STM32F103RCT6+ESP8266极简MQTT实战：5分钟实现云端温湿度监控与LED控制

在创客比赛和毕业设计中，快速验证物联网原型的能力往往决定项目成败。今天分享的这套方案，能让初学者在5分钟内完成从传感器数据采集到云端可视化的全流程。我们选用STM32F103RCT6作为主控，搭配ESP8266实现WiFi连接，通过MQTT协议与OneNET平台交互，最终实现温湿度数据上传和LED远程控制的双向通信。

1. 硬件准备与极简接线

1.1 硬件选型清单

• 主控芯片：STM32F103RCT6（正点原子Mini板）
• WiFi模块：ESP8266-01S（注意选择支持AT指令的固件版本）
• 传感器：DHT11温湿度模块（性价比首选）
• 执行器：普通LED灯（建议加220Ω限流电阻）

提示：ESP8266-01S有多个版本，确认模块背面印有"AI-Thinker"字样，这是兼容性最好的版本。

1.2 5线速接法

按照下表连接，可避免90%的硬件故障：

模块引脚	STM32连接点	注意事项
ESP8266 TX	PA3 (USART2_RX)	交叉连接
ESP8266 RX	PA2 (USART2_TX)	需电平转换
ESP8266 RST	PA4	可接普通IO
ESP8266 VCC	3.3V	绝对禁止接5V
ESP8266 GND	GND	共地必要
DHT11 DATA	PA6	上拉4.7K电阻
DHT11 VCC	3.3V
DHT11 GND	GND
LED阳极	PD2	串联电阻
LED阴极	GND

// 硬件初始化关键代码（STM32CubeMX生成）
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart) {
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(huart->Instance == USART2) { // ESP8266通信串口
    __HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  }
}

2. OneNET平台闪电配置

2.1 三分钟创建MQTT设备

1. 登录OneNET控制台，进入多协议接入→MQTT旧版
2. 点击添加产品，产品类别选择"智能家居"
3. 创建设备时记录三个关键参数：
   • PRODUCT_ID（产品ID）
   • DEVICE_ID（设备ID）
   • AUTH_INFO（鉴权信息）

2.2 数据可视化配置

在应用管理中创建新应用，添加两个组件：

1. 折线图组件：
   • 数据流名称：temperature和humidity
   • 刷新间隔：10秒
2. 开关组件：
   • 数据流名称：led_ctrl
   • 开指令：LED_ON
   • 关指令：LED_OFF

注意：平台地区选择"南京"时，服务器地址应为183.230.40.39，端口6002

3. 代码魔改要点

3.1 必须修改的三大文件

wifi.h中配置热点信息：

#define SSID "Your_WiFi_SSID"  // 2.4GHz网络
#define PASS "Your_Password"   // 避免特殊字符

mqtt.h中填写平台凭证：

#define PRODUCTID "你的产品ID" 
#define DEVICEID "你的设备ID"  
#define AUTHENTICATION "你的鉴权码"

mqtt.c中确认服务器地址：

sprintf(ServerIP,"%s","183.230.40.39"); 
ServerPort = 6002;  // 南京节点端口

3.2 数据上传逻辑优化

修改timer2.c中的定时器中断，精简数据上传格式：

void TIM2_IRQHandler(void) {
  if(DHT11_Read_Data(&temperature, &humidity) == SUCCESS) {
    char payload[128];
    sprintf(payload, "{\"temperature\":%.1f,\"humidity\":%.1f}", 
            temperature, humidity);
    MQTT_Publish("$dp", payload); // OneNET特定主题
  }
}

4. 故障闪电排查指南

4.1 WiFi连接失败

• 现象：串口打印WIFI DISCONNECT
• 解决方案：
  1. 确认wifi.h中的SSID不含中文
  2. 检查路由器是否开启MAC过滤
  3. 尝试将ESP8266靠近路由器

4.2 MQTT服务器连接超时

• 现象：持续输出MQTT Connect Timeout
• 处理步骤：
  1. 用PC端MQTT客户端测试相同服务器地址
  2. 检查设备时间戳（NTP对时）
  3. 确认产品ID/设备ID无空格

4.3 数据上传但平台不显示

• 典型原因：数据流名称不匹配
• 快速验证：

# Linux下用mosquitto测试
mosquitto_pub -h 183.230.40.39 -p 6002 -t "$dp" -m "{\"temperature\":25.5}" -u "产品ID" -P "鉴权码" -i "设备ID"

最后分享一个实战技巧：在control.c中添加LED状态反馈机制，当收到云平台指令时，不仅控制LED，同时上报当前状态：

void LED_Control(uint8_t state) {
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, state);
  char ack[64];
  sprintf(ack, "{\"led_status\":\"%s\"}", state?"ON":"OFF");
  MQTT_Publish("$dp", ack); 
}