硬件型号 |
|---|---|
| 单片机 | IAP15w4k58s4 |
| OLED显示屏 | 128x64 IIC |
| WiFi | ESP8266 |
.
|-- KeyAndOled 按键及OLED的测试
| |-- KOLED.uvgui.zghbq
| |-- KOLED.uvopt
| |-- KOLED.uvproj
| |-- Listings
| |-- Objects
| |-- STARTUP.A51
| |-- include
| `-- main.c
|-- MQTTClient C语言实现的MQTT客户端
| |-- ClassDiagram.cd
| |-- MQTTClient.sln
| |-- MQTTClient.vcxproj
| |-- MQTTClient.vcxproj.filters
| |-- MQTTClient.vcxproj.user
| |-- README.md
| |-- esp.h
| |-- main.c
| |-- mqtt.c
| |-- mqtt.h
| `-- x64
|-- README.md
|-- Uart1test 对UART1串口通信的测试
| |-- Listings
| |-- Objects
| |-- README.md
| |-- STARTUP.A51
| |-- esptest.uvgui.zghbq
| |-- esptest.uvopt
| |-- esptest.uvproj
| |-- include
| `-- main.c
|-- amqp-java 来自阿里云iot平台的AMQP客户端的Java版本的demo
| |-- lib
| |-- pom.xml
| |-- src
| `-- target
|-- amqpSpring Java Spring业务服务器
| |-- HELP.md
| |-- amqpSpring.iml
| |-- mvnw
| |-- mvnw.cmd
| |-- pom.xml
| |-- src
| | |-- main
| | | |-- java
| | | | `-- com
| | | | `-- example
| | | | `-- amqpspring
| | | | |-- AmqpClient.java
| | | | |-- AmqpFullSQL.java
| | | | |-- AmqpMessage.java
| | | | |-- AmqpMessageDTO.java
| | | | |-- AmqpSpringApplication.java
| | | | |-- MessageOfTopicController.java
| | | | |-- PageAmqpMessageRepository.java
| | | | |-- SaveAmqpMessageRepository.java
| | | | |-- TopicAmqpMessageRepository.java
| | | | `-- TopicsController.java
| | | `-- resources
| | | |-- application.properties
| | | |-- static
| | | | |-- anewdemo.html
| | | | |-- css
| | | | | `-- aDemo.css
| | | | |-- index.html
| | | | |-- js
| | | | | `-- topics.js
| | | | `-- topics.html
| | | `-- templates
| | `-- test
| | `-- java
| | `-- com
| | `-- example
| | `-- amqpspring
| | `-- AmqpSpringApplicationTests.java
| `-- target
|-- doc 使用pandoc生成论文的过程文档
|-- esp ESP8266测试模块
| |-- Listings
| |-- Objects
| |-- STARTUP.A51
| |-- esp.uvgui.zghbq
| |-- esp.uvopt
| |-- esp.uvproj
| |-- include
| `-- main.c
|-- esptest 同样也是ESP8266测试模块
| |-- Listings
| |-- Objects
| |-- STARTUP.A51
| |-- esptest.uvgui.zghbq
| |-- esptest.uvopt
| |-- esptest.uvproj
| |-- include
| `-- main.c
|-- include 头文件
|-- mqttstc 最终烧录至单片机的程序
| |-- Listings
| |-- Objects
| |-- STARTUP.A51
| |-- include
| |-- main.c
| |-- mqttstc.uvgui.zghbq
| |-- mqttstc.uvopt
| `-- mqttstc.uvproj
`-- uml 过程中使用的UML图，使用plantuml绘制
- 注册阿里云iot平台账户，按照其说明文档添加产品及设备，在设备界面获取MQTT连接参数
-
使用visual studio打开
MQTTClient文件夹，使用获得的MQTT连接参数修改main.c的阿里云相关配置,仅需要修改三元组、加密方式、密码-
按照需要，修改服务器地址
-
之后的对于MQTTClient中代码的修改可能会造成无法预料的bug，请自行查询搜索引擎解答，或发送邮件至
zghbqbc@gmail.com。MQTTClient文件中包含了众多对C语言指针的使用，请至少对C语言的数组、函数指针等知识有一定的了解
-
-
修改
main.c文件中MQTTSendData函数中printf内容，让其输出十六进制数字和空格与逗号，修改后的代码如下：
int MQTTSendData(const char* data, unsigned int length)
{
///* 发送数据到服务端 */
send(sock, data, length, 0);
//{
// return 1;
//}
//return 0;
unsigned char temp = 0;
printf("\n\nlength is %d\n\n", length);
while (length--)
{
temp = *data++;
printf("0x%02X ,", temp);
}
return 1;
}
-
运行
main.c文件，结果如下图所示，这里需要得到的是阿里云iot的IP地址、MQTT的CONNECT报文及PUBLISH报文的十六进制内容-
其实不需要
MQTTClient项目，仅需要使用MQTT.fx工具和网络抓包工具也能得到同样的数据 -
这一步运行完毕后可在阿里云iot平台日志中看到有设备上下线记录，证明上述步骤圆满完成，若无上下线记录，请排查是否正确的修改了阿里云连接参数
-
运行时可能会被杀毒软件报错，请关闭杀毒软件，或将相应的文件转移至信任区
-
-
使用
Keil打开mqttstc项目，修改main.c文件中初始化esp8266的相关参数，第一个为WiFi的名称，第二个为WiFi密码，第三个为上方获取的阿里云iot的IP地址，端口号无需修改 -
修改
esp.c中数组MQTTConnectData[]，MQTTPublishData的内容 -
编译生成可执行文件，烧录至单片机，启动单片机，可在阿里云iot平台的日志中查询到相关设备上线记录，证明设备上线成功
-
若未上线，请按照如下步骤检查：
-
打开宏晶公司烧录软件的串口通信界面，打开接收数据，重启单片机，若能正常接收数据则证明UART串口无故障，按照串口的输出日志可做初步检查
-
打开路由器后台界面，检查是否有ESP设备上线
-
使用模拟TCP通信软件（如Serial Port Utility）检查网络通信是否有故障，这一步需要去修改单片机程序中的目的IP地址
-
发邮件给我
-
-
-
使用虚拟机或服务器或在物理机上创建一个MySQL数据库，以供之后的步骤使用
- 这一步需要做到可以通过navicat等数据库软件连接至MySQL数据库
-
使用IDEA打开
amqpSpring项目，修改配置文件，打开项目时注意保持网络畅通，以便项目自动下载安装相应的库-
修改
application.properties的内容，以便Java项目连接数据库 -
根据注释，修改
AmqpClient类中相关的参数，此处的修改可以参考阿里云物联网平台的帮助文档，这个类实际就是将帮助文档中的示例的Java demo修改而来
-
-
启动
AmqpSpringApplication，正常情况下可在控制台查看到相应的日志输出
- 点击进入
anewdemo.html页面，启动该页面，可访问浏览器前端
-
使用 keil51 打开 *.uvproj 文件
-
导入 include 文件夹 及相应的 .c 文件
仅导入 include 文件夹而不导入 .c 文件是无法编译的 -
若遇到
main.c(24): error C267: 'Uart1SendData': requires ANSI-style prototype之类的定义错误。检查相应的 .h 文件中是否声明了相应的函数 -
烧录
-
使用 keil51 打开 *.uvproj 文件
-
导入 include 文件夹 及相应的 .c 文件
仅导入 include 文件夹而不导入 .c 文件是无法编译的 -
烧录
-
若OLED屏不显示，检查OLED.h文件(或 main.c 文件)中是否对OLED屏使用到的两个时钟GPIO端口进行初始化
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //结构定义
//推挽输出
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP; //指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_Pin_5; //指定要初始化的IO, GPIO_Pin_0 ~ GPIO_Pin_7, 或操作
GPIO_Inilize(GPIO_P4, &GPIO_InitStructure); //初始化
//开漏输出
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_OD; //指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PP
GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_Pin_6; //指定要初始化的IO, GPIO_Pin_0 ~ GPIO_Pin_7, 或操作
GPIO_Inilize(GPIO_P4, &GPIO_InitStructure); //初始化
-
需要使用uart1数据串口与电脑通信，需要使用uart4数据串口与esp8266通信
-
因此，需要初始化两个数据串口，注意初始化两个串口时需要两个计时器，而官方给的include文件中对uart1端口初始化与uart4端口初始化的函数中，使用了同一个计数器
官方include文件如下
void Uart1_Init(void)
{
ACC = P_SW1;
ACC &= ~(S1_S0 | S1_S1); //S1_S0=0 S1_S1=0(P3.0/RxD, P3.1/TxD)
P_SW1 = ACC;
SCON = (SCON & 0x3f) | 0x40; //8位可变波特率
T2L = (65536 - (MAIN_Fosc / 4 / BAUD)); //设置波特率重装值
T2H = (65536 - (MAIN_Fosc / 4 / BAUD)) >> 8;
AUXR = 0x14; //T2为1T模式, 并启动定时器2
AUXR |= 0x01; //选择定时器2为串口1的波特率发生器
PS = 1; //高优先级中断
ES = 1; //使能串口1中断
// TI = 1; //S4TI位
REN = 1; //允许接收
EA = 1; //允许全局中断
}
void Uart4_Init(void)
{
P_SW2 |= S4_S0; //S4_S0=1 (P5.2/RxD4_2, P5.3/TxD4_2)
S4CON = 0x10; //8位可变波特率
T2L = (65536 - (MAIN_Fosc/4/BAUD)); //设置波特率重装值
T2H = (65536 - (MAIN_Fosc/4/BAUD))>>8;
AUXR = 0x14; //T2为1T模式, 并启动定时器2
PS = 0; //高优先级中断
IE2 = 0x10; //使能串口4中断
}
可以看到，两个串口都使用了T2计时器，因此若使用官方include文件进行初始化，会导致其中一个串口不可用
这样，我们可以自己写一个串口初始化函数，调用其他的计时器对串口初始化
修改后的uart4串口初始化函数如下
void Uart4Init(void)
{
P_SW2 |= S4_S0; //S4_S0=1 (P5.2/RxD4_2, P5.3/TxD4_2)
S4CON = 0x50; //8位可变波特率
T4L = (65536 - (MAIN_Fosc/4/BAUD)); //设置波特率重装值
T4H = (65536 - (MAIN_Fosc/4/BAUD))>>8;
T4T3M |= 0x20; //定时器4为1T模式
T4T3M |= 0x80; //定时器4开始计时
IE2 = 0x10; //使能串口4中断
EA = 1;
}
-
函数命名啊，简直太混乱了，驼峰命名和下划线混着来，uart4和uart1俩传输数据都混在一起，留到以后再改吧
-
变量的声明与变量的定义不同，变量声明可以再 .h 文件中，变量的定义可以在 .c 文件中，同名变量仅能定义一次
-
需要长时间的delay_ms，esp8266的返回信息很耗时间。当然，长时间的delay容易影响采集数据的精准度，因此有时需要根据返回值去判断是否进行为非delay
不过delay_ms它无脑啊
一个长达10s的延迟，可以让连接的wifi更加稳定
void delay_10s()
{
delay_ms(1000); //延时
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
}
/* 初始化esp8266 */
Uart4Init();
printf("u4 init end\r\n");
Uart4SendString("AT+CWJAP=\"WF406\",\"406406ncepu\"\r\n");
printf("AT+CWJAP=\"WF406\",\"406406ncepu\"\r\n");
delay_10s();
printf("race:\r\n");//串口1发送信息
Uart1SendData(uart4_race_buf,uart4_race_count);
delay_ms(1000);//延时1秒
发送数据时，不好控制延时，所以就根据返回值去判断是否允许发送数据
uart4_race_count = 0;//串口4接收计数清零
Uart4SendString("send:\r\nAT+CIPSEND=7\r\n");//
while(1){
if(uart4_race_count - 2 >= 0 && uart4_race_buf[uart4_race_count - 2] == '>')
break;
}
printf("\r\n------race:\r\n");//
Uart1SendData(uart4_race_buf,uart4_race_count);//将串口4收到的数据通过串口1发送给电脑
uart4_race_count = 0;//串口4接收计数清零
Uart4SendString(wifi_send_buf);//串口4发送需要发送的数据 数据在wifi_send_buf 数组中 数组的定义在最上面
delay_ms(1000);//
AT+CIPSEND指令需要使用+++指令中止，在+++之后或之前需要至少20ms的延时(所以咱就用1000ms就好了)
Uart4SendString("+++");
delay_ms(2000);
-
AT+CIPSEND需要指定所传输数据的长度，这个长度值要整合在字符串中，估计是一个一位至三位的数字，之后再写这个部分吧 -
还是要吐槽一下那个混乱的函数命名
首先非常感谢chat GPT 做出的巨大贡献
让我们为人工智能而欢呼
-
安装系统非常简单，使用vmware推荐的配置即可，这里安装的是centos7系统
-
重要的是网卡，如果物理机能联网，则使用桥接模式。
- 如果不能联网，那么就去联网再说
-
进入系统，找到设置，把网卡打开，然后点设置，设置为
Connect automatically -
在虚拟机中查看ip地址
ip a
会显示如下信息
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:7a:77:f0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.1.101/24 brd 192.168.1.255 scope global noprefixroute dynamic ens33
valid_lft 6582sec preferred_lft 6582sec
inet6 fe80::6d92:3890:c003:5dd2/64 scope link noprefixroute
valid_lft forever preferred_lft forever
3: virbr0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default qlen 1000
link/ether 52:54:00:b8:3f:32 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.122.1/24 brd 192.168.122.255 scope global virbr0
valid_lft forever preferred_lft forever
4: virbr0-nic: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master virbr0 state DOWN group default qlen 1000
link/ether 52:54:00:b8:3f:32 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
重要的是第二块网卡ens33，此处显示该网卡的ip地址为192.168.1.101和我本机的ip地址192.168.1.103很相似(嘛，毕竟是桥接模式)
-
查看是否安装了ssh
- ssh的连接是mysql连接的第一步
- 查看ssh的安装
rpm -qa|grep -E "openssh"ssh服务完全安装的话，应该返回如下信息。一般Linux系统都会内置ssh。
openssh-clients-7.4p1-22.el7_9.x86_64 openssh-7.4p1-22.el7_9.x86_64 openssh-server-7.4p1-22.el7_9.x86_64 -
启动ssh服务
sudo systemctl start sshd- 如果想要开机自启动，可使用以下命令
sudo systemctl enable sshd -
检查ssh服务是否正常启动
sudo systemctl status sshd- 正常启动的话，会返回如下信息
● sshd.service - OpenSSH server daemon Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/sshd.service; enabled; vendor preset: enabled) Active: active (running) since Wed 2023-04-05 19:14:12 CST; 2h 36min ago Docs: man:sshd(8) man:sshd_config(5) Main PID: 35206 (sshd) Tasks: 1 CGroup: /system.slice/sshd.service └─35206 /usr/sbin/sshd -D Apr 05 19:14:12 localhost.localdomain systemd[1]: Stopped OpenSSH server daemon. Apr 05 19:14:12 localhost.localdomain systemd[1]: Starting OpenSSH server daemon... Apr 05 19:14:12 localhost.localdomain sshd[35206]: Server listening on 0.0.0.0 port 22. Apr 05 19:14:12 localhost.localdomain sshd[35206]: Server listening on :: port 22. Apr 05 19:14:12 localhost.localdomain systemd[1]: Started OpenSSH server daemon.- 在这段返回信息中，可以看到ssh服务使用了
22端口，并且允许所有ip地址访问:0.0.0.0
-
在物理机上打开ssh客户端，新建连接。地址为
ip a命令返回的地址，端口为22，用户名和密码为登录centos系统所使用的用户名及密码(不建议使用root) -
ssh连接成功就完成了一半
-
安装
- 需要注意的是 CentOS 7 版本中 MySQL数据库已从默认的程序列表中移除，因此要访问相关网站下载rpm安装包进行安装
- 逐句输入以下命令，由于网址原因，不保证第一条命令会被正确的执行，因此不保证第二条命令被正确执行，可通过访问MySQL官网 https://dev.mysql.com/downloads/repo/yum/自己修改相应的地址及包名
wget http://repo.mysql.com/mysql-community-release-el7-5.noarch.rpm rpm -ivh mysql-community-release-el7-5.noarch.rpm yum update yum install mysql-server- 权限设置：
chown -R mysql:mysql /var/lib/mysql/- 初始化 MySQL：
mysqld --initialize- 启动 MySQL：
systemctl start mysqld- 查看 MySQL 运行状态：
systemctl status mysqld- 验证 MySQL 安装
mysqladmin --versionlinux上该命令将输出以下结果，该结果基于系统信息：
mysqladmin Ver 8.42 Distrib 5.6.51, for Linux on x86_64- 接下来，需要运行 MySQL 安全脚本，以确保 MySQL 安全：
sudo mysql_secure_installation该脚本将提示您设置 MySQL 根密码、删除匿名用户、禁止远程 root 登录等。按照提示完成操作。
- 重启MySQL服务以使更改生效：
sudo systemctl restart mysqld -
使用物理机客户端连接虚拟机中的mysql数据库
- 查看 MySQL 服务器正在监听的端口：
sudo netstat -tlnp | grep mysqld- 这将输出正在运行的 MySQL 服务器进程的信息，包括 PID（进程ID），端口号以及绑定的 IP 地址。
tcp 0 0 0.0.0.0:3306 0.0.0.0:* LISTEN 69966/mysqld- 在防火墙上允许连接到MySQL服务器的端口。在CentOS 7上，默认情况下防火墙使用的是firewalld，您可以使用以下命令添加MySQL服务的firewalld规则：
sudo firewall-cmd --add-service=mysql --permanent sudo firewall-cmd --reload这将打开3306端口，允许从远程访问MySQL服务器。请注意，远程访问MySQL服务器是不安全的，因此应该尽可能限制MySQL服务器只对受信任的主机开放。
- 编辑配置文件
/etc/my.cnf，在[mysqld]下添加以下行，以允许来自远程的连接
[mysqld] bind-address = 0.0.0.0 skip-name-resolve- 保存并退出配置文件，然后重启 MySQL 服务：
sudo systemctl restart mysqld-
创建MySQL用户，通过这个用户进行远程访问
- 使用 root 用户或具有 root 权限的用户登录 MySQL：
mysql -u root -p- 在 MySQL shell 中，创建一个新用户并设置密码：
CREATE USER 'poi'@'%' IDENTIFIED BY 'poi';其中，前一个
poi是新用户的用户名，后一个poi是新用户的密码。%为希望该用户能够从远程连接到 MySQL.- 授予新用户访问数据库的权限：
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'poi'@'%';*.*为希望该用户能够访问任何数据库.- 刷新权限：
FLUSH PRIVILEGES;现在，应该可以使用新用户访问 MySQL 服务器了
-
哎呀为什么我用nat模式没法连接虚拟机
使用桥接模式设置虚拟机网卡
-
连接虚拟机中MySQL数据库时提示
IP address '192.168.1.103' could not be resolved: Name or service not known出现这个提示应该是使用root用户访问MySQL，在MySQL中单独创建一个用户进行远程访问即可
-
啊啊啊我还有很多问题怎么办？
去查看软件的日志，可以解决很多问题，MySQL日志所在地址为
/var/log/mysqld.log -
虚拟机时间对不上的解决方案
- 要让 CentOS 的系统时间与标准时间同步，您可以使用 NTP 服务。NTP（Network Time Protocol）是一种用于同步计算机系统时间的协议，它通过互联网上的时间服务器获取标准时间，并将其同步到本地系统上。
以下是在 CentOS 7 上安装和配置 NTP 服务的步骤：
- 安装 NTP 服务：
sudo yum install ntp- 启动 NTP 服务并设置为开机自启动：
sudo systemctl start ntpd sudo systemctl enable ntpd- 检查 NTP 服务是否正在运行：
sudo systemctl status ntpd（可选）如果您希望将系统时区更改为您所在的时区，可以使用 timedatectl 命令来更改时区设置。例如，如果您希望将时区设置为北京时间：
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai在此示例中，我们将时区设置为 Asia/Shanghai。
现在，您的 CentOS 系统应该会从 NTP 服务器同步标准时间。如果您想手动强制同步时间，可以使用 ntpdate 命令。例如，要强制同步时间到 pool.ntp.org 时间服务器：
sudo ntpdate pool.ntp.org请注意，如果您的虚拟机和宿主机之间的时间差距太大，可能会导致网络连接问题。因此，建议您使用 NTP 服务来确保系统时间的准确性。