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【免费开源】STM32 MQTT远程继电器网关4路智能开关物联网控制完整工程项目分享

news 2026/5/31 9:13:41

【免费开源】STM32 MQTT远程继电器网关4路智能开关物联网控制完整工程项目分享

一、项目背景

物联网时代，越来越多的家电、工业设备需要"远程一键开关"功能。本项目"基于 STM32 的 MQTT 远程继电器网关"使用 STM32F103 + W5500（或 ESP8266）+ 4 路继电器，构建一个标准的 MQTT 客户端，可以连接公开 Broker（如 EMQX、阿里云、OneNET、自建 Mosquitto），订阅控制主题、发布状态主题，将物理继电器纳入 MQTT 总线，秒级响应远端指令。

主要特性：

标准 MQTT 3.1.1 客户端，支持 QoS0/1；
支持 4 路继电器、4 路输入检测；
支持遗嘱消息（LWT），离线立即被云端感知；
通过 Web 端 / 微信小程序 / Home Assistant 都可以控制；
配置参数（WiFi、Broker、Topic）通过串口动态写入 Flash 保存。

二、系统流程图

三、硬件方案

设备	STM32 引脚
W5500/ESP	SPI1 / UART2
RELAY1~4	PB0~PB3
INPUT1~4	PA4~PA7
状态 LED	PC13
配置按键	PA0

四、核心代码

4.1 简化版 MQTT 报文打包

#include"mqtt.h"#include<string.h>staticintencode_remaining(uint8_t*p,intrl){inti=0;do{uint8_tb=rl&0x7F;rl>>=7;if(rl)b|=0x80;p[i++]=b;}while(rl);returni;}intMQTT_BuildConnect(uint8_t*out,constchar*cid,constchar*user,constchar*pwd,uint16_tkeep){uint8_t*p=out;*p++=0x10;uint8_tvar[256];intvi=0;/* protocol name */var[vi++]=0;var[vi++]=4;memcpy(var+vi,"MQTT",4);vi+=4;var[vi++]=4;/* version 3.1.1 */uint8_tflags=0xC2;/* user+pwd+cleanSession */var[vi++]=flags;var[vi++]=keep>>8;var[vi++]=keep&0xFF;/* payload */intcl=strlen(cid),ul=strlen(user),pl=strlen(pwd);var[vi++]=cl>>8;var[vi++]=cl&0xFF;memcpy(var+vi,cid,cl);vi+=cl;var[vi++]=ul>>8;var[vi++]=ul&0xFF;memcpy(var+vi,user,ul);vi+=ul;var[vi++]=pl>>8;var[vi++]=pl&0xFF;memcpy(var+vi,pwd,pl);vi+=pl;p+=encode_remaining(p,vi);memcpy(p,var,vi);p+=vi;returnp-out;}intMQTT_BuildPublish(uint8_t*out,constchar*topic,constchar*payload){uint8_t*p=out;*p++=0x30;inttl=strlen(topic),pl=strlen(payload);intrl=2+tl+pl;p+=encode_remaining(p,rl);*p++=tl>>8;*p++=tl&0xFF;memcpy(p,topic,tl);p+=tl;memcpy(p,payload,pl);p+=pl;returnp-out;}intMQTT_BuildSubscribe(uint8_t*out,uint16_tpid,constchar*topic,uint8_tqos){uint8_t*p=out;*p++=0x82;inttl=strlen(topic);intrl=2+2+tl+1;p+=encode_remaining(p,rl);*p++=pid>>8;*p++=pid&0xFF;*p++=tl>>8;*p++=tl&0xFF;memcpy(p,topic,tl);p+=tl;*p++=qos;returnp-out;}

4.2 主循环（基于 ESP8266 透传）

#include"main.h"#include"mqtt.h"#include<stdio.h>externUART_HandleTypeDef huart2;/* to ESP */staticvoiduart_send(constuint8_t*b,intn){HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t*)b,n,200);}staticvoidat_cmd(constchar*c){uart_send((uint8_t*)c,strlen(c));HAL_Delay(800);}voidRelay_Set(inti,inton){GPIO_TypeDef*p=GPIOB;uint16_tpin=GPIO_PIN_0<<i;HAL_GPIO_WritePin(p,pin,on?GPIO_PIN_SET:GPIO_PIN_RESET);}intmain(void){HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_USART2_UART_Init();/* ESP 进入透传 */at_cmd("AT+CWMODE=1\r\n");at_cmd("AT+CWJAP=\"my-wifi\",\"12345678\"\r\n");HAL_Delay(3000);at_cmd("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"broker.emqx.io\",1883\r\n");at_cmd("AT+CIPMODE=1\r\n");at_cmd("AT+CIPSEND\r\n");/* 发送 MQTT CONNECT */uint8_tbuf[128];intn=MQTT_BuildConnect(buf,"stm32gw01","user","pwd",60);uart_send(buf,n);HAL_Delay(500);/* SUBSCRIBE */n=MQTT_BuildSubscribe(buf,1,"cmd/relay/+",0);uart_send(buf,n);while(1){/* 在 UART2 接收中断里解析 PUBLISH 包，解析后调用 Relay_Set */HAL_Delay(100);/* 周期心跳 */staticuint32_tping=0;if(HAL_GetTick()-ping>20000){uint8_tpingreq[2]={0xC0,0x00};uart_send(pingreq,2);ping=HAL_GetTick();}}}