本贴使用小熊派开发板+合宙的Air724（Cat.1模组），接入自己搭建的EMQ服务器

一、实验准备

1.实验环境

• 一块stm32开发板（推荐使用小熊派），以及数据线
• 已经安装STM32CubeMX
• 已经安装KeilMDK,并导入stm32开发板对应的芯片包（小熊派使用的是STM32L431RCT6）
• 一个Cat.1模块（Uart接口，AT指令）以及杜邦线
  
  

2.目标效果

• 通过CubeMX创建工程并配置参数
• 通过串口2，以AT指令控制通信模组
• Cat.1发送相应的AT指令接入云服务器
• 通过MQTT协议，完成数据订阅、发布

二、通过CubeMX生产MDK工程

A.芯片选择

• 打开CubeMX,进入芯片选择：

• 选择自己的stm32芯片（即STM32L431RCT6）：

B.时钟源RCC设置

• 更改系统时钟源

  系统时钟默认使用内部的高速时钟（HSI），选择使用HSE，时钟更精确

• 设置外部时钟对应的端口
  

• 配置时钟树

  STM32L431RCT6系统时钟最大可以为80MHz，我们配置到最大即可

C.参数配置（对应端口设置）

1）配置USART1

使用USART,模式为异步，波特率为115200，无硬件流控制

2）配置UART2，连接Cat.1

Cat.1模组烧录有AT固件，当然合宙的也支持Luat开发，我们为了更方便学习，就是要AT指令开发

我们使用小熊派的Uart2，小熊派引出的引脚为PA2->USART_TX,PA3->USART_RX

其他选项，波特率设置为9600，其他默认即可

2）打开Uart2中断，并开启接收DMA

开启中断

打开接收DMA

最后，生成代码就OK了

D.工程设置

一些基础的设置，包括工程名、存储位置、工程环境、工程中各个文件的组成

E.生成代码

三、编写相应代码

1. 串口1输出重定向

我们知道printf是打印函数，原理是根据传入的字符串参数格式化打印输出到stdout中。我们需要让printf打印到串口之中，只需要在usart.c文件中模仿printf写一个输出函数即可

• 在添加头文件

  /* USER CODE BEGIN 0 */
  #include <stdarg.h>
  #include <string.h>
  #include <stdio.h>
  /* USER CODE END 0 */
  

• 写输出函数

/* USER CODE BEGIN 1 */
void UsartPrintf(UART_HandleTypeDef *huart, char *fmt,...)
{

 unsigned char UsartPrintfBuf[296];
 va_list ap;
 unsigned char *pStr = UsartPrintfBuf;

 va_start(ap, fmt);
 vsprintf((char *)UsartPrintfBuf, fmt, ap); //格式化
 va_end(ap);

 while(*pStr != 0)
 {
  USART1->TDR = *pStr++;
  while((USART1->ISR & 0x40)  == 0);
 }
}

//注意：在usart.h中添加void UsartPrintf(UART_HandleTypeDef *huart, char *fmt,...)；
//使用方法:UsartPrintf(&huart1;,"hello world\r\n");
/* USER CODE END 1 */

注意：自己添加的代码，需要在begin和end之间

2.通信的主要代码

我们创建两个文件，分别是Cat1.h和Cat.c
同时，完善串口2的收发功能，加入串口回调函数保证数据的完整

a).串口回调函数

因为在进行发送AT指令后，接受的数据要进行处理；一方处理速度跟不上，因此加入一个串口回调函数

//串口回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if(huart->Instance == USART2)
    {
        if(Usart2type.UsartRecLen>0)            //证明还有未完成数据
        {
            memcpy(&Usart2type.Usart2RecBuffer[Usart2type.UsartRecLen],Usart2type.Usart2DMARecBuffer,Usart2type.UsartDMARecLen); //转存到待处理区域
            Usart2type.UsartRecLen +=  Usart2type.UsartDMARecLen;
        }
        else
        {
            memcpy(Usart2type.Usart2RecBuffer,Usart2type.Usart2DMARecBuffer,Usart2type.UsartDMARecLen);                          //转存到待处理区域
            Usart2type.UsartRecLen =  Usart2type.UsartDMARecLen;
        }
        memset(Usart2type.Usart2DMARecBuffer, 0x00, sizeof(Usart2type.Usart2DMARecBuffer));                                     //先清空DMA缓冲区
        Usart2type.UsartRecFlag = 1;
    }
}

b).串口2空闲中断

当发送或接受完成一组数据后，进入空闲中断

函数如下

void USART2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */
  if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2,UART_FLAG_IDLE) ==SET)  //触发空闲中断
    {
        uint16_t temp = 0;                        
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart2);       //清除串口2空闲中断标志位
        HAL_UART_DMAStop(&huart2);                //关闭DMA
        temp = huart2.Instance->ISR;              //清除SR状态寄存器  F0  ISR
        temp = huart2.Instance->RDR;              //读取DR数据寄存器 F0  RDR    用来清除中断
        temp = hdma_usart2_rx.Instance->CNDTR;    //获取DMA中未传输的数据个数
        Usart2type.UsartDMARecLen = USART2_DMA_REC_SIE - temp;           //总计数减去未传输的数据个数，得到已经接收的数据个数
        HAL_UART_RxCpltCallback(&huart2);          //串口接收回调函数
    }
  /* USER CODE END USART2_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart2);
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 1 */
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart2,Usart2type.Usart2DMARecBuffer,USART2_DMA_REC_SIE);  //重新打开DMA接收

  /* USER CODE END USART2_IRQn 1 */
}

C).AT指令通信流程

主要的AT指令如下

tsATCmds ATCmds[] = 
{
    {"AT\r\n","OK",200,NO_REC,10},  //测试

    {"AT+CIMI\r\n","4600",200,NO_REC,10}, // 移动卡号

    {"AT+CSQ\r\n","+CSQ",200,NO_REC,10},  //信号

    {"AT+CEREG?\r\n","+CEREG: 0,1",200,NO_REC,10}, //网络


    {"AT+CGATT?\r\n","+CGATT:1",200,NO_REC,10}, //驻网


    {"AT+CCLK?\r\n","+CCLK",200,NO_REC,10},  //时间

    {"AT+MCONFIG=0001,door,2020\r\n","OK",200,NO_REC,10}, //MQTT参数
    //{"AT+MCONFIG=111,device1,123456\r\n","OK",200,NO_REC,100}, 
    {"AT+MDISCONNECT\r\n","",200,NO_REC,5},  //断开MQTT连接

    {"AT+MIPCLOSE\r\n","",200,NO_REC,5},  //断开TCP连接
    {"AT+MIPSTART=123.56.117.8,1883\r\n","CONNECT OK",200,NO_REC,5},  //建立TCP连接 

    {"AT+MCONNECT=1,60\r\n","CONNACK OK",200,NO_REC,5},  //建立MQTT连接

    {"AT+MSUB=","SUBACK",200,NO_REC,5},  //订阅主题

    {"AT+MPUB=","OK",200,NO_REC,5},  //发布主题

    {"AT+MQTTSTATU\r\n","+MQTTSTATU",200,NO_REC,5}, //状态
    //AT+MQTTSTATU 0-离线 1-正常  2-需发送MCONNECT
    {"AT+RESET\r\n","",200,NO_REC,5}//重启


};

四、编译+下载

点击编译后，0 error,0 warning

小熊派连接在电脑上，代码下载到开发板

五、连接硬件

1.将Cat.1的uart1_tx连接小熊派uart2_rx,cat.1的uart1_rx连接小熊派uart2_tx;Gnd连Gnd;

注意：一定要连接GND哦，需要共地的。

2.调试

此时，我们进行最后一次调试；将小熊派串口1用作串口打印，打开串口调试助手，查看运行状态（在每次发送指令后进行printf()打印相应信息）。

附件中包含CubeMX工程、MDK工程

下一步，打算将此设备接入华为云IoTDA，更好的完成设备管理