wangbeihong/SmartPetFeeder_STM32

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2026-02-10 20:27:03 +08:00

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智能宠物喂食器 - MQTT 通信协议

概述

本文档描述智能宠物喂食器微信小程序与 STM32 单片机之间的 MQTT 通信协议。

MQTT 连接配置

Broker 地址: 根据实际情况配置
Broker 端口: 根据实际情况配置（通常为 1883 或 8883）
连接方式: TLS 加密连接（推荐）
客户端 ID: 自动生成

主题列表

主题	方向	说明
`petfeeder/sensor`	STM32 → 小程序	传感器数据上报
`petfeeder/status`	STM32 → 小程序	设备状态上报
`petfeeder/control`	小程序 → STM32	控制指令下发
`petfeeder/config`	小程序 → STM32	配置参数下发

一、传感器数据上报

Topic: petfeeder/sensor 方向: STM32 → 小程序频率: 建议每 30 秒上报一次，或数据变化时立即上报

数据格式

{
  "temperature": 25.5,
  "humidity": 60,
  "foodWeight": 500,
  "waterLevel": 1
}

字段说明

字段	类型	范围/值	说明
`temperature`	Float	-20~100	温度，单位：°C
`humidity`	Integer	0~100	湿度，单位：%
`foodWeight`	Integer	0~5000	食物重量，单位：克
`waterLevel`	Integer	0 或 1	水位状态：0=缺水，1=满水

示例代码（STM32 C）

// 构造传感器数据 JSON
void send_sensor_data(float temp, int hum, int weight, int water) {
    char payload[128];
    snprintf(payload, sizeof(payload),
        "{\"temperature\":%.1f,\"humidity\":%d,\"foodWeight\":%d,\"waterLevel\":%d}",
        temp, hum, weight, water);
    
    // 发布到 MQTT broker
    mqtt_publish("petfeeder/sensor", payload);
}

二、设备状态上报

Topic: petfeeder/status 方向: STM32 → 小程序触发: 设备状态变化时上报，或小程序主动查询时上报

数据格式

{
  "mode": "auto"
}

字段说明

字段	类型	可选值	说明
`mode`	String	`auto` \| `manual`	运行模式：auto=自动模式，manual=手动模式

示例代码（STM32 C）

// 发送状态数据
void send_device_status(const char* mode) {
    char payload[64];
    snprintf(payload, sizeof(payload), "{\"mode\":\"%s\"}", mode);
    
    mqtt_publish("petfeeder/status", payload);
}

三、控制指令下发

Topic: petfeeder/control 方向: 小程序 → STM32

3.1 手动喂食指令

{
  "action": "feed",
  "amount": 50,
  "timestamp": "2024-01-01T12:00:00.000Z"
}

字段	类型	说明
`action`	String	固定值 `"feed"`
`amount`	Integer	喂食重量，单位：克
`timestamp`	String	ISO 8601 时间戳（可选）

STM32 处理逻辑: 控制舵机或电机转动，投放指定重量的食物

3.2 手动补水指令

{
  "action": "addWater",
  "timestamp": "2024-01-01T12:00:00.000Z"
}

字段	类型	说明
`action`	String	固定值 `"addWater"`
`timestamp`	String	ISO 8601 时间戳（可选）

STM32 处理逻辑: 控制水泵工作，向水箱注水

3.3 设置运行模式

{
  "action": "setMode",
  "mode": "auto",
  "timestamp": "2024-01-01T12:00:00.000Z"
}

字段	类型	可选值	说明
`action`	String	固定值 `"setMode"`
`mode`	String	`auto` \| `manual`	要设置的模式
`timestamp`	String	ISO 8601 时间戳（可选）

STM32 处理逻辑: 更新设备的运行模式状态

3.4 查询设备状态

{
  "action": "getStatus",
  "timestamp": "2024-01-01T12:00:00.000Z"
}

字段	类型	说明
`action`	String	固定值 `"getStatus"`
`timestamp`	String	ISO 8601 时间戳（可选）

STM32 处理逻辑: 立即发送当前状态到 petfeeder/status 主题

四、配置参数下发

Topic: petfeeder/config 方向: 小程序 → STM32

数据格式

{
  "feedTimes": ["08:00", "18:00"],
  "singleFeedWeight": 50
}

字段说明

字段	类型	说明
`feedTimes`	Array<String>	喂食时间点数组，格式 `HH:MM`，最多2个时间点
`singleFeedWeight`	Integer	单次喂食重量，单位：克

STM32 处理逻辑

解析 feedTimes 数组，提取时间点
存储到 RTC 或内部 Flash
设置 RTC 闹钟，在指定时间触发自动喂食
根据 singleFeedWeight 控制喂食量

示例代码（STM32 C）

// 解析配置数据
void handle_config(const char* payload) {
    // 使用 JSON 解析库（如 cJSON）解析 payload
    // 提取 feedTimes 和 singleFeedWeight
    
    // 示例：存储喂食时间
    char time1[8] = {0};
    char time2[8] = {0};
    int weight = 50;
    
    // 解析 JSON（使用 cJSON）
    cJSON* root = cJSON_Parse(payload);
    cJSON* feedTimes = cJSON_GetObjectItem(root, "feedTimes");
    if (feedTimes && cJSON_IsArray(feedTimes)) {
        if (cJSON_GetArraySize(feedTimes) >= 1) {
            strcpy(time1, cJSON_GetArrayItem(feedTimes, 0)->valuestring);
        }
        if (cJSON_GetArraySize(feedTimes) >= 2) {
            strcpy(time2, cJSON_GetArrayItem(feedTimes, 1)->valuestring);
        }
    }
    
    cJSON* weightItem = cJSON_GetObjectItem(root, "singleFeedWeight");
    if (weightItem) {
        weight = weightItem->valueint;
    }
    
    // 设置 RTC 闹钟
    set_alarm(time1, weight);
    if (strlen(time2) > 0) {
        set_alarm(time2, weight);
    }
    
    cJSON_Delete(root);
}

五、STM32 MQTT 订阅列表

STM32 需要订阅以下主题以接收小程序指令：

主题	说明
`petfeeder/control`	接收控制指令
`petfeeder/config`	接收配置参数

六、通信流程示例

6.1 自动喂食流程

1. STM32 启动后连接 MQTT Broker
2. STM32 订阅 petfeeder/control 和 petfeeder/config
3. STM32 定时上报传感器数据到 petfeeder/sensor
4. RTC 闹钟触发时间到
5. STM32 自动喂食（投放 singleFeedWeight 克食物）
6. STM32 上报新的 foodWeight 到 petfeeder/sensor

6.2 手动喂食流程

1. 用户在小程序点击"喂食"按钮
2. 小程序发送控制指令到 petfeeder/control
3. STM32 收到 feed 指令
4. STM32 控制舵机投放指定重量的食物
5. STM32 更新 foodWeight 并上报到 petfeeder/sensor

6.3 模式切换流程

1. 用户在小程序切换模式开关
2. 小程序发送 setMode 指令到 petfeeder/control
3. STM32 收到指令，更新运行模式
4. STM32 发送新的 mode 状态到 petfeeder/status
5. 小程序更新界面显示

七、STM32 建议实现

7.1 定时任务

传感器上报: 每 30 秒上报一次传感器数据
心跳保持: 每 60 秒发送一次 MQTT PING
状态检查: RTC 中断检查是否到达喂食时间

7.2 硬件接口

功能	硬件接口	说明
温度传感器	ADC/DHT22	温度采集
湿度传感器	ADC/DHT22	湿度采集
食物重量	ADC/称重模块	称重传感器
水位检测	GPIO/ADC	水位开关或浮子传感器
喂食执行	PWM/GPIO	舵机或步进电机
补水执行	GPIO	水泵控制
RTC	内部RTC/DS3231	实时时钟，用于定时喂食

7.3 JSON 解析库推荐

STM32 可使用以下 JSON 库：

cJSON: 轻量级，资源占用小
Jansson: 功能完整，稍大
ArduinoJson: 如果使用 Arduino 框架

八、调试建议

8.1 MQTT 测试工具

使用以下工具测试通信协议：

MQTTX: 跨平台 MQTT 客户端
mosquitto_pub/sub: 命令行工具

8.2 测试步骤

STM32 上电后，用 MQTTX 订阅 petfeeder/sensor
检查传感器数据是否正确上报
用 MQTTX 发布测试消息到 petfeeder/control
验证 STM32 是否正确响应指令
打开小程序，测试完整功能

九、注意事项

JSON 格式: 所有 MQTT 消息必须是有效的 JSON 格式
时间格式: timestamp 使用 ISO 8601 标准格式
错误处理: STM32 应校验接收到的 JSON 格式，避免解析错误
断线重连: MQTT 断线后自动重连，重连后重新上报状态
数据范围: 传感器数据应在合理范围内，避免异常值
喂食保护: 避免短时间内重复喂食，设置最小间隔（如 10 分钟）

十、版本历史

版本	日期	说明
v1.0	2024-02-10	初始版本

联系与反馈

如有问题或建议，请通过以下方式联系：

项目地址: [项目 GitHub 链接]
Issue: [GitHub Issues]

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智能宠物喂食器 - MQTT 通信协议

概述

MQTT 连接配置

主题列表

一、传感器数据上报

数据格式

字段说明

示例代码（STM32 C）

二、设备状态上报

数据格式

字段说明

示例代码（STM32 C）

三、控制指令下发

3.1 手动喂食指令

3.2 手动补水指令

3.3 设置运行模式

3.4 查询设备状态

四、配置参数下发

数据格式

字段说明

STM32 处理逻辑

示例代码（STM32 C）

五、STM32 MQTT 订阅列表

六、通信流程示例

6.1 自动喂食流程

6.2 手动喂食流程

6.3 模式切换流程

七、STM32 建议实现

7.1 定时任务

7.2 硬件接口

7.3 JSON 解析库推荐

八、调试建议

8.1 MQTT 测试工具

8.2 测试步骤

九、注意事项

十、版本历史

联系与反馈

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