摘 要

近十年来，随着关键技术，如大数据和深度学习等不断的突破，物联网技术的应用范畴在不断扩大，生活中常见的设备在微型化，数字化和无线通信技术下逐步连接，典型的领域有智能城市设备、智能家居自动化设备、智能健康组件、可穿戴设备、嵌入式工业解决方案和军事化应用。物联网技术本身也可以扩展到其他概念，如机器人物联网等，如今几乎可以实现万物互联，本文研究了物联网之间的无线通信，并基于ESP32模拟了物联网蓝牙配网的系统。

本次设计采用STM32H743作为主控芯片，通过ESP32芯片实现blufi的功能，搭建了ESP32蓝牙/Wi-Fi双功能的STM32硬件实验平台，最后搭建出整个系统并进行硬件电路测试，硬件电路的实现分成模组和最小系统的原理图，并分别绘制PCB电路

通过搭建的硬件平台，建立主控芯片与外围电路的通信，实现低功耗蓝牙BLE4.2的功能，再通过上位机蓝牙调试助手传输配网信息，ESP32将接收到的信息发送给STM32H743，主控芯片根据信息处理成AT指令，并发送指令给ESP32，配置该芯片实现基于WI-FI无线传输的TCP网络通信，通过上位机网络调试助手测试最终是否通信成功。

关键词：物联网；STM32H743; 蓝牙配网; AT指令

Abstract

In nearly a decade, as the key technology, such as large data and deep learning constantly breakthroughs, in expanding the application of the Internet of things technology category, in the life of common equipment in miniaturization, gradually under the digital and wireless communication technology, the typical areas have a smart city, smart home automation equipment, intelligent health components, wearable devices, embedded industrial solutions and military applications.The Internet of things technology itself can also be extended to other concepts, such as the Internet of machines and people, etc., which can now realize the Internet of everything. This paper studies the wireless communication between the Internet of things, and simulates the bluetooth network system of the Internet of things based on ESP32

This design adopts STM32H743 as main control chip, through ESP32 chip can realize the function of blufi, set the ESP32 bluetooth/Wi-Fi double function of STM32 hardware experimental platform, through the hardware platform, through the master control chip and peripheral circuit of communication, to achieve low power consumption bluetooth BLE42, again through the PC bluetooth debugging assistant distribution network information transmission, ESP32 will receive the information sent to the STM32H743, master control chip into the AT command, according to the information processing and send instructions to ESP32,The chip is configured to realize the TCP network communication based on WI-FI wireless transmission, and the communication is tested by the host computer's network debugging assistant.

Finally, the whole system is built and the hardware circuit is tested. Firstly, the serial debugging assistant is used to test the correctness of AT instruction, and then the master and slave chips are interconnected to verify the correctness of the design system.

Keyword:IOT; STM32H743; blufi; AT command

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题的研究意义及目的 1

1.2 国内外研究现状及趋势 1

1.3 课题主要研究内容 2

第2章 硬件平台搭建 5

2.1 ESP32 简介及管脚属性 5

2.2 ESP32模组电路图设计 8

2.3 ESP32模组PCB设计 12

2.4 外围电路设计 18

2.5 本章小结 20

第3章 AT指令测试ESP32模块功能 21

3.1 无线通信原理 21

3.3.1 BLE通信原理 21

3.3.2 Wi-Fi通信原理 23

3.2 安装固件库 24

3.3 AT指令实现模块功能 26

3.3.1 实现模块BLE功能 26

3.3.2 实现模块Wi-Fi功能 29

3.4 本章小结 32

第4章 基于STM32单片机蓝牙配网 33

4.1 STM32单片机概述和最小系统 33

4.2蓝牙配网以及网络通信 36

4.3 单片机程序编写 37

4.3.1 指示灯初始化 37

4.3.2 按键初始化 39

4.3.3 串口初始化 40

4.4.4 主函数 42

4.4 整体演示过程 43

第5章 结论 45

5.1 论文结论 45

5.2 工作展望 45

参考文献 46

致谢 48

第1章 绪论

1.1 课题的研究意义及目的

近十年来在物联网技术快速发展的环境下，其应用范畴逐渐扩充，大数据技术及云计算技术的出现^[1]，给物联网技术发展提供了条件，让物联网技术应用不再停留在数据采集上，其应用广度和宽度得到了，例如在我国南水北调工程中，就使用了物联网技术，在长度为1.4千米的中线干线工程中，相关人员安装了近十万个传感器，对干线中各项信息数据集中采集，其中包含了工程安全信息、人员安全信息、供水运营信息等，并且可以实现感知信息的采集，对异常信息及时报警^[2]。除此之外，其还具备防入侵功能，让物联网技术在更大规模的工程中实现了广泛应用，这给物联网技术应用发展提供了良好前景^[3]。

在物联网无线通信技术中，常用的分别有短距离无线通信技术Wi-Fi、BLE、RFID / NFC、ZigBee和Z-Wave，基于蜂窝通信的4G LTE、LTE Cat-M、Nb-IoT和5G以及LPWAN^[4]中的sigfox、LoRa/LoRaWAN、Ingenu和Weightless，相比之下无线通信技术更适用与海量设备的短距离组网连接，不同短距离通信技术均有着特定的优式，BLE^[5]技术的优势是安全性、低功耗、低成本和对操作系统的普遍支持，Wi-Fi^[6]速率大，传输距离相在短距离无线通信较长，ZigBee^[7]技术功耗低，网络容量大，工作频段灵活，出于对速率和传输距离的考虑，Wi-Fi技术的使用在物联网中使用更加广泛。