#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯原创精华

DS小龙哥

发布于 2022-7-16 11:55

浏览

0收藏

1. 前言

随着工业和城市的快速发展，道路照明系统的产业也在迅速发展，并趋于复杂化,为了更经济地控制和维护复杂的路灯系统，市面上各大科技公司开发了各种路灯控制系统，并且路灯都连上物联网云端，连上了政府网络，可以远程了解路灯的工作情况，运行情况。
为了方便了解物联网平台，学习物联网开发，了解智慧路灯的开发，本文就采用华为云IOT物联网平台，选择STM32作为主控芯片，再配合相关的传感器完成智慧路灯开发。

2. 具体实现的功能以及相关的硬件

当前设计的智慧路灯采用NBIOT模块-BC20连接华为云物联网服务器，上传路灯的各种参数信息：环境光强度、太阳能充电板电压、锂电池电量等信息。设计了一款手机APP，可以通过华为云物联网平台的应用侧提供的开发接口，获取路灯上传的参数信息，并且可以在手机APP上远程手动控制路灯开关，设置路灯的开启和关闭时间等。智慧路灯的的主控芯片采用STM32F103C8T6、NBIOT联网模块采用BC20,BC20内置了MQTT协议，可以通过AT指令连接物联网平台实现通信。智慧路灯采用锂电池供电，并且配有太阳能充电板，可以使用太阳进行充电补偿电量。使用了功率监控器，电池电量检测芯片，可以检测充电效率、电流、电压、电池电量等信息。BC20带了GPS功能，可以上报路灯的GPS位置到云端服务器，手机APP获取之后，可以调用百度地图显示出路灯的位置。

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

3. 硬件选型

3.1 STM32F103C8T6

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

3.2 太阳能板

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

3.3 锂电池充电模块

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

3.4 功率检测模块

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

3.5 BH1750光敏传感器

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

3.6 LED灯

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

3.7 BC20-NBIOT模块

型号: BC20+BD+GPS
品牌: 创思
产地: 中国大陆
接口类型: TTL
适用场景: NBIOT
尺寸: 40x40x12mm
工作电流: 0.5A
支持TCP/IP协议: 
支持传输速率: 115200Kbps
工作电压: 5V
是否支持语音电话: 否
模块类型: 其他
是否支持短信: 否
支持制式标准: GSM/GPRS(2G)
是否支持电话簿: 否
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

4. 创建产品与设备

4.1 创建产品

地址：https://www.huaweicloud.com/?locale=zh-cn
#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

4.2 自定义模型

地址: https://console.huaweicloud.com/iotdm/?region=cn-north-4#/dm-dev/all-product/7211833377cf435c8c0580de390eedbe/product-detail/6276134223aaf461a0f6e515

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

4.3 创建设备

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

{
    "device_id": "6276134223aaf461a0f6e515_1126626497",
    "secret": "12345678"
}
1.
2.
3.
4.

4.4 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:
https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_01_2127.html#ZH-CN_TOPIC_0240834853__zh-cn_topic_0251997880_li365284516112

属性上报格式:
https://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_3010.html
#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

MQTT设备登陆密匙生成地址: https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/
#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

DeviceId      	6276134223aaf461a0f6e515_1126626497
DeviceSecret 	12345678
ClientId  		6276134223aaf461a0f6e515_1126626497_0_0_2022050706
Username  		6276134223aaf461a0f6e515_1126626497
Password  		73ebe0779dbd5b2e2fd3db8ab8f642b78d7a532576f2e14d2799d4f78d37bcc8
1.
2.
3.
4.
5.

华为云物联网平台的域名是: 161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com
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。
#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

4.5 主题订阅与发布

//订阅主题: 平台下发消息给设备
$oc/devices/6276134223aaf461a0f6e515_1126626497/sys/messages/down
//设备上报数据
$oc/devices/6276134223aaf461a0f6e515_1126626497/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": "led","properties":{"GPS":"lat:12.345,lng:45.678"}}]}
1.
2.
3.
4.
5.
6.

通过MQTT客户端软件模拟上报测试：
#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

4.6 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: ttps://support.huaweicloud.com/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。

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

5. STM32程序设计

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

5.1 BC20连接华为云物联网服务器-调试

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

连接MQTT服务器
AT+QMTOPEN=0,"a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com",1883

OK

+QMTOPEN: 0,0


登录MQTT服务器
命令格式: AT+QMTCONN=<tcpconnectID>,<clientID>,<username>,<password>
AT+QMTCONN=0,"6210e8acde9933029be8facf_dev1_0_0_2022021913","6210e8acde9933029be8facf_dev1","6cea55404b463e666cd7a6060daba745bbaa17fe7078dfef45f8151cdf19673d"

OK

+QMTCONN: 0,0,0


订阅主题
命令格式: AT+QMTSUB=<tcpconnectID>,<msgID>,"<topic1>”,<qos1>[,"<topic2>”,<qos2>…]

AT+QMTSUB=0,1,"$oc/devices/6210e8acde9933029be8facf_dev1/sys/messages/down",2

OK

+QMTSUB: 0,1,0,2


发布主题
命令格式:AT+QMTPUB=<tcpconnectID>,<msgID>,<qos>,<retain>,"<topic>","<msg>"

先发送指令: 
AT+QMTPUB=0,0,0,0,"$oc/devices/6210e8acde9933029be8facf_dev1/sys/properties/repor"

等待返回 ">" 
接着发送数据.不需要加回车。
"{"services": [{"service_id": "gps","properties":{"longitude":12.345,"latitude":33.345}}]}"
数据发送完毕，再发送结束符。 十六进制的值--0x1a  。某些串口调试助手可以适应ctrl+z 快捷键输入0xA
等待模块返回"OK",到此数据发送完成。    
OK

+QMTPUB: 0,0,0
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.

5.2 测试模块

第一步接上之后，串口调试助手选择波特率为115200，勾选软件上的发送新行选项。发送AT过去，正常模块会返回OK。

查询模块是否正常
AT

OK


获取卡号,查询卡是否插好
AT+CIMI

460041052911195

OK


激活网络
AT+CGATT=1

OK


获取网络激活状态
AT+CGATT?

+CGATT: 1

OK


查询网络质量
AT+CSQ

+CSQ: 26,0

OK
    
AT+CEREG=? //检查网络状态
+CEREG: 0,1 //找网成功
OK
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.

5.3 keil工程代码

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯-鸿蒙开发者社区

5.4 功率检测

#include "INA226.h"
#include "delay.h"
//	接线说明：
//	模拟IIC:
//IIC_SCL -- 时钟线PB6(推挽、开漏输出)
//IIC_SDA -- 双向数据线PB7
INA226 ina226_data;
//初始化INA226
void INA226_Init(void)
{	

	IIC_Init();
	INA226_SendData(INA226_ADDR1,CFG_REG,0x8000);	//重新启动
	
	INA226_SendData(INA226_ADDR1,CFG_REG,0x484f);	//设置转换时间204us,求平均值次数128，采样时间为204*128，设置模式为分流和总线连续模式
	INA226_SendData(INA226_ADDR1,CAL_REG,CAL);	//设置分辨率
	//INA226_SendData(INA226_ADDR1,CAL_REG,0x0012);//设置分流电压转电流转换参数	
	INA226_Get_ID(INA226_ADDR1);					//获取ina226的id
}

//设置寄存器指针
void INA226_SetRegPointer(u8 addr,u8 reg)
{
	IIC_Start();

	IIC_Send_Byte(addr);
	IIC_Wait_Ack();

	IIC_Send_Byte(reg);
	IIC_Wait_Ack();

	IIC_Stop();
}

//发送,写入数据
void INA226_SendData(u8 addr,u8 reg,u16 data)
{
	u8 temp=0;
	IIC_Start();

	IIC_Send_Byte(addr);
	IIC_Wait_Ack();

	IIC_Send_Byte(reg);
	IIC_Wait_Ack();
	
	temp = (u8)(data>>8);
	IIC_Send_Byte(temp);
	IIC_Wait_Ack();

	temp = (u8)(data&0x00FF);
	IIC_Send_Byte(temp);
	IIC_Wait_Ack();
	
	IIC_Stop();
}

//读取数据
u16 INA226_ReadData(u8 addr)
{
	u16 temp=0;
	IIC_Start();

	IIC_Send_Byte(addr+1);
	IIC_Wait_Ack();
	
	temp = IIC_Read_Byte(1);
	temp<<=8;	
	temp |= IIC_Read_Byte(0);
	
	IIC_Stop();
	return temp;
}
//1mA/bit
u16 INA226_GetShunt_Current(u8 addr)
{
	u16 temp=0;	
	INA226_SetRegPointer(addr,CUR_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	if(temp&0x8000)	temp = ~(temp - 1);	
	return temp;
}

//获取id
void INA226_Get_ID(u8 addr)
{
	u32 temp=0;
	INA226_SetRegPointer(addr,INA226_GET_ADDR);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	ina226_data.ina226_id = temp;
}

//获取校准值
u16 INA226_GET_CAL_REG(u8 addr)
{	
	u32 temp=0;
	INA226_SetRegPointer(addr,CAL_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	return (u16)temp;
}

//1.25mV/bit
u16 INA226_GetVoltage(u8 addr)
{
	u32 temp = 0;
	INA226_SetRegPointer(addr,BV_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	return (u16)temp;	
}

//2.5uV/bit
u16 INA226_GetShuntVoltage(u8 addr)
{
	int16_t temp = 0;
	INA226_SetRegPointer(addr,SV_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	if(temp&0x8000)	temp = ~(temp - 1);	
	return (u16)temp;	
}

//获取电压
void GetVoltage(float *Voltage)//mV
{
	*Voltage = INA226_GetVoltage(INA226_ADDR1)*Voltage_LSB;
}

//获取分流电压
void Get_Shunt_voltage(float *Voltage)//uV
{
	*Voltage = (INA226_GetShuntVoltage(INA226_ADDR1)*INA226_VAL_LSB);//如需矫正电流分流参数请将这里改为2.5
}

//获取电流
void Get_Shunt_Current(float *Current)//mA
{
	*Current = (INA226_GetShunt_Current(INA226_ADDR1)* CURRENT_LSB);
}

//获取功率= 总线电压 * 电流
void get_power()//W
{
	GetVoltage(&ina226_data.voltageVal);			//mV
	Get_Shunt_voltage(&ina226_data.Shunt_voltage);	//uV
	Get_Shunt_Current(&ina226_data.Shunt_Current);	//mA
	Get_Power(&ina226_data.Power);
	ina226_data.Power_Val = ina226_data.voltageVal*0.001f * ina226_data.Shunt_Current*0.001f; 	//mV*mA
}

//获取功率装载值,ina226内部计算的的功率，由于未经校准，故不采用

u16 INA226_Get_Power(u8 addr)
{
	int16_t temp=0;
	INA226_SetRegPointer(addr,PWR_REG);
	temp = INA226_ReadData(addr);
	return (u16)temp;
}

//获取功率,ina226内部计算，不准确，不采用
void Get_Power(float *Power)//W
{
	*Power = (INA226_Get_Power(INA226_ADDR1)*POWER_LSB);
}

//不设置报警，舍弃
/*
u8 INA226_AlertAddr()
{
	u8 temp;
	IIC_Start();

	IIC_Send_Byte(INA226_GETALADDR);
	IIC_Wait_Ack();
	
	temp = IIC_Read_Byte(1);
	
	IIC_Stop();
	return temp;
}
*/

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85.
86.
87.
88.
89.
90.
91.
92.
93.
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.
101.
102.
103.
104.
105.
106.
107.
108.
109.
110.
111.
112.
113.
114.
115.
116.
117.
118.
119.
120.
121.
122.
123.
124.
125.
126.
127.
128.
129.
130.
131.
132.
133.
134.
135.
136.
137.
138.
139.
140.
141.
142.
143.
144.
145.
146.
147.
148.
149.
150.
151.
152.
153.
154.
155.
156.
157.
158.
159.
160.
161.
162.
163.
164.
165.
166.
167.
168.
169.
170.
171.
172.
173.
174.
175.
176.
177.
178.
179.
180.
181.

5.5 BH1750环境光强度

#include "bh1750.h"
float Read_BH1750_Data()
{
    unsigned char t0;
    unsigned char t1;
    float t;
    u8 r_s=0;
    IIC_Start(); //发送起始信号
    IIC_WriteOneByteData(0x46);
    r_s=IIC_GetACK();//获取应答
    if(r_s)printf("error:1\r\n");
    IIC_WriteOneByteData(0x01);
    r_s=IIC_GetACK();//获取应答
     if(r_s)printf("error:2\r\n");
    IIC_Stop(); //停止信号 
    
    IIC_Start(); //发送起始信号
    IIC_WriteOneByteData(0x46);
    r_s=IIC_GetACK();//获取应答
    if(r_s)printf("error:3\r\n");
    IIC_WriteOneByteData(0x01);
    r_s=IIC_GetACK();//获取应答
    if(r_s)printf("error:4\r\n");
    IIC_Stop(); //停止信号 
    
    IIC_Start(); //发送起始信号
    IIC_WriteOneByteData(0x46);
    r_s=IIC_GetACK();//获取应答
    if(r_s)printf("error:5\r\n");
    IIC_WriteOneByteData(0x10);
    r_s=IIC_GetACK();//获取应答
    if(r_s)printf("error:6\r\n");
    IIC_Stop(); //停止信号 
    
    DelayMs(100); //等待
    
    IIC_Start(); //发送起始信号
    IIC_WriteOneByteData(0x47);
    r_s=IIC_GetACK();//获取应答
    if(r_s)printf("error:7\r\n");
    
    t0=IIC_ReadOneByteData(); //接收数据
    IIC_SendACK(0); //发送应答信号
    t1=IIC_ReadOneByteData(); //接收数据
    IIC_SendACK(1); //发送非应答信号
    IIC_Stop(); //停止信号
    
     t=(((t0<<8)|t1)/1.2);
     return t;  
}
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.

分类

物联网

标签

物联网

已于2022-7-21 09:41:41修改

51CTO

51CTO博客

51CTO学堂

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯原创精华

1. 前言

2. 具体实现的功能以及相关的硬件

3. 硬件选型

3.1 STM32F103C8T6

3.2 太阳能板

3.3 锂电池充电模块

3.4 功率检测模块

3.5 BH1750光敏传感器

3.6 LED灯

3.7 BC20-NBIOT模块

4. 创建产品与设备

4.1 创建产品

4.2 自定义模型

4.3 创建设备

4.4 MQTT密匙生成

4.5 主题订阅与发布

4.6 应用侧开发

5. STM32程序设计

5.1 BC20连接华为云物联网服务器-调试

5.2 测试模块

5.3 keil工程代码

5.4 功率检测

5.5 BH1750环境光强度

目录

订阅鸿蒙技术特刊，精选内容抢先看

51CTO

51CTO博客

51CTO学堂

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯 原创 精华

1. 前言

2. 具体实现的功能以及相关的硬件

3. 硬件选型

3.1 STM32F103C8T6

3.2 太阳能板

3.3 锂电池充电模块

3.4 功率检测模块

3.5 BH1750光敏传感器

3.6 LED灯

3.7 BC20-NBIOT模块

4. 创建产品与设备

4.1 创建产品

4.2 自定义模型

4.3 创建设备

4.4 MQTT密匙生成

4.5 主题订阅与发布

4.6 应用侧开发

5. STM32程序设计

5.1 BC20连接华为云物联网服务器-调试

5.2 测试模块

5.3 keil工程代码

5.4 功率检测

5.5 BH1750环境光强度

目录

订阅鸿蒙技术特刊，精选内容抢先看

#夏日挑战赛# 基于STM32+华为云IOT设计的智能路灯原创精华