基于 W55MH32 与 OneNET 的手机 APP 远程控制及数据可视化实现

MQTT的工作原理围绕着三个核心部分：发布者（Publishers）、代理（Broker，也称服务器）和订阅者（Subscribers）。发布者负责发送消息到特定的主题（Topic），代理则接收这些消息并将其转发给所有订阅了该主题的订阅者。这种模式允许设备间异步通信，且设备不需要直接了解彼此的存在，从而降低了系统的复杂性。

W55MH32 是 WIZnet 推出的高性能以太网单片机。它采用高性能 Arm® Cortex-M3 内核，主频最高达 216MHz，内置 1024KB FLASH、96KB SRAM 。尤为突出的是，其搭载 WIZnet TCP/IP offload 引擎（TOE），集成全硬件 TCP/IP 协议栈、MAC 及 PHY ，还配备 32KB 独立以太网收发缓存，供 8 个硬件 socket 使用，是真正的All-in-One解决方案。

2 项目环境

2.1 硬件环境

W55MH32Q-EVB
网络连接线
杜邦线若干
交换机或路由器
DHT11温湿度传感器、LDE灯

2.2 软件环境

OneNET物联网开放平台。
HBuilder X
WIZ UartTool V1.0串口助手
例程链接：w5500.com/w55mh32.html

3.硬件连接和方案

3.1 方案图示

3.2 硬件连接

LED_正极 ---> W55MH32_GPIOA0

DHT11_OUT ---> W55MH32_GPIOA6

4 MQTT连接OneNET云平台收发数据流程

注册账号在这里不进行赘述，下面我们看如何建立物模型。

4.1 准备阶段

创建产品和添加物模型：登录OneNET物联网平台，创建产品并在产品下添加以下物模型功能。

创建设备：在刚刚创建的产品下创建相应设备。

4.2 设备详情

设备详情：在设备详情页中可以查看设备密钥和设备ID等重要信息。

4.3 token密钥生成

设备与 OneNet 平台通信时，Token 作为身份凭证用于安全认证。需使用 Token 生成工具：

[OneNET Token 生成工具文档](文档中心)

1.res字段：products/{产品id}/devices/{设备名}，key为设备级key。将{产品id}替换成自己产品的id，{设备名}替换成自己的设备名。

2.et字段：填写访问过期的时间。可以在此网站获取时间戳(Unix timestamp)转换工具 - 在线工具。

3.key字段：填写自己的设备的密钥。

4.填写完成后点击generate即可得到token密钥

4.4 连接、订阅和发布消息

订阅主题：$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set

订阅主题响应：$sys/iP20B5FpF6/d2/thing/property/set_reply

发布主题：$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post

发布主题响应：$sys/iP20B5FpF6/d2/thing/property/post/reply

pid是product_id的简称，即产品ID。

接着我们可以使用上面记录的连接参数进行连接，当连接成功后，订阅上面的订阅主题。并通过发布主题上报物模型数据。

在OneNET平台，如果产品创建阶段选择的数据格式为OneJSON格式时，接收和发送数据格式都会遵守下面这个格式：

```c

{

  "id": "123",

  "version": "1.0",

  "params": {

  "temperature":"30.5"

  }

}

```

id：值为"123"，这是一个唯一的标识符；params是一个包含设备属性数据的对象用于上报物模型数据；version：值为 "1.0"，表示该消息所遵循的协议版本。

5 例程修改

5.1 MQTT相关例程修改

找到do-mqtt.c文件，把上述中的参数更换为自己OneNet的参数，这些参数我们在上面都有讲到，可以自行替换。

// 定义MQTT连接参数结构体并初始化
mqttconn mqtt_params = {
    .mqttHostUrl = "mqtts.heclouds.com",      // MQTT服务器的URL地址
    .server_ip = {0,},                        // 服务器IP地址（此处未使用，保留默认值）
    .port = 1883,                             // 连接端口号，1883为MQTT默认非加密端口
    .clientid = "D2",                         // MQTT客户端ID，需保持唯一性
    .username = "ifs7ax90qJ",                 // MQTT用户名，通常为产品ID
    .passwd = "vers=md5&sign=YT2N73HSjmyy%2BbQEFMDjMw%3D%3D", // 用户密码，包含签名认证信息
    .pubtopic = "$sys/ifs7ax90qJ/D2/thing/property/post",        // 发布属性数据的主题
    .pubtopic_reply = "$sys/ifs7ax90qJ/D2/thing/property/post/reply", // 属性数据发布响应主题
    .subtopic = "$sys/ifs7ax90qJ/D2/thing/property/set",         // 订阅属性设置的主题
    .subtopic_reply = "$sys/ifs7ax90qJ/D2/thing/property/set_reply", // 属性设置响应主题
    .pubQoS = QOS0,                        // 发布消息的服务质量等级（0：最多一次）
    .willtopic = "/wizchip/will",          // 遗嘱消息主题，客户端异常断开时发布
    .willQoS = QOS0,                       // 遗嘱消息的服务质量等级
    .willmsg = "wizchip offline!",         // 遗嘱消息内容
    .subQoS = QOS0,                        // 订阅消息的服务质量等级
};

数据上报部分代码修改：下方代码包含了上报到服务器物模型的数据以及标识符，标识符要与服务器物模型相同，数值为本地传感器采集到的数据，由单片机进行处理，然后把本地数据变量及设备状态填写到对应位置，就可以把本地数据上传到服务器

/**
 * @brief 生成包含传感器数据和设备状态的JSON格式字符串
 * 
 * 该函数将温度、湿度传感器数据以及LED引脚状态格式化到JSON字符串中，
 * 用于数据传输或存储。函数会先进行参数合法性检查，确保缓冲区有效且足够大。
 * 
 * @param json_buf [out] 用于存储生成的JSON字符串的缓冲区指针
 * @param buf_len  [in]  缓冲区的长度，单位为字节
 * 
 * @return int 生成结果：1表示成功，0表示失败
 */
static int generate_sensor_json(char *json_buf, uint16_t buf_len) {
    
    if (json_buf == NULL || buf_len < 256) {
        return 0;  
    }
    sprintf(json_buf,
            "{\"id\":\"123\",\"version\":\"1.0\",\"params\":{"
            "\"temp\":{\"value\":%d},"          // 填充温度数据
            "\"humi\":{\"value\":%d},"          // 填充湿度数据
            "\"LED\":{\"value\":%s}"            // 填充LED状态
            "}}",
            temp,                               // 温度数据变量
            humi,                               // 湿度数据变量
            GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) ? "true" : "false");

    return 1;  // JSON字符串生成成功，返回成功状态
}

命令下发部分代码修改：如果想在远端控制本地的设备我们可以在单片机中加入解析json数据的代码，然后在服务器下发指令，达到相应的效果。此段代码为解析服务器解析下发的指令，可以根据服务器下发指令是开灯还是关灯来操作本地的LED，如果想在服务器操作其他本地器件，则可根据上述代码进行添加。

/**
 * @brief 解析云端下发的JSON格式控制指令
 * @param msg 云端发送的JSON格式字符串
 * @note 该函数负责解析JSON消息中的控制指令（如LED开关），
 *       执行相应硬件操作，并向云端返回处理结果
 */
void json_decode(char *msg) {
  int ret;                         // 函数返回值，用于判断MQTT发布是否成功
  char replymsg[128] = {0};        // 存储回复云端的JSON消息
  cJSON *id = NULL;                // JSON消息中的"id"字段（用于消息匹配）
  cJSON *jsondata = NULL;          // 解析后的根JSON对象
  cJSON *params = NULL;            // JSON消息中的"params"字段（参数集合）
  cJSON *LED = NULL;               // "params"中的"LED"控制参数
  
  // 解析JSON字符串，将其转换为cJSON对象
  jsondata = cJSON_Parse(msg);
  if (jsondata == NULL) {          // 解析失败处理
    printf("json parse fail.\r\n");
    return;
  }

  // 提取JSON中的关键字段
  id = cJSON_GetObjectItem(jsondata, "id");         // 获取消息ID（用于回复时匹配）
  params = cJSON_GetObjectItem(jsondata, "params"); // 获取参数对象
  LED = cJSON_GetObjectItem(params, "LED");         // 获取LED控制参数

                     // 处理LED控制命令
  if(LED->valueint)  // 若LED参数值为非0（通常表示"开启"指令）
  {
    led1_on();              // 调用LED开启函数
    printf("led on\r\n");   // 打印调试信息
  }
  else                      // 若LED参数值为0（通常表示"关闭"指令）
  {
    led1_off();            // 调用LED关闭函数
    printf("led off\r\n"); // 打印调试信息
  }

                          // 构建并发送对云端的回复
  pubmessage.qos = QOS0;  // 设置回复消息的QoS等级为0（最多一次）
  
                          // 格式化回复消息：包含原消息ID、状态码200（成功）和提示信息
  sprintf(replymsg, "{\"id\":\"%s\",\"code\":200,\"msg\":\"success\"}",
          id->valuestring);
  printf("reply:%s\r\n", replymsg);          // 打印回复内容（调试用）
  
  pubmessage.payload = replymsg;             // 设置MQTT消息负载为回复内容
  pubmessage.payloadlen = strlen(replymsg);  // 设置负载长度

                              // 向云端指定主题发布回复消息
  ret = MQTTPublish(&c, mqtt_params.subtopic_reply, &pubmessage);
  if (ret != SUCCESSS) {      // 发布失败处理
    s_run_status = MQTT_ERR;  // 更新系统状态为MQTT错误
  } else {                    // 发布成功处理
    
    printf("publish:%s,%s\r\n\r\n", mqtt_params.subtopic_reply,// 打印发布成功信息（调试用）
           (char *)pubmessage.payload);
  }

  cJSON_Delete(jsondata);  // 释放cJSON对象占用的内存，防止内存泄漏
}

5.2 温湿度数据采集部分代码添加

添加humiture.c及其.h文件以达到采集温湿度数据的目的，具体代码如下：

#include "humiture.h"
#include "delay.h"
#include "w55mh32_gpio.h"

/**
 * @brief 初始化DHT11温湿度传感器
 * @return 0:初始化成功 1:初始化失败
 */
uint8_t DHT11_Init(void)
{	 
 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;	
 	
 	// 使能GPIOA时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	 
 	
 	// 配置PA6引脚为推挽输出
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;				 
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);				 
 	
 	// 初始化为高电平
 	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);						 
			    
 	// 发送复位信号并检测传感器响应
	DHT11_Rst();  
	return DHT11_Check();
} 

/**
 * @brief 向DHT11发送复位信号
 */
void DHT11_Rst(void)	   
{                 
	DHT11_IO_OUT(); 	// 设置引脚为输出模式
	DHT11_DQ_OUT(0); 	// 拉低总线至少18ms
	delay_ms(20);    	
	DHT11_DQ_OUT(1); 	// 释放总线
	delay_us(30);     	// 等待30us
}

/**
 * @brief 检测DHT11的响应信号
 * @return 0:检测到响应 1:未检测到响应
 */
uint8_t DHT11_Check(void) 	   
{   
	uint8_t retry=0;
	DHT11_IO_IN(); 	// 设置引脚为输入模式
	
    // 等待DHT11拉低总线
    while (DHT11_DQ_IN && retry < 100)
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};	 
	if(retry >= 100) return 1;	// 超时未响应
	
	else retry = 0;
	
    // 等待DHT11释放总线
    while (!DHT11_DQ_IN && retry < 100)
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};
	if(retry >= 100) return 1;	// 超时未释放
	
	return 0;	// 检测成功
}

/**
 * @brief 从DHT11读取一个位
 * @return 读取到的位值(0或1)
 */
uint8_t DHT11_Read_Bit(void) 			 
{
 	uint8_t retry=0;
 	
 	// 等待总线拉高
	while(DHT11_DQ_IN && retry < 100)
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	}
	
	retry=0;
	
	// 等待总线拉低
	while(!DHT11_DQ_IN && retry < 100)
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	}
	
	// 延迟40us判断数据位
	delay_us(40);
	if(DHT11_DQ_IN) return 1;	// 高电平为1
	else return 0;		       // 低电平为0
}

/**
 * @brief 从DHT11读取一个字节
 * @return 读取到的字节数据
 */
uint8_t DHT11_Read_Byte(void)    
{        
	uint8_t i, dat;
	dat = 0;
	
	// 循环读取8位数据
	for (i = 0; i < 8; i++) 
	{
		dat <<= 1; 	// 左移一位
		dat |= DHT11_Read_Bit();	// 或上读取到的位
	}						    
	return dat;
}

/**
 * @brief 从DHT11读取温湿度数据
 * @param temp: 存储温度数据的指针
 * @param humi: 存储湿度数据的指针
 * @return 0:读取成功 1:读取失败
 */
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp, uint8_t *humi)    
{        
 	uint8_t buf[5];	// 存储读取到的5字节数据
	uint8_t i;
	
	// 发送复位信号并检测响应
	DHT11_Rst();
	if(DHT11_Check() == 0)
	{
		// 读取5字节数据
		for(i = 0; i < 5; i++)
		{
			buf[i] = DHT11_Read_Byte();
		}
		
		// 校验数据(前4字节和等于第5字节)
		if((buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3]) == buf[4])
		{
			*humi = buf[0];	// 湿度整数部分
			*temp = buf[2];	// 温度整数部分
		}
	}
	else return 1;	// 读取失败
	
	return 0;	// 读取成功
}

#ifndef HUMITURE_H
#define HUMITURE_H
#include <stdint.h>
/**
 * @brief 配置DHT11数据引脚为输出模式
 *        通过操作GPIOA的CRL寄存器，将PA6配置为推挽输出模式(50MHz)
 *        输出模式下，CPU可以向传感器发送控制信号
 */
#define DHT11_IO_IN()  {GPIOA->CRL&=0XF0FFFFFF;GPIOA->CRL|=8<<24;}
#define DHT11_IO_OUT() {GPIOA->CRL&=0XF0FFFFF;GPIOA->CRL|=3<<24;} 
  
#define	DHT11_DQ_OUT(X)  GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_6, X)
#define	DHT11_DQ_IN  GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6)

uint8_t DHT11_Init(void);
uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp,uint8_t *humi);
uint8_t DHT11_Read_Byte(void);
uint8_t DHT11_Read_Bit(void);
uint8_t DHT11_Check(void);
void DHT11_Rst(void);   

#endif

6 HBuilder X

HBuilder X工程下载：

    *  链接: https://pan.baidu.com/s/1oIIr3oTnHG-we22AkLQu8w?pwd=6en9

    *   提取码：`6en9`

修改步骤：

1. 下载后导入HBuilder X。

2. 修改 `index.vue` 文件：

* 修改 Token：替换 const params = {

author_key: '', //用户密钥

version: '2022-05-01',

user_id: '', //用户ID

} 中的author_key和user_id即可生成用户 Token。

* 修改产品 ID 和设备名：在 `url` 中替换 `product_id` 和 `device_name` 参数为实际值。

3. 修改完毕后即可通过HBuilder X自带的发行功能对文件进行打包，打包成APP。

7 功能验证

打开手机APP可以看到APP成功获取OneNET平台的数据

通过手机APP下发命令，串口助手端打印相应执行信息，命令下发成功。

8 总结

本文详细介绍了手机APP通过OneNET云平台获取W55MH32Q采集的传感器数据，并下发命令控制相应设备的功能。感谢大家的耐心阅读！如果您在阅读过程中有任何疑问，或者希望进一步了解这款产品及其应用，欢迎随时通过私信或评论区留言。我们会尽快回复您的消息，为您提供更详细的解答和帮助！

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