基于WiFi的網(wǎng)絡(luò)授時時鐘(帶實時天氣更新)STM32程序設(shè)計

ID:451980 · 發(fā)表于 2019-5-19 10:04

本方案采用的是MCU+AT指令的形式開發(fā)，MCU是大家比較熟悉的意法半導(dǎo)體公司STM32F103C8T6，WiFi模塊使用的是安信可ESP-12F，本方案是一個Demo設(shè)計，比較簡單，僅實現(xiàn)了功能，算是一個拋磚引玉吧！

先上視頻演示：https://v.youku.com/v_show/id_XN ... m=a2hzp.8244740.0.0

WiFi模塊資料鏈接：wiki點ai-thinker點com/esp8266

STM32F103C8芯片資料鏈接：https://www.stmicroelectronics.c ... 103c8.html#overview

硬件部分，由時鐘電路+WiFi模塊+MCU最小系統(tǒng)+OLED顯示屏+穩(wěn)壓電路+按鍵電路組成，這里采用時鐘電路是希望模塊在斷網(wǎng)后還能獲取一個比較精準(zhǔn)的時間，并且電路設(shè)計上增加了儲能電容可以在斷電一個月后保持時間數(shù)據(jù)不丟失，當(dāng)然這里也可以用STM32里面的RTC時鐘；OLED顯示屏采用的是裸屏設(shè)計，使整體電路板一體化效果好些；其他電路都是參考開發(fā)板or硬件手冊上設(shè)計的；硬件設(shè)計軟件采用的是 Altium Designer (13.0)，原理圖概略圖如下圖所示：

實物圖如下圖所示：（電路板是找廠家打樣的，元器件是純?nèi)斯な趾福?br />

軟件部分，由底層驅(qū)動+WiFi聯(lián)網(wǎng)+調(diào)用API接口并解析數(shù)據(jù)+OLED顯示組成；首先分析一波，這里面用到了MCU的USART、I2C*2、GPIO*2引腳資源，然后對應(yīng)去找相關(guān)類似的例程，既然已經(jīng)有輪子了，為何還要花時間去造輪子，當(dāng)然是直接改例程來的舒服。這里開發(fā)方式采用的是庫函數(shù)開發(fā)，用的是STM32的標(biāo)準(zhǔn)庫，對應(yīng)找到了OLED顯示屏的驅(qū)動資料、PCF8563的驅(qū)動資料、WiFi模組的驅(qū)動資料、按鍵輸入的驅(qū)動資料；將它們整合到一個工程里面，然后更改里面的引腳配置等，就完成了整個設(shè)計的底層驅(qū)動。

WiFi聯(lián)網(wǎng)，這里WiFi是設(shè)置成了STA模式（STA模式是啥，可自行問度娘），然后連接手機開的熱點（注意手機必須要能連接上公網(wǎng)，即我們常用的互聯(lián)網(wǎng)）。具體如何設(shè)置可以參考WiFi模塊的AT指令集，AT指令集在上面WiFi模塊資料里面有。手機開的WiFi熱點的賬號密碼需要事先知道，并寫入在程序里面，后續(xù)如果需要更改熱點的賬號密碼，就需要更改程序。

天氣和時間更新，即調(diào)用API接口并解析數(shù)據(jù)，這里用到了兩個API接口，第一個是心知天氣的天氣實況數(shù)據(jù)獲取，因為是免費版所以只能獲取到天氣現(xiàn)象和氣溫兩項數(shù)據(jù)；第二個是Nowapi的北京時間數(shù)據(jù)獲取。因為用到的兩個API接口是隸屬于兩個不同的服務(wù)器，所以程序上需要進行切換，連完這個服務(wù)器后需要斷開連另一個服務(wù)器，比較麻煩。后面我發(fā)現(xiàn)其實Nowapi里面就有天氣數(shù)據(jù)可以獲取，完全可以通過只連接這個服務(wù)器就實現(xiàn)天氣和時間數(shù)據(jù)的更新。實現(xiàn)方法參考下面的網(wǎng)址，寫比較詳細。

心知天氣：docs點seniverse點com/api/weather/now.html、服務(wù)器IP116.62.81.138（域名api.seniverse.com）、默認端口80

Nowapi：www點nowapi點com/api/life.time、服務(wù)器IP103.205.4.43（域名api.k780.com）、默認端口80

解析數(shù)據(jù)用的是比較簡單的方法，因為需要解析的數(shù)據(jù)量不大，所以并沒有移植cjson，直接用strtok函數(shù)硬解。

OLED顯示，OLED顯示用的是I2C接口，然后給的例程只有常用的標(biāo)點符號和26個英文字母的字庫，如果需要漢字還需要自己添加字庫，一般是用到什么漢字就添加什么漢字的字庫，然后用例程里面給的功能函數(shù)去實現(xiàn)顯示。

顯示屏資料：http://pan.baidu.com/s/1dFri9Vz

下圖是用到的所有.c文件（除庫函數(shù)之外）

bsp_usart1.c是用來串口調(diào)試使用，可以打印在電腦串口調(diào)試助手上顯示；bsp_SysTick.c是用來生成精準(zhǔn)的延時函數(shù)，用于I2C通訊等對時序敏感的接口；bsp_esp8266.c里面是對WiFi模塊的一些初始化配置和WiFi的功能函數(shù)；Common.c里面是一些輔助函數(shù)；test.c里面是實現(xiàn)WiFi配網(wǎng)應(yīng)用和API接口調(diào)用及解析；oled.c里面顯示屏的初始化配置和顯示功能函數(shù)；bsp_pcf8563.c里面是時鐘芯片的初始化配置和讀寫時間功能函數(shù)；bsp_key.c里面是按鍵的初始化配置、按鍵掃描功能函數(shù)和靜態(tài)內(nèi)容顯示函數(shù)；bsp_TiMbase.c里面是定時器函數(shù)，這里為什么用到定時器，因為一般天氣和時間數(shù)據(jù)刷新的頻率不會太快，這里設(shè)定的是5分鐘更新一次，那么這里就需要用到定時器。

注意：api點k780點com/?app=life.time&appkey=41298&sign=eb689df06015c995b73ae1f60c133a77&format=json ，里面的appkey=41298和sign=eb689df06015c995b73ae1f60c133a77，最好更換成自己的appkey和sign（網(wǎng)址上注冊賬號） "GET api點seniverse點com/v3/weather/now.json?key=SO0c3M39I7uTr9XjF&location=guangzhou&language=zh-Hans&unit=c\n"，里面的key=SO0c3M39I7uTr9XjF和location=guangzhou，最好換成自己的Key和城市（網(wǎng)址上注冊賬號）

單片機源程序如下:

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart1.h"
#include "bsp_SysTick.h"
#include "bsp_esp8266.h"
#include "test.h"
#include "oled.h"
#include "bsp_pcf8563.h"
#include "bsp_key.h"
#include "bsp_TiMbase.h"
/**
* @brief 主函數(shù)
* @param 無
* @retval 無
*/
int main ( void )
{
SysTick_Init(); //配置 SysTick 為 1ms 中斷一次
Delay_us(100000); //延時100ms等待電壓穩(wěn)定
/* 初始化 */
USARTx_Config(); //初始化串口1
ESP8266_Init(); //初始化WiFi模塊使用的接口和外設(shè)
Pcf8563_Gpio_Init(); //時鐘芯片初始化
Pcf8563_SetTime(); //設(shè)置初始時間
Key_GPIO_Config(); //按鍵初始化
OLED_Init(); //初始化OLED
OLED_Clear(); //清屏
BASIC_TIM_Init();
WIFI_Config_Show();
printf ( "\r\nWecome!\r\n" ); //打印測試?yán)烫崾拘畔?br />
ESP8266_StaTcpClient_UnvarnishTest(); //建立TCP/IP連接
while ( 1 );
}
/*********************************************END OF FILE**********************/