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[嵌入式]【STM32F103精英板】使用ESP8266模组和OneOS高德云服务组件实现IP定位和天气预报

本文将介绍如何从零开始在STM32F103开发板上，通过连接ESP8266模组实现WiFi联网，以及使用OneOS高德云服务组件，最终实现根据公网定位当前大概位置，以及获取天气预报。

一、创建项目

如果你已经创建了OneOS项目，则可以跳过本节的内容，继续向下阅读。本节描述的是，还没有创建OneOS项目的情况下所需的操作。

1.1 下载OneOS代码

以使用码云主线代码为例，使用如下命令下载代码：

git clone https://gitee.com/cmcc-oneos/OneOS.git

1.2 安装OneOS-Cube

从OneOS官网，下载中心→工具下载页面：https://os.iot.10086.cn/download/tool

下载OneOS-Cube。

下载完成后，参考官网开发文档→OneOS-Cube环境搭建，完成OneOS Cube鼠标右键菜单添加：

https://os.iot.10086.cn/doc/quick_start/setup_env/oneos_cube.html

或者解压OneOS-Cube压缩包后，直接右击鼠标使用管理员权限运行“_添加右键菜单@以管理员身份运行.bat”，也可以完成鼠标邮件OneOS Cube菜单的添加。

1.3 创建OneOS项目

OneOS源码中，预留了projects目录，可以用于创建项目、存放项目相关文件。

按照如下步骤，在OneOS源码基础上创建项目：

  1. 在OneOS源码的projects子目录，鼠标右键“OneOS Cube”，打开命令行窗口；
  2. 在命令行窗口中，输入project.bat命令并回车，开始创建项目界面；
  3. 在创建项目界面中，上下移动光标到SUB MODEL回车，进入开发板选择菜单；
  4. 在开发板选择菜单中，上下移动光标选择stm32f103zet6-atk-elite，按空格选中；
  5. 按S保存开发板配置，按ESC退出开发板选择界面；

退出前，配置界面如下：

oneos_cube_project.png

project交互命令执行完成后，将会根据开发板的项目模板创建项目，命令行窗口中会看到一些日志输出，projects子目录中将会创建一个名为 stm32f103zet6-atk-elite 的新目录。

这里我使用的是万藕精英STM32F103开发板，因此选择的是stm32f103zet6-atk-elite。

二、配置项目

2.1 申请高德API Key

高德开放平台：https://developer.amap.com/

按照如下步骤申请高德API Key：

  1. 注册高德开发者账号；
  2. 在控制台→应用管理页面，创建新应用；
  3. 在应用管理页面，为刚刚创建的应用添加Key；

成功申请到的API Key查看如下图所示：

amap_api_key.png

2.2 配置高德云服务组件

按照如下步骤配置高德云服务组件：

  1. 跳转到stm32f103zet6-atk-elite 子目录下，输入 menuconfig 命令并回车，打开项目配置界面；
  2. 进入 (Top) → Components→ Cloud→ Amap 配置界面；
  3. 空格 amap-web-service: Amap web service component，打开高德云服务组件配置；
  4. 移动光标到 Config Amap web service API Key，回车弹出文本框填入刚刚申请的API KEY；
  5. 移动光标到 Enable Amap IP location test command，空格启用IP定位服务测试命令；
  6. 移动光标到 Enable Amap weather info test command，空格启用天气服务测试命令；
  7. 按S键保存配置，弹出保存路径框，不用修改，保持 .config；
  8. 按Q键退出；

退出前，配置界面如下所示：

amap_config.png

2.3 配置MoLink组件

按照如下步骤配置MoLink组件：

  1. 继续输入menuconfig命令，打开项目配置界面；
  2. 进入 (Top) → Components→ Network→ Molink 配置界面；
  3. 按空格，打开Enable IoT modules suport配置，下方会多出几条配置项；
  4. 继续进入 Modules → WiFi Modules Support 配置界面；
    1. 空格打开ESP8266 打开配置后，进入ESP8266 Config配置界面；
    2. 光标默认在 Enable ESP8266 Module Object Auto Create，空格启用该选项；
      1. 下方会多出一个选中的 Enable ESP8266 Module Auto Connect 选项；
      2. 这样会在启动时，自动创建module，并根据配置连接WiFi热点；
    3. 移动光标到 ESP8266 Interface Device Name，回车，修改为uart3；
    4. 移动光标到 ESP8266 Interface Device Rate，回车，修改为9600；
    5. 移动光标到 ESP8266 Connect AP SSID，回车，输入实际热点名称，例如test；
    6. 移动光标到 ESP8266 Connect AP Password，回车，输入实际的热点密码，例如12345678；
    7. 移动光标到 Enable ESP8266 Module BSD Socket Operates，空格选中；
  5. 按S保存，Q退出；

退出前，配置界面如下所示：

esp8266_config.png

2.4 配置开发板UART3及相关DMA通道

上一小节中，ESP8266设备选择**配置为uart3。**这是因为万藕精英版STM32F103开发板的uart2默认连接的是RS485串口，不方便连接ESP8266模组。但OneOS项目模板默认没有启用UART3设备，本小节介绍如何为开发板配置UART3设备。

这里假设你已经安装了STM32 CubeMX、Beyond Compare，并且掌握了两个软件的基本操作。

首先，我们要用CubeMX启用UART3功能相关的引脚（可以开发板原理图和芯片手册，选择合适的引脚），以及相关的DMA通道。

按照如下步骤操作，启用开发板UART3及相关的DMA通道：

  1. 双击打开projects\stm32f103zet6-atk-elite\board\CubeMX_Config子目录的CubeMX_Config.ioc文件（如果成功安装了CubeMX的话，会自当使用CubeMX打开该文件）。

  2. 弹框提示有新的STM32Cube固件库可用，不用管他，点Continue继续；

  3. 在Pinout View中，找到PB10，点击，弹出下拉菜单中，选中UART3_TX；

  4. 类似的，将PB11选为UART3_RX，如下图所示；

    stm32_cube_config.png

  5. 展开左侧Connectivity菜单，点UART3，中间显示UART配置；

  6. Mode选择Asynchronous；

  7. Configuration中，点击DMA Settings页签，再点Add添加一条DMA设置；

    1. Select下拉选择UART3_RX，其他不用修改，如下图所示；

    stm32_cube_uart_config.png

  8. 点击NVIC Settings页签，勾选USART3 global interrupt的Enabled选项，如下图所示；

    stm32_cube_nvic_uart_config.png

  9. 点击顶栏Project Manager页，点击左侧Code Generator中，勾选Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file；

  10. 点右上角GENERATE CODE，开始生成代码；

  11. 代码生成完成后，弹出对话框，点Close关闭，继续关闭CubeMX；

这里CubeMX修改配置、生成代码之后，CubeMX_Config子目录下会部分：

  • 多出一个MDK-ARM，OneOS项目用不到，不用关注；
  • Src子目录中的部分文件会更新，可以通过git status查看是哪些文件，使用 git diff 查看变更情况；

然后，需要修改projects\stm32f103zet6-atk-elite\board\peripherals.c文件，添加uart3和dma_usart3_rx的HAL设备定义。

具体添加的代码内容如下（和uart2、hdma_usart2_rx类似）：

extern UART_HandleTypeDef huart3;
OS_HAL_DEVICE_DEFINE("UART_HandleTypeDef", "uart3", huart3);

extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart3_rx;
OS_HAL_DEVICE_DEFINE("DMA_HandleTypeDef", "dma_usart3_rx", hdma_usart3_rx);

至此，UART3及相关DMA配置完成。

三、编译项目

3.1 生成Keil项目

CubeMX命令行中，跳转到projects\stm32f103zet6-atk-elite子目录后，使用如下命令生成Keil项目文件：

scons --ide=mdk5

这个命令会以template.uv* 为模板，生成 project.uv* 文件。

3.2 编译Keil项目

使用Keil打开project.uvprojx文件。

可以直接点击“Build”图标进行编译。

3.3 修改编译器设置

由于我用的是 Keil μVision V5.37.0.0 ，里面带的编译器是 armclang V6.18，直接编译有如下报错：

Build started: Project: project
*** Target 'oneos' uses ARM-Compiler 'Default Compiler Version 5' which is not available.
*** Please review the installed ARM Compiler Versions:
   'Manage Project Items - Folders/Extensions' to manage ARM Compiler Versions.
   'Options for Target - Target' to select an ARM Compiler Version for the target.
*** Build aborted.
Build Time Elapsed:  00:00:01

因此需要修改编译器配置。

按照如下步骤，在Keil中修改OneOS项目的编译器设置：

  1. 左侧Project视图里，鼠标右键oneos，弹出“Options for Target ‘oneos’”界面；
  2. Target标签页，ARM Compiler选择“Use default compiler version 6”；
  3. 点击中间的OK按钮，确认修改；

这样项目的编译器设置就修改完成了。

3.4 解决编译问题

再次编译，又有如下报错：

Build started: Project: project
*** Using Compiler 'V6.18', folder: 'd:\Keil_v5\ARM\ARMCLANG\Bin'
Build target 'oneos'
ArmClang: error: unsupported option '--gnu'; did you mean '-fgnu'?
compiling http_application_api.c...
ArmClang: error: unsupported option '--gnu'; did you mean '-fgnu'?
compiling http_client.c...
ArmClang: error: unsupported option '--gnu'; did you mean '-fgnu'?
compiling http_form_data.c...
ArmClang: error: unsupported option '--gnu'; did you mean '-fgnu'?
compiling http_oneos_wrapper.c...
".\build\keil\Obj\project.axf" - 4 Error(s), 0 Warning(s).
Target not created.
Build Time Elapsed:  00:00:05

简单直接的解决方法是，使用文本编辑器打开project.uvprojx文件，找到 --gnu 所在行之后，整行删除，保存即可；

更好的解决方法是，在项目中用grep搜索到 --gnu 所在的SConscript文件，将其删除；

再次编译，又有如下报错：

Build started: Project: project
*** Using Compiler 'V6.18', folder: 'd:\Keil_v5\ARM\ARMCLANG\Bin'
Build target 'oneos'
compiling http_application_api.c...
../../components/net/protocols/http/httpclient-v1.1.0/oneos/http_oneos_wrapper.c(31): error: "SHELL_TASK_STACK_SIZE need more than 7168 bytes if use httpclient components in shell"
#error "SHELL_TASK_STACK_SIZE need more than 7168 bytes if use httpclient components in shell"
 ^
1 error generated.
compiling http_oneos_wrapper.c...
compiling http_form_data.c...
compiling http_client.c...
".\build\keil\Obj\project.axf" - 1 Error(s), 0 Warning(s).
Target not created.
Build Time Elapsed:  00:00:07

提示SHELL_TASK_STACK_SIZE太小了，这次需要修改SHELL_TASK_STACK_SIZE配置。

解决方法：

  1. 使用menuconfig命令，打开配置界面；
  2. 按/键，输入SHELL_TASK_STACK_SIZE，搜索该配置项，回车；
  3. 正常应该可以找到，位于 (Top) → Components → Shell 层级；
  4. 修改该配置值为8192，回车确认；
  5. 按S保存，Q退出；

四、下载固件

4.1 修改调试器设置

由于默认情况下生成OneOS Keil项目是ULINK调试器，而我实际使用的是一个基于CMSIS-DAP的DAPLink调试器，因此需要修改项目的调试器配置。

按照如下步骤，在Keil修改OneOS的调试器配置：

  1. 左侧Project视图里，鼠标右键oneos，弹出“Options for Target ‘oneos’”界面；
  2. Debug标签页，Use下拉菜单选择“CMSIS-DAP Debugger”（根据实际使用的选择）；
  3. 为了方便调试，最好开启下载后自动复位功能：
    1. 点刚刚Use下拉右侧的Settings按钮，弹出CMSIS-DAP Cortex-M Target Driver Setup界面；
    2. Flash Download标签页，勾选“Reset and Run”，点击OK保存配置；
  4. 点击OK保存配置；

4.2 连接调试器

这里需要参考开发板原理图，以及你的调试器实际的引脚情况。将调试器一端连接到PC，另一端连接到开发板的JTAG调试口。

4.3 下载到开发板

连接好调试器后，就可以烧录了。使用Keil的Download图标，或者F8快捷键，开始烧录。

五、准备模组

5.1 模组固件下载

安信可AT固件： https://docs.ai-thinker.com/固件汇总

版本：v1.7.1.0 AT Firmware

5.2 模组固件烧录

乐鑫官网，支持→相关下载→工具→Flash 下载工具：https://www.espressif.com.cn/zh-hans/support/download/other-tools

六、调试与测试

为了方便调试和测试，可以打开一些配置项，下面分别介绍。

6.1 使能网络调试命令（ifconfig、ping）

按照如下步骤配置串口原始数据打印选项：

  1. stm32f103zet6-atk-elite 子目录，输入 menuconfig 命令并回车，打开项目配置界面；
  2. 进入 (Top) → Components→ Network→ Molink→ Enable IoT modules support → Tools 配置页；
  3. 移动光标到 Enable AT module network debug functions，空格选中；
  4. 按S保存，按Q退出；

退出前，配置界面如下图：

molink_tools_config.png

启用该选项后，命令行中将会多出如下命令：

  • ifconfig命令，可用于查看当前网络状态；
  • ping命令，可用于测试与目标主机之间是否可达；

6.2 使能高德云服务测试命令

按照如下步骤配置高德云服务组件：

  1. stm32f103zet6-atk-elite 子目录，输入 menuconfig 命令并回车，打开项目配置界面；
  2. 进入 (Top) → Components→ Cloud→ Amap 配置界面；
  3. 移动光标到 Enable Amap IP location test command，空格启用IP定位服务测试命令；
  4. 移动光标到 Enable Amap weather info test command，空格启用天气服务测试命令；
  5. 按S键保存配置，按Q键退出；

退出前，配置如下图：

amap_config.png

启用该命令之后，命令行中会多出几个命令：

  • get_location命令，可以用于测试高德IP定位功能；
  • get_weather命令，可以用于测试高德天气服务功能；

get_location获取地区码：

get_location.png

get_weather获取实时天气：

get_weather_0.png

get_weather获取预报天气：

get_weather_1.png

6.3 设置串口驱动的接收缓冲区大小

测试过程种发现，有时候ESP8266会丢数据，再OneOS QQ群里大佬的建议下，修改了串口的接收缓冲区到2048之后，可以显著降低丢数据的可能性。

6.4 使能打印原始格式AT命令通信数据

如果想查看ESP8266模组和STM32F103之间的通信具体内容，可以打开Molink的“打印原始格式AT命令通信数据”选项。具体操作如下：

  1. stm32f103zet6-atk-elite 子目录，输入 menuconfig 命令并回车，打开项目配置界面；
  2. 进入 (Top) → Components→ Network→ Molink→ Enable IoT modules support → Parser 配置页；
  3. 移动光标到 Enable print RAW format AT command communication data，空格选中；
  4. 按S保存，按Q退出；

退出前，配置界面如下图：

molink_parser_config.png

启用该选项后，主控芯片与ESP8266模组之间的串口通信原始数据可以显示出来，方便定位问题。
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加:2022-09-25 23:18:15  更:2022-09-25 23:18:53 
 
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