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基于STM32F103C8T6連接阿里云物聯網平臺設計方案

來源：

2025-06-19

類別：工業控制

拍明芯城

基于STM32F103C8T6連接阿里云物聯網平臺設計方案

在當今物聯網（IoT）快速發展的時代，將嵌入式設備連接到云平臺進行數據采集、遠程控制和智能分析已成為主流趨勢。本設計方案旨在詳細闡述如何基于廣受歡迎的意法半導體（STMicroelectronics）STM32F103C8T6微控制器，構建一個穩定可靠的物聯網節點，并將其無縫接入阿里云物聯網平臺。本方案將深入探討硬件選型、軟件架構、通信協議以及具體實現步驟，為開發者提供一個全面的指南，助力其快速開發和部署物聯網應用。

一、引言

隨著物聯網技術的不斷成熟，越來越多的傳統設備被賦予了互聯互通的能力。無論是智能家居、工業自動化，還是智慧農業、環境監測，物聯網都在其中扮演著核心角色。阿里云物聯網平臺作為國內領先的云計算服務商，提供了強大的設備管理、數據存儲、規則引擎和應用開發等功能，極大地簡化了物聯網應用的開發和部署難度。STM32F103C8T6作為一款性能優異、資源豐富、成本效益高的32位微控制器，在嵌入式領域擁有廣泛的應用。將其與阿里云物聯網平臺相結合，能夠實現從底層設備到云端應用的完整解決方案，滿足各種物聯網場景的需求。本設計方案將詳細剖析如何利用STM32F103C8T6的強大功能，結合阿里云物聯網平臺的優勢，構建一個高效、可靠、可擴展的物聯網系統。

二、總體設計思路

本設計方案的核心思想是構建一個基于STM32F103C8T6的物聯網設備，通過選擇合適的通信模塊，實現與互聯網的連接，并最終將設備數據安全可靠地傳輸到阿里云物聯網平臺。設備將負責采集傳感器數據、執行控制指令，并通過阿里云平臺實現遠程監控和管理。整個系統將遵循分層設計原則，包括感知層、網絡層和應用層。

感知層： 主要由各類傳感器組成，負責采集環境參數（如溫度、濕度、光照等）或設備狀態數據。STM32F103C8T6作為主控芯片，負責對這些傳感器進行驅動和數據讀取。
網絡層： 負責設備與云平臺之間的數據傳輸。本方案將考慮多種通信方式，如Wi-Fi、NB-IoT或LoRa，并選擇其中一種或幾種進行重點闡述。通信模塊的選擇將直接影響設備的功耗、覆蓋范圍和數據速率。
應用層： 主要指阿里云物聯網平臺及其上層應用。阿里云平臺提供設備認證、數據上報、指令下發、數據存儲、規則引擎和可視化等功能，用戶可以通過Web界面或移動App對設備進行遠程監控和控制。

三、硬件設計與元器件選型

合理的硬件選型是確保系統穩定性和性能的關鍵。本節將詳細介紹STM32F103C8T6作為核心控制器，并優選其他關鍵元器件，闡述其功能、選擇理由及具體型號。

3.1 主控芯片：STM32F103C8T6

元器件型號： STM32F103C8T6
器件作用： 作為整個物聯網設備的核心處理器，負責數據采集、協議處理、通信管理、設備控制以及與外設的交互。
選擇理由：

高性能與低功耗： 基于ARM Cortex-M3內核，主頻可達72MHz，具有優秀的運算能力和實時響應性能。同時，其多種低功耗模式有助于延長電池供電設備的續航時間。
豐富的外設接口： 集成了UART、SPI、I2C、ADC、DAC、定時器等多種通用外設，可以輕松與各種傳感器、通信模塊和執行器連接。這大大簡化了硬件設計和軟件開發。
存儲資源： 擁有64KB Flash和20KB RAM，對于大多數物聯網應用來說，足以存儲固件代碼、運行數據和緩沖區。
開發生態成熟： 擁有龐大的用戶社區和豐富的開發工具鏈（如Keil MDK、STM32CubeIDE），調試和開發資源豐富，降低了開發門檻和周期。
成本效益： STM32F103C8T6是一款非常成熟且量產的芯片，價格極具競爭力，適合大規模部署的物聯網項目。

元器件功能：

數據處理： 對傳感器采集的原始數據進行濾波、標定、格式轉換等處理。
通信協議棧： 運行MQTT、CoAP等物聯網通信協議棧，負責與通信模塊交互，實現數據收發。
邏輯控制： 根據接收到的云端指令，控制執行器（如繼電器、電機）進行相應動作。
電源管理： 通過進入低功耗模式，優化整體功耗。
固件升級： 支持OTA（Over-The-Air）固件升級功能，方便后期維護和功能擴展。

3.2 通信模塊

通信模塊是物聯網設備連接互聯網的橋梁。根據不同的應用場景需求，可以選擇不同的通信技術。本方案將重點介紹Wi-Fi模塊和蜂窩物聯網模塊（NB-IoT/4G Cat.1），并進行優選。

3.2.1 優選方案一：Wi-Fi模塊

元器件型號： ESP8266 (如ESP-01S, ESP-12F) 或 ESP32
器件作用： 提供Wi-Fi連接功能，將STM32F103C8T6采集的數據通過Wi-Fi網絡發送到路由器，進而接入互聯網。
選擇理由：

普及率高： Wi-Fi網絡在家庭、辦公室等環境中廣泛部署，接入方便。
傳輸速率快： 相比于低功耗廣域網，Wi-Fi提供更高的傳輸速率，適合傳輸大量數據或實時性要求較高的應用。
成本低廉： ESP系列模塊價格非常親民，且功能強大。
開發便捷： ESP系列模塊通常支持AT指令集，STM32F103C8T6通過UART接口即可對其進行控制。ESP32還支持更復雜的應用程序開發，甚至可以直接運行FreeRTOS和MQTT客戶端。

元器件功能：

Wi-Fi連接： 實現設備與Wi-Fi網絡的連接，獲取IP地址。
TCP/IP協議棧： 內部集成完整的TCP/IP協議棧，負責網絡通信的底層實現。
數據透傳： 能夠將STM32發送的串口數據透明地傳輸到網絡，或將網絡接收到的數據轉發到串口。
MQTT/CoAP客戶端（部分模塊集成）： 高級Wi-Fi模塊如ESP32可以直接運行MQTT客戶端，減輕STM32的通信協議棧負擔。

3.2.2 優選方案二：蜂窩物聯網模塊（NB-IoT/4G Cat.1）

對于需要廣域覆蓋、低功耗或無Wi-Fi環境的應用，蜂窩物聯網模塊是更好的選擇。

A. NB-IoT模塊

元器件型號： 移遠通信BC28/BC26模塊或中移物聯ML302
器件作用： 提供窄帶物聯網連接，適用于低速率、低功耗、廣覆蓋的物聯網應用。
選擇理由：

超低功耗： NB-IoT專為物聯網設計，在傳輸少量數據時功耗極低，電池續航時間可達數年。
廣覆蓋： 利用現有蜂窩網絡基站，信號覆蓋范圍廣，甚至可以覆蓋地下室、偏遠地區。
深覆蓋： 信號穿透力強，適合在惡劣無線環境下工作。
海量連接： 理論上單個基站可支持數十萬設備連接，滿足大規模物聯網部署需求。

元器件功能：

蜂窩網絡接入： 實現設備與NB-IoT網絡的連接。
數據傳輸： 通過UDP或CoAP協議將數據發送到平臺。
PSM/eDRX低功耗模式： 支持高級低功耗管理模式，顯著降低功耗。

B. 4G Cat.1模塊

元器件型號： 移遠通信EC200S-CN 或有方科技NBIOT831
器件作用： 提供中等速率的蜂窩物聯網連接，適用于對數據傳輸速率有一定要求，同時需要廣域覆蓋的物聯網應用。
選擇理由：

平衡性能： 在傳輸速率和功耗之間取得良好平衡，滿足視頻監控、復雜數據上報等需求。
廣覆蓋： 基于現有4G網絡，覆蓋范圍廣。
語音功能（部分支持）： 部分Cat.1模塊支持VoLTE，可用于語音通話功能。

元器件功能：

蜂窩網絡接入： 實現設備與4G Cat.1網絡的連接。
TCP/IP協議棧： 內部集成完整的TCP/IP協議棧，支持MQTT等應用層協議。
數據傳輸： 提供相對較高的傳輸速率。

3.3 電源管理模塊

元器件型號： AMS1117-3.3 (LDO) 或 MP1584N (DC-DC)
器件作用： 將外部電源（如5V USB或電池）轉換為STM32F103C8T6和通信模塊所需的穩定3.3V工作電壓。
選擇理由：

AMS1117-3.3： 線性穩壓器，優點是電路簡單、輸出紋波小。缺點是壓差大時發熱量大，效率相對較低。適合功耗不高的場景或壓差較小的場合。
MP1584N： 開關降壓芯片，優點是效率高、發熱量小，支持較寬的輸入電壓范圍。缺點是電路相對復雜，可能引入開關噪聲，但可以通過合理布局和濾波解決。更適合電池供電或對效率要求高的場景。

元器件功能：

穩壓輸出： 提供穩定的3.3V電源電壓。
過流/過熱保護： 多數電源芯片具有內置保護機制，提高系統可靠性。

3.4 傳感器模塊（示例）

以溫濕度傳感器為例，講解優選。

元器件型號： DHT11 或 DHT22 (溫濕度傳感器)
器件作用： 采集環境溫度和濕度數據。
選擇理由：

DHT11： 價格低廉，接口簡單（單總線），易于STM32控制。精度適中，適用于非高精度要求的場景。
DHT22： 精度和測量范圍優于DHT11，響應速度更快，但價格略高。適用于對精度有更高要求的場景。

元器件功能：

溫度測量： 將環境溫度轉換為數字信號。
濕度測量： 將環境濕度轉換為數字信號。
數字輸出： 通過單總線協議將測量數據輸出給STM32。

3.5 調試接口

元器件型號： CH340G (USB轉串口芯片) 或 CP2102
器件作用： 提供USB到UART的轉換功能，方便STM32與PC進行串口通信，用于調試信息輸出、參數配置和固件燒錄。
選擇理由：

CH340G/CP2102： 都是業界常用的USB轉串口芯片，驅動兼容性好，價格便宜。

元器件功能：

USB接口： 連接PC。
UART接口： 連接STM32的UART外設。
電平轉換： 將USB的TTL電平轉換為MCU兼容的電平。

3.6 其他輔助元器件

復位按鈕： 提供硬件復位功能，方便設備調試和重啟。
LED指示燈： 用于指示設備工作狀態（如電源指示、網絡連接狀態、數據收發狀態）。
晶振： 為STM32和通信模塊提供精確的時鐘源。STM32F103C8T6通常使用8MHz外部高速晶振 (HSE) 和32.768kHz外部低速晶振 (LSE)。
濾波電容： 用于電源濾波和信號濾波，確保電源穩定和信號質量。優選貼片陶瓷電容（100nF、10uF等）和電解電容（47uF、100uF等）。
電阻： 上拉電阻、限流電阻等，根據電路需求配置。

四、軟件設計與通信協議

軟件是實現設備功能的關鍵，本節將詳細闡述軟件架構、通信協議選擇以及與阿里云物聯網平臺的交互流程。

4.1 軟件架構

為了保證軟件的可維護性、可擴展性和穩定性，建議采用分層模塊化的軟件架構：

底層驅動層： 負責STM32F103C8T6外設的初始化和控制，如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC等。對上層提供統一的接口。
硬件抽象層 (HAL/LL)： STM32CubeF1固件庫提供了HAL（Hardware Abstraction Layer）和LL（Low-Layer）庫，極大地簡化了底層驅動的開發。
傳感器數據采集層： 封裝各類傳感器的數據讀取邏輯，提供簡單易用的API，如read_temperature()、read_humidity()等。
通信管理層： 負責與通信模塊（如ESP8266、NB-IoT模塊）進行交互，實現AT指令解析、數據收發、連接狀態管理等。
網絡協議層： 實現TCP/IP、MQTT等網絡通信協議。對于STM32F103C8T6，通常會運行一個輕量級的MQTT客戶端庫。
阿里云SDK層： 封裝與阿里云物聯網平臺交互的API，包括設備認證、數據上報、屬性設置、服務調用等。
應用邏輯層： 實現具體的業務邏輯，如定時采集數據、根據云端指令控制設備、異常處理等。
操作系統層 (RTOS - 可選)： 對于復雜應用，可以考慮引入實時操作系統（如FreeRTOS）。FreeRTOS能夠提供任務管理、內存管理、消息隊列等功能，提高系統的并發性和實時性。例如，可以創建獨立任務分別處理數據采集、網絡通信和指令解析，使得系統更穩定高效。

4.2 通信協議選擇：MQTT

協議名稱： MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
選擇理由：

輕量級： MQTT是一種基于發布/訂閱模式的輕量級消息協議，非常適合在資源受限的物聯網設備上運行。其協議頭開銷小，減少了數據傳輸量。
低帶寬需求： 適用于低帶寬、不穩定網絡的場景。
支持QoS： 提供三種服務質量（QoS 0, 1, 2），可以根據應用需求選擇不同的消息可靠性級別。
異步通信： 基于發布/訂閱模式，設備之間無需直接通信，通過MQTT代理（Broker）進行消息轉發，實現了松耦合。
阿里云官方支持： 阿里云物聯網平臺全面支持MQTT協議，提供了完善的SDK和開發文檔。

協議功能：

連接 (CONNECT/CONNACK)： 設備與MQTT Broker建立連接。
發布 (PUBLISH/PUBACK/PUBREC/PUBREL/PUBCOMP)： 設備發布消息到指定主題。
訂閱 (SUBSCRIBE/SUBACK)： 設備訂閱感興趣的主題，接收來自該主題的消息。
取消訂閱 (UNSUBSCRIBE/UNSUBACK)： 取消對某個主題的訂閱。
斷開連接 (DISCONNECT)： 設備與MQTT Broker斷開連接。
心跳 (PINGREQ/PINGRESP)： 維持連接的活性。

4.3 阿里云物聯網平臺交互流程

設備注冊： 在阿里云物聯網平臺創建產品和設備。獲取ProductKey、DeviceName和DeviceSecret。這些是設備連接到阿里云的身份憑證。
設備認證： 設備上電后，STM32通過通信模塊連接互聯網，并使用ProductKey、DeviceName和DeviceSecret生成MQTT連接所需的用戶名（clientId）和密碼（password）。然后向阿里云MQTT Broker發起連接請求。
訂閱主題： 連接成功后，設備訂閱阿里云平臺用于下發控制指令和屬性設置的主題。例如，/sys/${ProductKey}/${DeviceName}/thing/service/property/set用于接收屬性設置指令。
數據上報： STM32定時采集傳感器數據，將數據封裝為JSON格式，并通過MQTT協議發布到阿里云平臺指定的數據上報主題。例如，/sys/${ProductKey}/${DeviceName}/thing/event/property/post。
屬性上報： 設備可以將自身的狀態屬性（如在線/離線狀態、設備版本號等）上報到云端，供平臺管理和應用查詢。
指令下發與響應： 阿里云平臺通過發布消息到設備訂閱的主題來下發控制指令。STM32接收到指令后解析并執行，然后將執行結果通過MQTT上報給平臺。
OTA固件升級： 阿里云物聯網平臺支持OTA固件升級。設備可以定期檢查是否有新的固件版本，如果有，則下載并升級。這需要設備具備存儲和引導加載器（Bootloader）功能。

五、軟件實現細節與代碼結構（偽代碼與思路）

本節將提供關鍵部分的偽代碼和實現思路，幫助理解軟件層面的具體操作。

5.1 STM32CubeIDE項目配置

創建新項目： 使用STM32CubeIDE創建新的STM32項目，選擇STM32F103C8T6。
配置時鐘： 配置系統時鐘為72MHz。
配置UART： 配置一個UART接口（例如UART1）用于與通信模塊通信，配置另一個UART接口（例如UART2）用于調試輸出。
配置GPIO： 配置必要的GPIO引腳用于控制通信模塊（如復位、使能）和傳感器接口。
生成代碼： CubeIDE會自動生成HAL庫初始化代碼。

5.2 通信模塊驅動（以ESP8266為例）

// esp8266_driver.h
#ifndef ESP8266_DRIVER_H
#define ESP8266_DRIVER_H

#include "main.h" // 包含HAL庫頭文件

// 初始化ESP8266模塊
HAL_StatusTypeDef ESP8266_Init(void);

// 連接WiFi
HAL_StatusTypeDef ESP8266_ConnectWiFi(const char* ssid, const char* password);

// 建立TCP連接
HAL_StatusTypeDef ESP8266_ConnectTCP(const char* host, uint16_t port);

// 發送數據
HAL_StatusTypeDef ESP8266_SendData(const uint8_t* data, uint16_t len);

// 接收數據 (非阻塞方式)
int32_t ESP8266_ReceiveData(uint8_t* buffer, uint16_t max_len, uint32_t timeout_ms);

// 關閉TCP連接
HAL_StatusTypeDef ESP8266_CloseTCP(void);

#endif // ESP8266_DRIVER_H

實現思路： STM32通過UART向ESP8266發送AT指令，并解析ESP8266的響應。例如，發送AT+CWJAP="SSID","PASSWORD"連接Wi-Fi，發送AT+CIPSTART="TCP","HOST",PORT建立TCP連接。需要實現一個AT指令發送/接收和響應解析的通用函數。

5.3 MQTT客戶端實現（基于Paho MQTT移植）

為了在STM32F103C8T6上運行MQTT協議，通常會移植一個輕量級的MQTT客戶端庫，如Eclipse Paho MQTT Embedded C Client。

// mqtt_client.h
#ifndef MQTT_CLIENT_H
#define MQTT_CLIENT_H

#include "MQTTPacket.h" // Paho MQTT庫的頭文件
#include "transport.h"   // Paho MQTT庫的傳輸層接口

// MQTT客戶端初始化
void MQTT_Client_Init(void);

// MQTT連接到阿里云
MQTTStatusTypeDef MQTT_Connect_Aliyun(const char* productKey, const char* deviceName, 
const char* deviceSecret);

// MQTT發布消息
MQTTStatusTypeDef MQTT_Publish_Message(const char* topic, const char* payload, QoS_e qos);

// MQTT訂閱主題
MQTTStatusTypeDef MQTT_Subscribe_Topic(const char* topic, QoS_e qos, void (*msg_callback)
(MessageData*));

// MQTT處理循環 (需要周期性調用)
void MQTT_Yield(uint32_t timeout_ms);

#endif // MQTT_CLIENT_H

實現思路：

傳輸層： Paho MQTT庫需要一個傳輸層接口，用于實現TCP/IP數據的發送和接收。對于ESP8266，這個傳輸層就是基于ESP8266_SendData和ESP8266_ReceiveData。
MQTT協議封裝： Paho庫負責MQTT協議報文的封裝和解析。
阿里云鑒權： 阿里云物聯網平臺的設備認證需要根據ProductKey、DeviceName和DeviceSecret生成用戶名和密碼。這通常涉及到HMAC_SHA1加密算法。STM32F103C8T6沒有硬件加密模塊，需要軟件實現。
心跳機制： 定期調用MQTT_Yield函數，確保MQTT連接的活性。

5.4 傳感器數據采集

// sensor_manager.h
#ifndef SENSOR_MANAGER_H
#define SENSOR_MANAGER_H

#include "main.h"

// 傳感器初始化
HAL_StatusTypeDef Sensor_Init(void);

// 讀取溫濕度數據
HAL_StatusTypeDef Read_DHT_Data(float* temperature, float* humidity);

#endif // SENSOR_MANAGER_H

實現思路： 根據DHT11/DHT22的時序圖，通過STM32的GPIO模擬單總線通信協議，讀取傳感器數據并進行校驗。

5.5 主循環邏輯 (main.c)

#include "main.h"
#include "esp8266_driver.h"
#include "mqtt_client.h"
#include "sensor_manager.h"
#include "cJSON.h" // JSON解析庫

#define PRODUCT_KEY     "YOUR_PRODUCT_KEY"
#define DEVICE_NAME     "YOUR_DEVICE_NAME"
#define DEVICE_SECRET   "YOUR_DEVICE_SECRET"
#define ALIYUN_BROKER   "YOUR_PRODUCT_KEY.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com" 
// 根據實際地域選擇

void app_init(void);
void mqtt_message_callback(MessageData* msg);

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init(); // ESP8266
  MX_USART2_UART_Init(); // Debug

  app_init();

  // 連接阿里云
  while (MQTT_Connect_Aliyun(PRODUCT_KEY, DEVICE_NAME, DEVICE_SECRET) != MQTT_STATUS_OK)
  {
    HAL_Delay(5000); // 連接失敗，等待5秒重試
    printf("MQTT connection failed, retrying...
");
  }
  printf("MQTT connected to Aliyun IoT Platform.
");

  // 訂閱主題
  MQTT_Subscribe_Topic("/sys/"PRODUCT_KEY"/"DEVICE_NAME"/thing/service/property/set", QoS0,
   mqtt_message_callback);
  printf("Subscribed to property set topic.
");

  uint32_t last_report_time = HAL_GetTick();
  uint32_t report_interval_ms = 10000; // 每10秒上報一次數據

  while (1)
  {
    // MQTT處理循環，保持連接和接收消息
    MQTT_Yield(100);

    // 定時上報數據
    if (HAL_GetTick() - last_report_time >= report_interval_ms)
    {
      float temperature, humidity;
      if (Read_DHT_Data(&temperature, &humidity) == HAL_OK)
      {
        cJSON* root = cJSON_CreateObject();
        cJSON* params = cJSON_CreateObject();
        cJSON_AddItemToObject(root, "params", params);
        cJSON_AddNumberToObject(params, "CurrentTemperature", temperature);
        cJSON_AddNumberToObject(params, "CurrentHumidity", humidity);

        char* payload = cJSON_PrintUnformatted(root);
        if (payload != NULL)
        {
          MQTT_Publish_Message("/sys/"PRODUCT_KEY"/"DEVICE_NAME"/thing/event/property/post", 
          payload, QoS0);
          printf("Reported data: %s
", payload);
          cJSON_Free(payload);
        }
        cJSON_Delete(root);
      }
      else
      {
        printf("Failed to read sensor data.
");
      }
      last_report_time = HAL_GetTick();
    }
  }
}

void app_init(void)
{
  // 初始化ESP8266
  if (ESP8266_Init() != HAL_OK)
  {
    printf("ESP8266 initialization failed.
");
    // 錯誤處理
  }
  printf("ESP8266 initialized.
");

  // 連接WiFi
  while (ESP8266_ConnectWiFi("YOUR_WIFI_SSID", "YOUR_WIFI_PASSWORD") != HAL_OK)
  {
    HAL_Delay(2000); // 連接失敗，等待2秒重試
    printf("WiFi connection failed, retrying...
");
  }
  printf("WiFi connected.
");

  // 初始化傳感器
  if (Sensor_Init() != HAL_OK)
  {
    printf("Sensor initialization failed.
");
  }
  printf("Sensor initialized.
");

  // 初始化MQTT客戶端
  MQTT_Client_Init();
  printf("MQTT client initialized.
");
}

void mqtt_message_callback(MessageData* msg)
{
  printf("Message received on topic: %.*s
", msg->topicName->lenstring.len, msg->
  topicName->lenstring.data);
  printf("Payload: %.*s
", msg->message->payloadlen, (char*)msg->message->payload);

  // 解析JSON指令，并執行相應操作
  cJSON* root = cJSON_Parse((char*)msg->message->payload);
  if (root != NULL)
  {
    cJSON* params = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(root, "params");
    if (params != NULL)
    {
      // 示例：解析控制LED的指令
      cJSON* led_status = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(params, "LEDStatus");
      if (cJSON_IsNumber(led_status))
      {
        if (led_status->valueint == 1)
        {
          // 控制LED亮
          printf("Turn LED ON
");
        }
        else
        {
          // 控制LED滅
          printf("Turn LED OFF
");
        }
        // 回復屬性設置結果
        cJSON* reply_root = cJSON_CreateObject();
        cJSON* reply_data = cJSON_CreateObject();
        cJSON_AddStringToObject(reply_root, "code", "200");
        cJSON_AddStringToObject(reply_root, "message", "success");
        cJSON_AddStringToObject(reply_root, "id", "123"); // 對應請求的id
        cJSON_AddItemToObject(reply_root, "data", reply_data);
        cJSON_AddNumberToObject(reply_data, "LEDStatus", led_status->valueint);

        char* reply_payload = cJSON_PrintUnformatted(reply_root);
        if (reply_payload != NULL)
        {
          MQTT_Publish_Message("/sys/"PRODUCT_KEY"/"DEVICE_NAME"/thing/service/property/set_reply", 
          reply_payload, QoS0);
          cJSON_Free(reply_payload);
        }
        cJSON_Delete(reply_root);
      }
    }
    cJSON_Delete(root);
  }
}

重要提示：

錯誤處理： 實際項目中需要增加大量的錯誤處理和重試機制，以提高系統健壯性。
HMAC_SHA1： 阿里云MQTT連接密碼生成需要HMAC_SHA1加密。在STM32F103C8T6上，需要軟件實現或尋找現成的庫。
內存管理： STM32F103C8T6的RAM有限，使用cJSON等庫時需注意內存分配和釋放，避免內存泄漏。
低功耗： 如果是電池供電應用，需要深入研究STM32的低功耗模式（Stop Mode、Standby Mode）以及通信模塊的低功耗特性（如NB-IoT的PSM/eDRX），并在不影響功能的前提下盡可能降低功耗。
安全性： 對于生產環境，應考慮TLS/SSL加密通信，但這會增加MCU的資源開銷和開發復雜度，STM32F103C8T6可能需要硬件加密協處理器支持或選擇功能更強大的MCU。對于簡單應用，使用MQTT的用戶名/密碼認證即可。
看門狗： 引入獨立看門狗 (IWDG) 或窗口看門狗 (WWDG) 機制，防止程序跑飛，提高系統可靠性。

六、阿里云物聯網平臺配置

6.1 創建產品與設備

登錄阿里云物聯網平臺： 訪問
iot.console.aliyun.com
并登錄您的阿里云賬號。
創建產品： 在“產品”頁面點擊“創建產品”。

產品名稱： 自定義（例如：STM32_IoT_Device）。
節點類型： 選擇“直連設備”（對于STM32直接連接）。
連接方式： 選擇“Wi-Fi”或“蜂窩（2G/3G/4G/5G）”或“NB-IoT”等，取決于您選擇的通信模塊。
數據格式： 選擇“Alink JSON”。
其他選項根據需求配置。

定義物模型：

屬性示例：
服務示例：

標識符： CurrentTemperature，名稱： 當前溫度，數據類型： float，讀寫類型： 只讀。
標識符： CurrentHumidity，名稱： 當前濕度，數據類型： float，讀寫類型： 只讀。
標識符： LEDStatus，名稱： LED狀態，數據類型： int，讀寫類型： 讀寫（用于云端控制LED）。

標識符： SetAlarmThreshold，名稱： 設置報警閾值，輸入參數： Threshold (float)，輸出參數： Result (string)。

在產品詳情頁，選擇“功能定義”選項卡。
點擊“編輯草稿”，添加“屬性”（用于數據上報和云端讀寫）、“服務”（用于云端調用設備功能）和“事件”（用于設備主動上報事件）。
完成后點擊“發布上線”。

添加設備： 在產品詳情頁，選擇“設備”選項卡，點擊“添加設備”。

DeviceName： 自定義（例如：MyTestDevice001）。
系統會自動生成DeviceSecret。請務必保存ProductKey、DeviceName和DeviceSecret，這些是設備連接阿里云的憑證。

6.2 規則引擎與數據流轉

創建規則： 在“規則引擎”頁面，點擊“創建規則”。

規則名稱： 自定義。
產品： 選擇您創建的產品。
數據來源： 選擇“設備上報數據”。
數據處理： 可以編寫SQL語句對上報數據進行篩選、轉換。例如：SELECT CurrentTemperature, CurrentHumidity FROM /sys/${ProductKey}/${DeviceName}/thing/event/property/post。