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怎么建立MQTT连接?

50 MQTT OTA
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MQTT连接
OTA升级
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2021-3-30 06:52:57   评论 分享淘帖 邀请回答

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ali-iotkit 软件包封装了 HTTP、MQTT、CoAP 和 OTA 等应用层协议,方便了用户设备接入云平台,这里摘取部分做简要介绍。
MQTT 连接

目前阿里云支持 MQTT 标准协议接入,兼容 3.1.1 和 3.1 版本协议,具体的协议请参考 MQTT 3.1.1 和 MQTT 3.1 协议文档。
特征

  • 支持 MQTT 的 PUB、SUB、PING、PONG、CONNECT、DISCONNECT 和 UNSUB 等报文
  • 支持 cleanSession
  • 不支持 will、retain msg
  • 不支持 QOS2
  • 基于原生的 MQTT topic 上支持 RRPC 同步模式,服务器可以同步调用设备并获取设备回执结果
安全等级

支持 TLSV1、 TLSV1.1 和 TLSV1.2 版本的协议建立安全连接。
  • TCP 通道基础+芯片级加密(ID2硬件集成): 安全级别高
  • TCP 通道基础+对称加密(使用设备私钥做对称加密):安全级别中
  • TCP 方式(数据不加密): 安全级别低
连接域名

  • 华东2节点:productKey.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com:1883
  • 美西节点:productKey.iot-as-mqtt.us-west-1.aliyuncs.com:1883
  • 新加坡节点:productKey.iot-as-mqtt.ap-southeast-1.aliyuncs.com:1883
Topic 规范

默认情况下创建一个产品后,产品下的所有设备都拥有以下 Topic 类的权限:
  • /productKey/deviceName/update pub
  • /productKey/deviceName/update/error pub
  • /productKey/deviceName/get sub
  • /sys/productKey/deviceName/thing/# pub&sub
  • /sys/productKey/deviceName/rrpc/# pub&sub
  • /broadcast/productKey/# pub&sub
每个 Topic 规则称为 topic 类,topic 类实行设备维度隔离。每个设备发送消息时,将 deviceName 替换为自己设备的 deviceName ,防止 topic 被跨设备越权,topic 说明如下:
  • pub:表示数据上报到 topic 的权限
  • sub:表示订阅 topic 的权限
  • /productKey/deviceName/xxx 类型的 topic 类:可以在物联网平台的控制台扩展和自定义
  • /sys 开头的 topic 类:属于系统约定的应用协议通信标准,不允许用户自定义的,约定的 topic 需要符合阿里云 ALink 数据标准
  • /sys/productKey/deviceName/thing/xxx 类型的 topic 类:网关主子设备使用的 topic 类,用于网关场景
  • /broadcast 开头的 topic 类:广播类特定 topic
  • /sys/productKey/deviceName/rrpc/request/${messageId}:用于同步请求,服务器会对消息 Id 动态生成 topic, 设备端可以订阅通配符
  • /sys/productKey/deviceName/rrpc/request/+:收到消息后,发送 pub 消息到 /sys/productKey/deviceName/rrpc/response/${messageId},服务器可以在发送请求时,同步收到结果
建立 MQTT 连接

使用 IOT_MQTT_Construct 接口与云端建立 MQTT 连接。
如果要实现设备长期在线,需要程序代码中去掉 IOT_MQTT_Unregister 和 IOT_MQTT_Destroy 部分,使用 while 保持长连接状态。
示例代码如下:
while(1){    IOT_MQTT_Yield(pclient, 200);     HAL_SleepMs(100);}订阅 Topic 主题

使用 IOT_MQTT_Subscribe 接口订阅某个 Topic。
代码如下:
/* Subscribe the specific topic */rc = IOT_MQTT_Subscribe(pclient, TOPIC_DATA, IOTX_MQTT_QOS1,                         _demo_message_arrive, NULL);if (rc < 0) {    IOT_MQTT_Destroy(&pclient);    EXAMPLE_TRACE("IOT_MQTT_Subscribe() failed, rc = %d", rc);    rc = -1;    goto do_exit;}发布消息

使用 IOT_MQTT_Publish 接口发布信息到云端。
代码如下:
/* Initialize topic information */memset(&topic_msg, 0x0, sizeof(iotx_mqtt_topic_info_t));strcpy(msg_pub, "message: hello! start!");topic_msg.qos = IOTX_MQTT_QOS1;topic_msg.retain = 0;topic_msg.dup = 0;topic_msg.payload = (void *)msg_pub;topic_msg.payload_len = strlen(msg_pub);rc = IOT_MQTT_Publish(pclient, TOPIC_DATA, &topic_msg);EXAMPLE_TRACE("rc = IOT_MQTT_Publish() = %d", rc);取消订阅

使用 IOT_MQTT_Unsubscribe 接口取消订阅云端消息
下行数据接收

使用 IOT_MQTT_Yield 数据接收函数接收来自云端的消息。
请在任何需要接收数据的地方调用这个 API。如果系统允许,请起一个单独的线程,执行该接口。
代码如下:
/* handle the MQTT packet received from TCP or SSL connection */IOT_MQTT_Yield(pclient, 200);销毁 MQTT 连接

使用 IOT_MQTT_Destroy 接口销毁 MQTT 连接,释放内存。
代码如下:
IOT_MQTT_Destroy(&pclient);检查连接状态

使用 IOT_MQTT_CheckStateNormal 接口查看当前的连接状态。
该接口用于查询MQTT的连接状态。但是,该接口并不能立刻检测到设备断网,只会在有数据发送或是 keepalive 时才能侦测到 disconnect。
MQTT 保持连接

设备端在 keepalive_interval_ms 时间间隔内,至少需要发送一次报文,包括 ping 请求。
如果服务端在 keepalive_interval_ms 时间内无法收到任何报文,物联网平台会断开连接,设备端需要进行重连。
在 IOT_MQTT_Construct 函数可以设置 keepalive_interval_ms 的取值,物联网平台通过该取值作为心跳间隔时间。keepalive_interval_ms 的取值范围是60000~300000。
示例代码:
iotx_mqtt_param_t mqtt_params;memset(&mqtt_params, 0x0, sizeof(mqtt_params));mqtt_params.keepalive_interval_ms = 60000;mqtt_params.request_timeout_ms = 2000;/* Construct a MQTT client with specify parameter */pclient = IOT_MQTT_Construct(&mqtt_params);CoAP 连接

  • 支持 RFC 7252 Constrained Application Protocol协议,具体请参考:RFC 7252
  • 使用 DTLS v1.2 保证通道安全,具体请参考:DTLS v1.2
  • 服务器地址 endpoint = productKey.iot-as-coap.cn-shanghai.aliyuncs.com:5684
其中 productKey 请替换为您申请的产品 Key
CoAP 约定

  • 不支持?号形式传参数
  • 暂时不支持资源发现
  • 仅支持 UDP 协议,并且目前必须通过 DTLS
  • URI 规范,CoAP 的 URI 资源和 MQTT TOPIC 保持一致,参考 MQTT规范
应用场景

CoAP 协议适用在资源受限的低功耗设备上,尤其是 NB-IoT 的设备使用,基于 CoAP 协议将 NB-IoT 设备接入物联网平台的流程如下图所示:

建立连接

使用 IOT_CoAP_Init 和 IOT_CoAP_DeviceNameAuth 接口与云端建立 CoAP 认证连接。
示例代码:
iotx_coap_context_t *p_ctx = NULL;p_ctx = IOT_CoAP_Init(&config);if (NULL != p_ctx) {    IOT_CoAP_DeviceNameAuth(p_ctx);    do {        count ++;        if (count == 11) {            count = 1;        }    IOT_CoAP_Yield(p_ctx);    } while (m_coap_client_running);    IOT_CoAP_Deinit(&p_ctx);} else {    HAL_Printf("IoTx CoAP init failed/r/n");}收发数据

SDK 使用接口 IOT_CoAP_SendMessage 发送数据,使用 IOT_CoAP_GetMessagePayload 和IOT_CoAP_GetMessageCode 接收数据。
示例代码:
/* send data */static void iotx_post_data_to_server(void *param){    char path[IOTX_URI_MAX_LEN + 1] = {0};    iotx_message_t message;    iotx_deviceinfo_t devinfo;    message.p_payload = (unsigned char *)"{/"name/":/"hello world/"}";    message.payload_len = strlen("{/"name/":/"hello world/"}");    message.resp_callback = iotx_response_handler;    message.msg_type = IOTX_MESSAGE_CON;    message.content_type = IOTX_CONTENT_TYPE_JSON;    iotx_coap_context_t *p_ctx = (iotx_coap_context_t *)param;    iotx_set_devinfo(&devinfo);    snprintf(path, IOTX_URI_MAX_LEN, "/topic/%s/%s/update/",              (char *)devinfo.product_key,             (char *)devinfo.device_name);    IOT_CoAP_SendMessage(p_ctx, path, &message);}/* receive data */static void iotx_response_handler(void *arg, void *p_response){    int len = 0;    unsigned char *p_payload = NULL;    iotx_coap_resp_code_t resp_code;    IOT_CoAP_GetMessageCode(p_response, &resp_code);    IOT_CoAP_GetMessagePayload(p_response, &p_payload, &len);    HAL_Printf("[APPL]: Message response code: 0x%x/r/n", resp_code);    HAL_Printf("[APPL]: Len: %d, Payload: %s, /r/n", len, p_payload);}下行数据接收

使用 IOT_CoAP_Yield 接口接收来自云端的下行数据。
请在任何需要接收数据的地方调用这个API,如果系统允许,请起一个单独的线程,执行该接口。
销毁 CoAP 连接

使用 IOT_CoAP_Deinit 接口销毁 CoAP 连接并释放内存。
OTA 升级

固件升级 Topic

  • 设备端上报固件版本给云端
/ota/device/inform/productKey/deviceName

  • 设备端订阅该topic接收云端固件升级通知
/ota/device/upgrade/productKey/deviceName

  • 设备端上报固件升级进度
/ota/device/progress/productKey/deviceName

  • 设备端请求是否固件升级
/ota/device/request/productKey/deviceName
固件升级说明

  • 设备固件版本号只需要在系统启动过程中上报一次即可,不需要周期循环上报
  • 根据版本号来判断设备端OTA是否升级成功
  • 从OTA服务端控制台发起批量升级,设备升级操作记录状态是待升级
    实际升级以OTA系统接收到设备上报的升级进度开始,设备升级操作记录状态是升级中。
  • 设备离线时,接收不到服务端推送的升级消息
    当设备上线后,主动通知服务端上线消息,OTA 服务端收到设备上线消息,验证该设备是否需要升级,如果需要,再次推送升级消息给设备, 否则,不推送消息。
OTA 代码说明

初始化
OTA 模块的初始化依赖于 MQTT 连接,即先获得的 MQTT 客户端句柄 pclient。
h_ota = IOT_OTA_Init(PRODUCT_KEY, DEVICE_NAME, pclient);if (NULL == h_ota) {    rc = -1;    printf("initialize OTA failed/n");}上报版本号
在 OTA 模块初始化之后,调用 IOT_OTA_ReportVersion 接口上报当前固件的版本号,升级成功后重启运行新固件,并使用该接口上报新固件版本号,云端与 OTA 升级任务的版本号对比成功后,提示 OTA 升级成功。
示例代码如下:
if (0 != IOT_OTA_ReportVersion(h_ota, "version2.0")) {    rc = -1;    printf("report OTA version failed/n");}下载固件
MQTT 通道获取到 OTA 固件下载的 URL 后,使用 HTTPS 下载固件,边下载边存储到 Flash OTA 分区。
  • IOT_OTA_IsFetching() 接口:用于判断是否有固件可下载
  • IOT_OTA_FetchYield() 接口:用于下载一个固件块
  • IOT_OTA_IsFetchFinish() 接口:用于判断是否已下载完成
示例代码:
// 判断是否有固件可下载if (IOT_OTA_IsFetching(h_ota)) {    unsigned char buf_ota[OTA_BUF_LEN];    uint32_t len, size_downloaded, size_file;    do {        // 循环下载固件        len = IOT_OTA_FetchYield(h_ota, buf_ota, OTA_BUF_LEN, 1);         if (len > 0) {            // 写入到Flash等存储器中(边下载边存储)        }    } while (!IOT_OTA_IsFetchFinish(h_ota)); // 判断固件是否下载完毕}上报下载状态
使用 IOT_OTA_ReportProgress 接口上报固件下载进度。
if (percent - last_percent > 0) {    IOT_OTA_ReportProgress(h_ota, percent, NULL);}IOT_MQTT_Yield(pclient, 100);判断下载固件是否完整
固件下载完成后,使用 IOT_OTA_Ioctl 接口校验固件的完整性。
int32_t firmware_valid;IOT_OTA_Ioctl(h_ota, IOT_OTAG_CHECK_FIRMWARE, &firmware_valid, 4);if (0 == firmware_valid) {    printf("The firmware is invalid/n");} else {    printf("The firmware is valid/n");}销毁 OTA 连接
使用 IOT_OTA_Deinit 销毁 OTA 连接并释放内存。
2021-3-31 15:56:16 评论

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