小熊派RT-Thread IoT项目 - STM32L431 + ESP8266 + 华为云

📋 项目简介

这是一个基于STM32L431微控制器和RT-Thread实时操作系统的IoT项目，通过ESP8266 WiFi模块连接华为云IoT平台，实现传感器数据采集、LCD显示、按键控制和云端数据上报功能。

专注于RT-Thread实时操作系统的开发与应用，提供高效的嵌入式解决方案，适用于物联网、智能硬件等多领域。

🚀 主要特性

• 实时操作系统: 基于RT-Thread RTOS，支持多线程并发处理
• WiFi连接: 通过ESP8266模块实现WiFi网络连接
• 云平台集成: 支持华为云IoT平台MQTT协议数据上报
• 传感器支持: 集成BH1750光照传感器数据采集
• 人机交互: LCD显示屏 + 按键控制界面
• 模块化设计: 清晰的代码结构，易于扩展和维护

🛠️ 硬件平台

主控制器

• MCU: STM32L431RCT6 (ARM Cortex-M4, 256KB Flash, 64KB RAM)
• 时钟: 80MHz主频
• 低功耗: 支持多种低功耗模式

外设模块

• WiFi模块: ESP8266 (AT指令控制)
• 显示屏: LCD显示模块 (SPI接口)
• 传感器: BH1750光照传感器 (I2C接口)
• 按键: 支持按键事件处理
• LED: 状态指示灯控制

通信接口

• UART: 调试串口 + ESP8266通信
• I2C: 传感器数据读取
• SPI: LCD显示控制
• GPIO: LED控制和按键检测

📁 项目结构

RT-Thread-PRJ/
├── Core/                          # STM32 HAL库核心文件
│   ├── Inc/                       # 头文件
│   └── Src/                       # 源文件
├── STM32CubeIDE/                  # 项目主要代码
│   ├── CODE/                      # 业务逻辑代码
│   │   ├── AT_code.c/h           # ESP8266 AT指令和华为云连接
│   │   ├── code.c/h              # 主要业务逻辑和线程管理
│   │   ├── E53_SC1.c/h           # BH1750传感器驱动
│   │   └── key.c/h               # 按键处理
│   ├── LCD/                       # LCD显示驱动
│   ├── ebtn/                      # 按键库
│   └── Debug/                     # 编译输出
├── RT-Thread/                     # RT-Thread配置
├── Drivers/                       # STM32驱动库
└── Middlewares/                   # RT-Thread中间件

⚙️ 功能模块

1. 多线程架构

• LED线程: LED状态控制和闪烁
• UART线程: 串口数据处理和调试输出
• ESP线程: WiFi连接和云端数据上报
• E53线程: 传感器数据采集
• LCD线程: 显示界面更新

2. 华为云IoT集成

• MQTT协议连接华为云IoT平台
• 支持设备属性数据上报
• 自动重连和错误处理
• 灵活的JSON数据格式

3. 传感器数据采集

• BH1750光照传感器数据读取
• 实时数据采集和处理
• 数据格式化和云端上报

4. 人机交互

• LCD实时显示系统状态
• 按键控制LED开关
• 串口调试信息输出

🔧 快速开始

环境要求

• IDE: STM32CubeIDE 1.19.0+
• 编译器: ARM GCC
• 调试器: ST-Link V2/V3
• 操作系统: Windows/Linux/macOS

硬件连接

STM32L431 连接说明:
├── ESP8266 (UART)
│   ├── TX -> PA2 (LPUART1_TX)
│   └── RX -> PA3 (LPUART1_RX)
├── BH1750 (I2C)
│   ├── SDA -> PB7 (I2C1_SDA)
│   └── SCL -> PB6 (I2C1_SCL)
├── LCD (SPI)
│   ├── MOSI -> PA7 (SPI1_MOSI)
│   ├── SCK -> PA5 (SPI1_SCK)
│   └── CS -> PA4 (SPI1_NSS)
└── LED -> PC13

安装教程

1. 克隆项目 点击仓库首页下载ZIP或克隆仓库

2. 配置华为云参数 编辑 STM32CubeIDE/CODE/AT_code.c 文件中的配置:

// ========================================
// 华为云IoT平台配置参数 - 用户自定义区域
// ========================================
// WiFi配置
#define WIFI_SSID                   "Your_WiFi_Name"
#define WIFI_PASSWORD               "Your_WiFi_Password"

// 华为云配置
#define HUAWEI_CLOUD_MQTT_HOST      "your_mqtt_host"
#define HUAWEI_CLOUD_USERNAME       "your_device_id"
#define HUAWEI_CLOUD_PASSWORD       "your_device_secret"
#define HUAWEI_CLOUD_SERVICE_ID     "your_service_id"

3. 编译和下载

• 使用STM32CubeIDE打开项目
• 编译项目 (Ctrl+B)
• 下载到开发板 (F11)

📊 使用说明

1. 系统启动

• 连接串口调试工具 (115200, 8N1)
• 上电启动，观察系统初始化日志
• 等待WiFi连接和华为云MQTT连接成功

2. 数据上报

系统自动采集光照传感器数据并上报到华为云：

// 上报光照数据
int light_value = (int)ReadData.Lux;
HuaweiCloud_ReportAny_RAW("light", "d", &light_value);

// 上报LED状态
int led_status = HAL_GPIO_ReadPin(E53_SC1_LED_GPIO_Port, E53_SC1_LED_Pin);
HuaweiCloud_ReportAny_RAW("LED", "d", &led_status);

3. 按键控制

• 按下按键可以控制LED开关状态
• LED状态变化会自动上报到华为云平台

📈 数据格式

上报数据格式 (JSON)

{
  "services": [
    {
      "service_id": "RTT_LED",
      "properties": {
        "light": 1234,
        "LED": 1,
        "temperature": 25.6
      }
    }
  ]
}

支持的数据类型

• 整数: HuaweiCloud_ReportAny_RAW("LED", "d", &led_value)
• 浮点数: HuaweiCloud_ReportAny_RAW("temp", "f", &temperature)
• 字符串: HuaweiCloud_ReportAny_RAW("status", "s", status_string)

🔍 调试信息

系统提供详细的串口调试信息:

已启动 WiFi 线程!!!
BH1750 初始化成功
光照强度: 1234 lux
MQTT连接成功
数据上报完成

📈 性能指标

• 系统响应时间: < 100ms
• 数据上报频率: 1秒/次 (可配置)
• 内存使用: ~32KB RAM
• 功耗: 待机 < 10mA, 工作 < 50mA

🛠️ 软件架构

线程架构

RT-Thread 调度器
├── LED线程 (优先级: 0)
├── UART线程 (优先级: 1)
├── ESP线程 (优先级: 2)
├── E53传感器线程 (优先级: 3)
└── LCD显示线程 (优先级: 4)

通信架构

STM32L431
├── LPUART1 -> ESP8266 (AT指令)
├── I2C1 -> BH1750传感器
├── SPI1 -> LCD显示屏
└── USART2 -> 调试串口

🤝 参与贡献

1. Fork 本仓库
2. 新建 Feat_xxx 分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
3. 提交代码 (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
4. 推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
5. 新建 Pull Request

📄 许可证

本项目采用 MIT 许可证 - 查看 LICENSE 文件了解详情

📞 反馈

• 问题反馈: 请在Issues中提交问题和建议

🙏 致谢

• RT-Thread - 实时操作系统
• STMicroelectronics - STM32 HAL库
• 华为云IoT - 云平台服务
• 小熊派开发板 - 硬件平台支持

🌟 特色功能

1. 模块化设计: 各功能模块独立，易于维护和扩展
2. 线程安全: 使用互斥锁保护共享资源，避免数据竞争
3. 错误处理: 完善的错误处理机制，提高系统稳定性
4. 配置简化: 用户只需修改几个核心参数即可适配不同项目
5. 调试友好: 丰富的调试信息输出，便于问题定位
6. 低功耗设计: 支持STM32L4系列的低功耗特性

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