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# 智能宠物喂食器 - MQTT 通信协议
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## 概述
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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。
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## MQTT 连接配置
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- **Broker 地址**: 根据实际情况配置
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- **Broker 端口**: 根据实际情况配置（通常为 1883 或 8883）
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- **连接方式**: TLS 加密连接（推荐）
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- **客户端 ID**: 自动生成
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## 主题列表
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| 主题 | 方向 | 说明 |
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|------|------|------|
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| `petfeeder/sensor` | STM32 → 小程序 | 传感器数据上报 |
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| `petfeeder/status` | STM32 → 小程序 | 设备状态上报 |
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| `petfeeder/control` | 小程序 → STM32 | 控制指令下发 |
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| `petfeeder/config` | 小程序 → STM32 | 配置参数下发 |
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## 一、传感器数据上报
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**Topic**: `petfeeder/sensor`
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**方向**: STM32 → 小程序
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**频率**: 建议每 30 秒上报一次，或数据变化时立即上报
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### 数据格式
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```json
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{
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"temperature": 25.5,
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"humidity": 60,
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"foodWeight": 500,
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"waterLevel": 1
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}
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```
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### 字段说明
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| 字段 | 类型 | 范围/值 | 说明 |
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|------|------|---------|------|
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| `temperature` | Float | -20~100 | 温度，单位：°C |
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| `humidity` | Integer | 0~100 | 湿度，单位：% |
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| `foodWeight` | Integer | 0~5000 | 食物重量，单位：克 |
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| `waterLevel` | Integer | 0 或 1 | 水位状态：0=缺水，1=满水 |
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### 示例代码（STM32 C）
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```c
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// 构造传感器数据 JSON
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void send_sensor_data(float temp, int hum, int weight, int water) {
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char payload[128];
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snprintf(payload, sizeof(payload),
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"{\"temperature\":%.1f,\"humidity\":%d,\"foodWeight\":%d,\"waterLevel\":%d}",
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temp, hum, weight, water);
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// 发布到 MQTT broker
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mqtt_publish("petfeeder/sensor", payload);
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}
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```
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## 二、设备状态上报
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**Topic**: `petfeeder/status`
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**方向**: STM32 → 小程序
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**触发**: 设备状态变化时上报，或小程序主动查询时上报
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### 数据格式
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```json
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{
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"mode": "auto"
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}
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```
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### 字段说明
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| 字段 | 类型 | 可选值 | 说明 |
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|------|------|--------|------|
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| `mode` | String | `auto` \| `manual` | 运行模式：auto=自动模式，manual=手动模式 |
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### 示例代码（STM32 C）
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```c
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// 发送状态数据
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void send_device_status(const char* mode) {
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char payload[64];
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snprintf(payload, sizeof(payload), "{\"mode\":\"%s\"}", mode);
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mqtt_publish("petfeeder/status", payload);
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}
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```
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## 三、控制指令下发
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**Topic**: `petfeeder/control`
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**方向**: 小程序 → STM32
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### 3.1 手动喂食指令
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```json
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{
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"action": "feed",
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"amount": 50,
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"timestamp": "2024-01-01T12:00:00.000Z"
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}
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```
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| 字段 | 类型 | 说明 |
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|------|------|------|
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| `action` | String | 固定值 `"feed"` |
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| `amount` | Integer | 喂食重量，单位：克 |
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| `timestamp` | String | ISO 8601 时间戳（可选） |
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**STM32 处理逻辑**: 控制舵机或电机转动，投放指定重量的食物
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### 3.2 手动补水指令
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```json
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{
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"action": "addWater",
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"timestamp": "2024-01-01T12:00:00.000Z"
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}
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```
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| 字段 | 类型 | 说明 |
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|------|------|------|
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| `action` | String | 固定值 `"addWater"` |
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| `timestamp` | String | ISO 8601 时间戳（可选） |
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**STM32 处理逻辑**: 控制水泵工作，向水箱注水
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### 3.3 设置运行模式
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```json
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{
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"action": "setMode",
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"mode": "auto",
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"timestamp": "2024-01-01T12:00:00.000Z"
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}
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```
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| 字段 | 类型 | 可选值 | 说明 |
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|------|------|--------|------|
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| `action` | String | 固定值 `"setMode"` |
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| `mode` | String | `auto` \| `manual` | 要设置的模式 |
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| `timestamp` | String | ISO 8601 时间戳（可选） |
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**STM32 处理逻辑**: 更新设备的运行模式状态
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### 3.4 查询设备状态
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```json
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{
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"action": "getStatus",
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"timestamp": "2024-01-01T12:00:00.000Z"
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}
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```
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| 字段 | 类型 | 说明 |
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|------|------|------|
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| `action` | String | 固定值 `"getStatus"` |
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| `timestamp` | String | ISO 8601 时间戳（可选） |
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**STM32 处理逻辑**: 立即发送当前状态到 `petfeeder/status` 主题
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## 四、配置参数下发
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**Topic**: `petfeeder/config`
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**方向**: 小程序 → STM32
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### 数据格式
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```json
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{
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"feedTimes": ["08:00", "18:00"],
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"singleFeedWeight": 50
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}
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```
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### 字段说明
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| 字段 | 类型 | 说明 |
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|------|------|------|
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| `feedTimes` | Array\<String\> | 喂食时间点数组，格式 `HH:MM`，最多2个时间点 |
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| `singleFeedWeight` | Integer | 单次喂食重量，单位：克 |
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### STM32 处理逻辑
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1. 解析 `feedTimes` 数组，提取时间点
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2. 存储到 RTC 或内部 Flash
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3. 设置 RTC 闹钟，在指定时间触发自动喂食
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4. 根据 `singleFeedWeight` 控制喂食量
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### 示例代码（STM32 C）
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```c
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// 解析配置数据
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void handle_config(const char* payload) {
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// 使用 JSON 解析库（如 cJSON）解析 payload
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// 提取 feedTimes 和 singleFeedWeight
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// 示例：存储喂食时间
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char time1[8] = {0};
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char time2[8] = {0};
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int weight = 50;
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// 解析 JSON（使用 cJSON）
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cJSON* root = cJSON_Parse(payload);
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cJSON* feedTimes = cJSON_GetObjectItem(root, "feedTimes");
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if (feedTimes && cJSON_IsArray(feedTimes)) {
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if (cJSON_GetArraySize(feedTimes) >= 1) {
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strcpy(time1, cJSON_GetArrayItem(feedTimes, 0)->valuestring);
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}
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if (cJSON_GetArraySize(feedTimes) >= 2) {
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strcpy(time2, cJSON_GetArrayItem(feedTimes, 1)->valuestring);
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}
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}
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cJSON* weightItem = cJSON_GetObjectItem(root, "singleFeedWeight");
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if (weightItem) {
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weight = weightItem->valueint;
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}
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// 设置 RTC 闹钟
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set_alarm(time1, weight);
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if (strlen(time2) > 0) {
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set_alarm(time2, weight);
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}
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cJSON_Delete(root);
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}
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```
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## 五、STM32 MQTT 订阅列表
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STM32 需要订阅以下主题以接收小程序指令：
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| 主题 | 说明 |
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|------|------|
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| `petfeeder/control` | 接收控制指令 |
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| `petfeeder/config` | 接收配置参数 |
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## 六、通信流程示例
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### 6.1 自动喂食流程
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1. STM32 启动后连接 MQTT Broker
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2. STM32 订阅 petfeeder/control 和 petfeeder/config
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3. STM32 定时上报传感器数据到 petfeeder/sensor
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4. RTC 闹钟触发时间到
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5. STM32 自动喂食（投放 singleFeedWeight 克食物）
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6. STM32 上报新的 foodWeight 到 petfeeder/sensor
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### 6.2 手动喂食流程
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1. 用户在小程序点击"喂食"按钮
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2. 小程序发送控制指令到 petfeeder/control
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3. STM32 收到 feed 指令
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4. STM32 控制舵机投放指定重量的食物
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5. STM32 更新 foodWeight 并上报到 petfeeder/sensor
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### 6.3 模式切换流程
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1. 用户在小程序切换模式开关
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2. 小程序发送 setMode 指令到 petfeeder/control
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3. STM32 收到指令，更新运行模式
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4. STM32 发送新的 mode 状态到 petfeeder/status
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5. 小程序更新界面显示
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## 七、STM32 建议实现
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### 7.1 定时任务
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- **传感器上报**: 每 30 秒上报一次传感器数据
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- **心跳保持**: 每 60 秒发送一次 MQTT PING
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- **状态检查**: RTC 中断检查是否到达喂食时间
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### 7.2 硬件接口
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| 功能 | 硬件接口 | 说明 |
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|------|----------|------|
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| 温度传感器 | ADC/DHT22 | 温度采集 |
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| 湿度传感器 | ADC/DHT22 | 湿度采集 |
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| 食物重量 | ADC/称重模块 | 称重传感器 |
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| 水位检测 | GPIO/ADC | 水位开关或浮子传感器 |
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| 喂食执行 | PWM/GPIO | 舵机或步进电机 |
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| 补水执行 | GPIO | 水泵控制 |
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| RTC | 内部RTC/DS3231 | 实时时钟，用于定时喂食 |
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### 7.3 JSON 解析库推荐
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STM32 可使用以下 JSON 库：
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- **cJSON**: 轻量级，资源占用小
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- **Jansson**: 功能完整，稍大
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- **ArduinoJson**: 如果使用 Arduino 框架
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## 八、调试建议
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### 8.1 MQTT 测试工具
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使用以下工具测试通信协议：
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- **MQTTX**: 跨平台 MQTT 客户端
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- **mosquitto_pub/sub**: 命令行工具
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### 8.2 测试步骤
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1. STM32 上电后，用 MQTTX 订阅 `petfeeder/sensor`
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2. 检查传感器数据是否正确上报
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3. 用 MQTTX 发布测试消息到 `petfeeder/control`
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4. 验证 STM32 是否正确响应指令
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5. 打开小程序，测试完整功能
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## 九、注意事项
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1. **JSON 格式**: 所有 MQTT 消息必须是有效的 JSON 格式
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2. **时间格式**: timestamp 使用 ISO 8601 标准格式
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3. **错误处理**: STM32 应校验接收到的 JSON 格式，避免解析错误
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4. **断线重连**: MQTT 断线后自动重连，重连后重新上报状态
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5. **数据范围**: 传感器数据应在合理范围内，避免异常值
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6. **喂食保护**: 避免短时间内重复喂食，设置最小间隔（如 10 分钟）
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## 十、版本历史
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| 版本 | 日期 | 说明 |
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| v1.0 | 2024-02-10 | 初始版本 |
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## 联系与反馈
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如有问题或建议，请通过以下方式联系：
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- 项目地址: [项目 GitHub 链接]
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- Issue: [GitHub Issues]
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