ESP8266串口和MQTT服务器消息互传（版本一） 单纯透传+保存WIFI账号信息

目标

制作一个ESP8266串口和MQTT相互透传的小WIFI，可用手机修改其连接的路由器，由此该模块可以任意加载到各种串口传输的单片机上，完成硬件到云端的传输。

1 实物图

2 MQTT网页测试客户端

链接：https://pan.baidu.com/s/1th4U0_nC3FOnvusPokYSGQ
提取码：j7fm

3 ESP8266硬件程序烧录代码

//----------------------------------------------------------------------------------------//
//-----------------------------------程序功能-----------------------------------------//
/*
总功能：  制作一个MQTT服务器和ESP8266串口互相传输消息的模块
如何使用：
1修改每个芯片的信息
1-1 修改每一个产品的ID
1-2 修改对应MQTT服务器配置信息
1-3 修改默认登陆WIFI的消息

2使用步骤
2-1 连接WIFI
     上电前5S内
     如果检测到超过2S的按键长按，进入配网模式，LED慢闪。配网成功后，自动记录WIFI的账号和密码。
     如果没有检测到超过2S的按键动作，5s后自动进入连接WIFi模式，，LED快闪，连接上次记录的WIFI。
2-2  连接MQTT服务器
     连接不成功，5S后重连。
     连接成功，等待服务器发送过来消息，或者将自己的串口收到的消息发送给MQTT服务器
2-3  按键功能预留
     按下按键，led亮
     离开按键，led灭
*/
//----------------------------------------------------------------------------------------//

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <math.h>
#include <EEPROM.h>
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

//----------------------------------------------------------------------------------------//
//-----------------------------------配置信息开始-----------------------------------------//
//----------------------------------------------------------------------------------------//
 // 产品唯一ID  微信分配
#define PRODUCT_ID "gh_e93c1b3098b9_cc8c4f4cd693972f"

// 默认连接WIFI账号密码
#define DEFAULT_STASSID "dongdong"//默认连接的路由器的名字  HUAWEI-H3VBKZ
#define DEFAULT_STAPSW  "dongdong"//默认连接的路由器的名字  13991320168

//通信服务器消息
#define MQTT_SEVER "www.dongvdong.top"
#define MQTT_PORT   1883
#define MQTT_USER  "dongdong"
#define MQTT_PASS  "dongdong"
#define MQTT_ID    PRODUCT_ID           // 使用产品ID充当服务器识别ID
#define MQTT_PUB_TOPIC  PRODUCT_ID"/s"  // 发布话题   产品ID+/s
#define MQTT_REC_TOPIC  PRODUCT_ID"/r"  // 接受话题   产品ID+/r

// led状态反转
bool ledState=0; 

// 配网
#define Smart_KEY  D2   //配网按键
#define Smart_LED  D4   //配网LED指示灯

//led控制按键中断
#define Use_LED D4      //控制LED
#define Use_KEY D2      //控制LED的按键

//-----------------------------------配置信息结束-----------------------------------------//

#define MAGIC_NUMBER 0xAA

struct config_type
{
  char stassid[32];
  char stapsw[64];
  uint8_t magic;
};
config_type config;

char sendmsg[100];// 发送话题

/***************************（1.1）按键LED函数（）*****************************/
// LED管脚口初始化
void LED_begin(){
    pinMode(Use_LED,OUTPUT);
    digitalWrite(Use_LED, LOW);

   pinMode(Use_KEY, INPUT);
   detachInterrupt(Use_KEY);
   attachInterrupt(Use_KEY, highInterrupt, RISING);
  }

// 高电平触发
void highInterrupt(){

     digitalWrite(Use_LED, LOW);
    detachInterrupt(Use_KEY);
    attachInterrupt(Use_KEY,  lowInterrupt,FALLING);

}  

// 低电平触发
void lowInterrupt(){

     digitalWrite(Use_LED, HIGH);
    detachInterrupt(Use_KEY);
    attachInterrupt(Use_KEY,  highInterrupt, RISING);
}

/**************************************************************/

/*************************（2） WIFI连接设置 *************************************/
/* 1连接WIFI  自动连WIFI接入网络*/
void setup_wifi() {

  WiFi.begin(config.stassid, config.stapsw);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
     ESP.wdtFeed();
     delay(200);
     ledState = !ledState;
     digitalWrite(Smart_LED, ledState);
     Serial.print("...");
  }
  Serial.println("\r\n--------------WIFi CONNECT!-------------\r\n");
  Serial.printf("SSID:%s\r\n", WiFi.SSID().c_str());
  Serial.printf("PSW:%s\r\n", WiFi.psk().c_str());

}
/**************************************************************************/

/*************************（3） 服务器连接设置 *************************************/
/* 2连接服务器   等待，直到连接上服务器*/
void reconnect() {//等待，直到连接上服务器
  while (!client.connected()) {//如果没有连接上

     Serial.println("Connect lost!");//连接失败

    if (client.connect(MQTT_ID+random(999999999),MQTT_USER,MQTT_PASS)) {//接入时的用户名，尽量取一个很不常用的用户名
       client.subscribe(MQTT_REC_TOPIC);//接收外来的数据时的intopic
       client.publish(MQTT_PUB_TOPIC,"hello world ");
       Serial.println("Connect sever succes!");//连接失败
    } else {
      Serial.println("failed, rc=");//连接失败
      Serial.print(client.state());//重新连接
      Serial.println(" try again in 5 seconds");//延时5秒后重新连接
      delay(5000);
    }
  }
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {//用于接收数据

   char  recmsg[length+1];
   for (int i = length-1; i >=0; i--) {
     recmsg[i]=(char)payload[i];
   }
   recmsg[length]='\0';
   Serial.println(recmsg); 

 // String str(recmsg); // char 转换String

}

/**************************************************************************/

/*************************（4） smartConfig配置 *************************************/

void smartConfig()
{

  Serial.println("Start smartConfig module");
  pinMode(Smart_LED, OUTPUT);
  digitalWrite(Smart_LED, 0);

  WiFi.mode(WIFI_STA);
  Serial.println("\r\nWait for Smartconfig");
  WiFi.stopSmartConfig();
  WiFi.beginSmartConfig();
  while (1)
 { 

    Serial.print(".");
    digitalWrite(Smart_LED, 0);
    delay(500);
    digitalWrite(Smart_LED, 1);
    delay(500);
    if (WiFi.smartConfigDone())
    {
      Serial.println("SmartConfig Success");

      strcpy(config.stassid, WiFi.SSID().c_str());
      strcpy(config.stapsw, WiFi.psk().c_str());

      Serial.printf("SSID:%s\r\n", WiFi.SSID().c_str());
      Serial.printf("PSW:%s\r\n", WiFi.psk().c_str());

      saveConfig();
      break;
    }

  }
}

/**************************************************************************/
/*******************************5 保存信息**************************************/

/*
 * 保存参数到EEPROM
*/
void saveConfig()
{
  Serial.println("Save config!");
  Serial.print("stassid:");
  Serial.println(config.stassid);
  Serial.print("stapsw:");
  Serial.println(config.stapsw);
  EEPROM.begin(1024);
  uint8_t *p = (uint8_t*)(&config);
  for (int i = 0; i < sizeof(config); i++)
  {
    EEPROM.write(i, *(p + i));
  }
  EEPROM.commit();
}
/*
 * 从EEPROM加载参数
*/
void loadConfig()
{
  EEPROM.begin(1024);
  uint8_t *p = (uint8_t*)(&config);
  for (int i = 0; i < sizeof(config); i++)
  {
    *(p + i) = EEPROM.read(i);
  }
  EEPROM.commit();
  //出厂自带
  if (config.magic != MAGIC_NUMBER)
  {
    strcpy(config.stassid, DEFAULT_STASSID);
    strcpy(config.stapsw, DEFAULT_STAPSW);
    config.magic = MAGIC_NUMBER;
    saveConfig();
    Serial.println("Restore config!");
  }
  Serial.println(" ");
  Serial.println("-----Read config-----");
  Serial.print("stassid:");
  Serial.println(config.stassid);
  Serial.print("stapsw:");
  Serial.println(config.stapsw);
  Serial.println("-------------------");
}

void waitKey()
{
  pinMode (Smart_LED, OUTPUT);
  pinMode (Smart_KEY, INPUT);
  digitalWrite(Smart_LED, 0);
  Serial.println(" press key 2s: smartconfig mode! \r\n press key <2s: connect  wifi!");

  char keyCnt = 0;
  unsigned long preTick = millis();
  unsigned long preTick2 = millis();
  int num = 0;
  while (1)
  {
    ESP.wdtFeed();
    if (millis() - preTick < 10 ) continue;//等待10ms
    preTick = millis();
    num++;
    if (num % 20 == 0)  //50*10=500ms=0.5s 反转一次
    {
      ledState = !ledState;
      digitalWrite(Smart_LED, ledState);
     // delay(1);
      Serial.print(".");
    }

    if (keyCnt >= 200 && digitalRead(Smart_KEY) == 1)
    { //按2S 进入一键配置
      keyCnt = 0;
      Serial.println("\r\n try to  begin smartConfig! \r\n");
      smartConfig();// 手机灵活设置WIFI
      break;
    }

      // 不按按键，自动连接上传WIFI
    if (millis() - preTick2 > 5 * 1000) {
        Serial.println("\r\n try to connect  wifi! \r\n");
      setup_wifi();
      break;
      }

    if (digitalRead(Smart_KEY) == 1){ keyCnt++;}
    else{keyCnt = 0;}
  }
  digitalWrite(Smart_LED, 0);
  pinMode (Smart_KEY, OUTPUT);
}

/**************************************************************************/

void serial_mqtt_sendmsg(){

    //-------------------Begin----------------------//
   //功能： 通过串口给MQTT服务器发送数据

      if(Serial.available()>0){
      delay(100);
      String  comdata = Serial.readString();
      Serial.print("Serial.readString:");

   //从串口缓存区中读取的整个字符串，直至检测到终止字符。
   //  char terminator = ',';
   //   String comdata =Serial.readStringUntil(terminator);
   //  Serial.print("Serial.readStringUntil: ");

      Serial.println(comdata);
      while(Serial.read()>= 0){}

       char charBuf[100];
       comdata.toCharArray(charBuf, 100) ;
       client.publish(MQTT_PUB_TOPIC,charBuf);
      comdata = "";
    }
    //-------------------End----------------------//

  }

//初始化函数
void setup() {//初始化程序，只运行一遍
     Serial.begin(9600);//设置串口波特率（与烧写用波特率不是一个概念）
     loadConfig();// 读取信息
     waitKey();
     delay(5000);
     client.setServer(MQTT_SEVER, MQTT_PORT);//端口号
     client.setCallback(callback); //用于接收服务器接收的数据
     LED_begin();//设置LED模式
}

//  循环主函数
void loop() {//主循环
   if(WiFi.status() == WL_CONNECTED){
//  初始化连接
   reconnect();//确保连上服务器，否则一直等待。
//  订阅话题等待
   client.loop();//MUC接收数据的主循环函数。
//  将串口数据发送给服务器
    serial_mqtt_sendmsg();

   }
   else
   {
     Serial.println("wifi fail!");
     setup_wifi() ;
    }

    }