深度解析：STM32对接米家平台，打造WiFi智能插座（ESP8266、电流检测）

摘要: 智能插座作为智能家居的入门级设备，凭借其低成本、易部署等优势，受到了广大用户的青睐。本文将引领你从零开始，使用功能强大的STM32微控制器、广受欢迎的ESP8266 WiFi模块以及功能丰富的米家IoT平台，一步步打造出一款能够远程控制、定时开关、统计用电量，并完美融入米家生态的智能插座。

关键词: STM32, ESP8266, 米家, 智能插座, 物联网, DIY, 教程

一、引言

智能家居浪潮席卷而来，智能插座作为基础设备，其市场需求日益旺盛。本文将带领大家使用STM32、ESP8266 WiFi模块，结合米家IoT平台，开发一款可远程控制、定时开关、统计用电量的智能插座，并开源全部代码及设计资料。

二、项目概述

2.1 功能需求

远程控制: 通过米家App或语音助手控制插座开关
定时开关: 设置定时任务，自动开启/关闭插座
用电统计: 记录用电量，分析用电习惯
米家联动: 与其他米家设备联动，实现场景化智能控制

2.2 系统架构

STM32: 主控芯片，负责控制继电器开关、采集电流数据、与ESP8266通信。
ESP8266: WiFi模块，负责与米家云通信，接收控制指令。
米家云: 提供设备接入、数据存储、远程控制等服务。

三、硬件设计

3.1 硬件选型

组件	型号	说明
主控芯片	STM32F103C8T6	资源丰富，性价比高
WiFi模块	ESP8266-01S	成熟稳定，价格便宜
继电器	5V 10A	控制交流电开关
电流传感器	ACS712	非侵入式电流检测
电源模块	AC-DC 5V	为系统供电

3.2 电路原理图

3.3 电路连接说明

将 ESP8266 的 TX、RX 分别连接到 STM32 的 RX、TX，注意交叉连接。
继电器控制端连接到 STM32 的 GPIO 引脚，驱动电路根据继电器类型选择。
电流传感器 ACS712 的输出引脚连接到 STM32 的 ADC 引脚。

四、软件开发

4.1 软件架构

4.2 关键代码解析

1. ESP8266 初始化及 WiFi 连接

// 初始化 ESP8266
void ESP8266_Init(void) {// 设置串口参数UartInit();// 发送 AT 指令测试 ESP8266 是否正常if (ESP8266_SendCmd("AT\r\n", "OK", 1000)) {printf("ESP8266 OK\r\n");} else {printf("ESP8266 Error\r\n");return;}// 设置 WiFi 模式为 StationESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=1\r\n", "OK", 1000);// 连接 WiFichar cmd[50];sprintf(cmd, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n", WIFI_SSID, WIFI_PWD);if (ESP8266_SendCmd(cmd, "OK", 5000)) {printf("WiFi Connected\r\n");} else {printf("WiFi Connect Failed\r\n");}
}// 发送 AT 指令
bool ESP8266_SendCmd(char* cmd, char* ack, uint16_t timeout) {// 发送指令UartSendString(cmd);// 等待回复return UartWaitAck(ack, timeout);
}

2. 米家设备绑定

本项目使用 米家自定义协议 接入，需要在米家开发者平台创建产品和设备，获取到相应的密钥信息。
设备绑定过程涉及到数据加密和签名，具体实现可参考米家官方文档。

// 设备绑定
void MIoT_DeviceBind(void) {// 构造绑定请求数据包MIoT_Packet_t packet;packet.cmd = MIOT_CMD_BIND;// 填充设备信息和密钥// ...// 数据加密和签名// ...// 发送绑定请求ESP8266_SendData((char*)&packet, sizeof(packet));// 接收绑定回复// ...
}

3. 接收控制指令并控制继电器

// 接收控制指令
void MIoT_ReceiveCmd(void) {MIoT_Packet_t packet;// 接收数据包// ...// 解析数据包switch (packet.cmd) {case MIOT_CMD_CONTROL:// 控制继电器开关if (packet.data.control.power_switch) {Relay_On();} else {Relay_Off();}break;// 其他指令处理// ...}
}// 控制继电器
void Relay_On(void) {GPIO_SetBits(RELAY_GPIO_PORT, RELAY_GPIO_PIN);
}void Relay_Off(void) {GPIO_ResetBits(RELAY_GPIO_PORT, RELAY_GPIO_PIN);
}

4. 采集电流数据并上报状态

// 采集电流数据
float GetCurrent(void) {// 读取 ADC 值uint16_t adcValue = ADC_GetValue(ADC1, ADC_Channel_1); // 假设使用ADC1的通道1// 将 ADC 值转换为电压值float voltage = adcValue * (3.3 / 4095); // 假设参考电压为3.3V// 根据传感器规格将电压值转换为电流值// 例如，对于 ACS712，电流值 = (电压值 - 2.5) / 0.185float current = (voltage - ACS712_VREF) / ACS712_SENSITIVITY; return current;
}// 上报设备状态
void MIoT_ReportStatus(void) {// 构造状态数据包MIoT_Packet_t packet;packet.cmd = MIOT_CMD_REPORT;// 填充设备状态数据packet.data.status.power_switch = (Relay_GetState() == 1); // 继电器状态，建议使用布尔值packet.data.status.current = GetCurrent();// 数据加密和签名MIoT_EncodeData(&packet); // 发送状态数据包ESP8266_SendData((char*)&packet, sizeof(packet));
}// 示例函数： 获取继电器状态
bool Relay_GetState(void) {// 读取继电器控制引脚的电平状态if (GPIO_ReadOutputDataBit(RELAY_GPIO_PORT, RELAY_GPIO_PIN) == 1) {return true; // 继电器闭合，插座通电} else {return false; // 继电器断开，插座断电}
}// 示例函数: 使用 ESP8266 发送数据
bool ESP8266_SendData(char* data, uint16_t len) {// 通过串口发送数据到 ESP8266// ...// 检查发送是否成功// ...
}

代码说明:

GetCurrent() 函数：
- 使用 STM32 的 ADC 模块读取电流传感器 ACS712 的模拟电压值。
- 根据传感器规格书，将读取到的 ADC 值转换为实际电流值。
MIoT_ReportStatus() 函数：
- 构造符合米家自定义协议的状态数据包。
- 调用 GetCurrent() 函数获取当前电流值。
- 调用 Relay_GetState() 函数获取继电器状态。
- 对数据进行加密和签名，确保数据安全。
- 通过 ESP8266 将状态数据包发送到米家云平台。

注意: