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一个月玩转物联网MQTT（杂记篇一）

news 2026/4/12 4:59:57

需求：
我希望在一个月内完成一个完整的物联网项目：基于 STM32 的倾角传感器采集角度数据，通过 4G 模块以 MQTT 协议上传到云端，最终在网页和手机端可视化展示多台设备的数据，用于仓库货架倾斜监控。

1、硬件选型与搭建

作为软硬通吃的研发人员，选型第一步，优先选成熟、易开发的方案：

倾角传感器，长沙湾流VALUER-SNX21V，精度高，支持蓝牙

4G 模块，移远 EC200S，内置 MQTT AT 指令，无需复杂移植，支持全网通

2、4G 模块 MQTT AT 指令通信

4G 模块（如 EC200S）支持 MQTT AT 指令，无需在 STM32 移植复杂的 MQTT 协议栈，大幅节省时间：

#include "usart.h" #include "string.h" // 串口发送AT指令 void AT_Send_Command(char* cmd, char* resp, uint32_t timeout) { HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)cmd, strlen(cmd), 1000); // 等待响应 HAL_Delay(timeout); } // MQTT初始化（连接服务器） void MQTT_Init(void) { // 1. 4G模块开机，等待网络注册 AT_Send_Command("AT+CGATT=1\r\n", "OK", 5000); // 附着GPRS AT_Send_Command("AT+CGDCONT=1,\"IP\",\"CMNET\"\r\n", "OK", 2000); // 配置APN（移动） AT_Send_Command("AT+QIACT=1\r\n", "OK", 5000); // 激活PDP上下文 // 2. MQTT连接（使用阿里云/腾讯云MQTT服务器） char mqtt_connect_cmd[128]; sprintf(mqtt_connect_cmd, "AT+QMTCONN=0,\"mqtt服务器地址\",\"端口\",1,\"设备用户名\",\"密码\"\r\n"); AT_Send_Command(mqtt_connect_cmd, "CONNECTED", 10000); } // 上传倾角数据到MQTT void MQTT_Upload_Angle(void) { char mqtt_pub_cmd[256]; char json_data[128]; // 1. 封装JSON数据（便于云端解析） sprintf(json_data, "{\"dev_id\":\"%d\",\"pitch\":%.2f,\"roll\":%.2f,\"time\":%lu}", angle_data.dev_id, angle_data.pitch, angle_data.roll, HAL_GetTick()/1000); // 2. MQTT发布（主题：warehouse/shelf/angle） sprintf(mqtt_pub_cmd, "AT+QMTPUB=0,0,0,0,\"warehouse/shelf/angle\",\"%s\"\r\n", json_data); AT_Send_Command(mqtt_pub_cmd, "OK", 5000); } // 主循环 int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_USART2_UART_Init(); // 4G模块串口 VALUER_IMU_Init(); // VALUER长沙湾流IMU传感器数据初始化 MQTT_Init(); while (1) { Calculate_Angle(); // 采集角度 MQTT_Upload_Angle(); // 上传数据 HAL_Delay(1000); // 1秒上传一次（可根据需求调整） } }

4G 模块 AT 指令参考对应手册（如 EC200S 的 MQTT AT 指令集）
数据格式用 JSON，便于云端解析
每个设备配置唯一dev_id，区分不同货架

3、云端搭建

云端核心是 MQTT 服务器 + 数据存储 + API 接口，采用成熟的阿里云服务，减少自建成本：

MQTT 服务器：阿里云 IoT 物联网平台。>> 开箱即用，支持百万级设备接入，自带设备管理
数据存储：阿里云 RDS MySQL。>> 结构化存储，便于查询和分析
API 接口：阿里云函数计算 / Node.js。>> 快速开发数据接口，供前端调用

核心步骤

1) 阿里云 IoT 平台配置

创建设备产品和设备（对应每个货架的传感器）
配置 MQTT 连接参数（服务器地址、端口、用户名 / 密码）
配置数据流转规则：将 MQTT 消息转发到 RDS MySQL 存储

2) 数据存储表设计

CREATE TABLE shelf_angle ( id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, dev_id VARCHAR(20) NOT NULL, -- 设备ID pitch FLOAT NOT NULL, -- 俯仰角 roll FLOAT NOT NULL, -- 横滚角 upload_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, -- 上传时间 shelf_name VARCHAR(50) -- 货架名称（便于管理） );

3) API 接口开发（Node.js ）

const express = require('express'); const mysql = require('mysql'); const app = express(); // 数据库连接 const db = mysql.createConnection({ host: '阿里云RDS地址', user: '用户名', password: '密码', database: 'warehouse' }); // 接口1：获取所有设备最新角度数据 app.get('/api/shelf/latest', (req, res) => { const sql = `SELECT dev_id, pitch, roll, upload_time, shelf_name FROM shelf_angle WHERE (dev_id, upload_time) IN ( SELECT dev_id, MAX(upload_time) FROM shelf_angle GROUP BY dev_id )`; db.query(sql, (err, results) => { if (err) return res.status(500).json({ error: err.message }); res.json(results); }); }); // 接口2：获取单个设备历史数据 app.get('/api/shelf/history', (req, res) => { const { dev_id, start, end } = req.query; const sql = `SELECT pitch, roll, upload_time FROM shelf_angle WHERE dev_id = ? AND upload_time BETWEEN ? AND ?`; db.query(sql, [dev_id, start, end], (err, results) => { if (err) return res.status(500).json({ error: err.message }); res.json(results); }); }); app.listen(3000, () => { console.log('API服务启动：http://localhost:3000'); });