Niobe开发板MQTT联网演示

开发板

本案例程序将演示怎么在拓维Niobe WiFi IoT Core开发板上编写一个连接MQTT服务器的业务程序，实现开发板联网上报数据到服务器。
简述MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。
MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。
MQTT协议中的方法MQTT协议中定义了一些方法(也被称为动作)，来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：

Connect。等待与服务器建立连接。
Disconnect。等待MQTT客户端完成所做的工作，并与服务器断开TCP/IP会话。
Subscribe。等待完成订阅。
UnSubscribe。等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。
Publish。MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回。

特点

开放消息协议，简单易实现
发布订阅模式，一对多消息发布
基于TCP/IP网络连接,提供有序，无损，双向连接。
1字节固定报头，2字节心跳报文，最小化传输开销和协议交换，有效减少网络流量。
消息QoS支持，可靠传输保证
- “最多一次”，尽操作环境所能提供的最大努力分发消息。消息可能会丢失。例如，这个等级可用于环境传感器数据，单次的数据丢失没关系，因为不久之后会再次发送。
- “至少一次”，保证消息可以到达，但是可能会重复。
- “仅一次”，保证消息只到达一次。例如，这个等级可用在一个计费系统中，这里如果消息重复或丢失会导致不正确的收费。
异常连接断开发生时，能通知到相关各方。

MQTT结构体详解

typedef struct
{
/** The eyecatcher for this structure. must be MQTC. */
char struct_id[4];
/** The version number of this structure. Must be 0 */
int struct_version;
/** Version of MQTT to be used. 3 = 3.1 4 = 3.1.1
*/
unsigned char MQTTVersion;
MQTTString clientiD;
unsigned short keepAliveInterval;
unsigned char cleansession;
unsigned char willFlag;
MQTTPacket_willOptions will;
MQTTString username;
MQTTString password;
} MQTTPacket_connectData;

复制代码

主要代码分析

static void MQTTDemoTask(void)
{
// 连接WIFI
WifiConnect(SELECT_WIFI_SSID, SELECT_WIFI_PASSWORD);
printf("Starting ...n");
int rc, count = 0;
MQTTClient client;
// 初始化网络参数
NetworkInit(&network);
printf("NetworkConnect ...n");
begin:
// 连接服务器网络
NetworkConnect(&network, "123.60.8.120", 1883);
printf("MQTTClientInit ...n");
// 初始化客户端
MQTTClientInit(&client, &network, 2000, sendBuf, sizeof(sendBuf), readBuf, sizeof(readBuf));
// 连接参数
MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;
// 客户ID，唯一
data.clientID.cstring= "Talkweb";
// 不使用临终遗言
data.willFlag = 0;
// MQTT版本号
data.MQTTVersion = 3;
// 保存存活时间
data.keepAliveInterval = 0;
// 重新连接后是否清除以前的信息 0表示不清除，1表示重连清除
data.cleansession = 1;
// 服务器用户名
data.username.cstring = "Talkweb";
// 服务器用户密码
data.password.cstring = "Talkweb1996";
printf("MQTTConnect ...n");
// 登录服务器
rc = MQTTConnect(&client, &data);
// 失败处理
if (rc != 0) {
printf("MQTTConnect: %dn", rc);
NetworkDisconnect(&network);
MQTTDisconnect(&client);
osDelay(200);
goto begin;
}
printf("MQTTSubscribe ...n");
// 订阅主题，并绑定回调函数处理接收到的消息
rc = MQTTSubscribe(&client, "pubtopic", 2, MessageArrived);
// 订阅失败处理
if (rc != 0) {
printf("MQTTSubscribe: %dn", rc);
osDelay(200);
goto begin;
}
while (count++) {
MQTTMessage message;
// 发布的内容
char payload[] = {"{"name": "Talkweb","url": "https://www.talkweb.com.cn/"}"};
// 仅一次
message.qos = 2;
message.retained = 0;
message.payload = payload;
message.payloadlen = strlen(payload);
// 发布
if ((rc = MQTTPublish(&client, "pubtopic", &message)) != 0) {
printf("Return code from MQTT publish is %dn", rc);
NetworkDisconnect(&network);
MQTTDisconnect(&client);
goto begin;
}
osDelay(100);
}
}

复制代码

编译
修改对接热点的账号密码修改mqtt_main.h第32行和33行的WiFi热点SSID和密码，改成自己环境中的WiFi热点。

// 默认WiFi名和密码
#define SELECT_WIFI_SSID "111"
#define SELECT_WIFI_PASSWORD "0987654321"

复制代码

修改 BUILD.gn 文件修改 applications/app/BUILD.gn 路径中的 BUILD.gn 文件，指定 network_mqttclient_example 参与编译。

# "TW208_Module_ds1307:module_ds1307_example",
# "TW209_Module_gps:module_gps_example",
# "TW301_Network_wifista:network_wifista_example",
# "TW302_Network_wifiap:network_wifiap_example",
"TW303_Network_mqttclient:network_mqttclient_example",
# "TW304_Network_httpclient:network_httpclient_example",
# "TW305_Network_ntpclient:network_ntpclient_example",

复制代码

运行结果

Starting ...
NetworkConnect ...
MQTTClientInit ...
MQTTConnect ...
MQTTSubscribe ...
wait for suback
Message arrived on topic pubtopic: {"code":-20,"desc":"appId cannot be empty"}
Message arrived on topic pubtopic: {"code":-20,"desc":"appId cannot be empty"}
Message arrived on topic pubtopic: {"code":-20,"desc":"appId cannot be empty"}
Message arrived on topic pubtopic: {"code":-20,"desc":"appId cannot be empty"}
Message arrived on topic pubtopic: {"code":-20,"desc":"appId cannot be empty"}
Message arrived on topic pubtopic: {"code":-20,"desc":"appId cannot be empty"}
Message arrived on topic pubtopic: {"code":-20,"desc":"appId cannot be empty"}
Message arrived on topic pubtopic: {"code":-20,"desc":"appId cannot be empty"}

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自己搭建MQTT服务器，用于测试。测试步骤如下：1、下载apache-apollo-1.7.1搭建本地mqtt服务器，用于接入测试。工具使用参考：https://blog.csdn.net/yanyf2016/article/details/108057173。 2、获取本地IP地址，并把本地IP地址和端口61613替换案例中的地址。替换MQTTDemoTask函数中的NetworkConnect(&network, "123.60.8.120", 1883); 3、对应修改服务器用户名和密码，替换为apollo的默认用户名和密码：admin,password。 4、为了方便测试，可以把本地电脑，开发板连接同一个网络。 5、正常显示如下：

NetworkConnect ...
MQTTClientInit ...
MQTTConnect ...
MQTTSubscribe ...
wait for suback
Message arrived on topic pubtopic: {"name": "Talkweb","url": "https://www.talkweb.com.cn/"}
Message arrived on topic pubtopic: {"name": "Talkweb","url": "https://www.talkweb.com.cn/"}
Message arrived on topic pubtopic: {"name": "Talkweb","url": "https://www.talkweb.com.cn/"}
Message arrived on topic pubtopic: {"name": "Talkweb","url": "https://www.talkweb.com.cn/"}
Message arrived on topic pubtopic: {"name": "Talkweb","url": "https://www.talkweb.com.cn/"}
Message arrived on topic pubtopic: {"name": "Talkweb","url": "https://www.talkweb.com.cn/"}
Message arrived on topic pubtopic: {"name": "Talkweb","url": "https://www.talkweb.com.cn/"}
Message arrived on topic pubtopic: {"name": "Talkweb","url": "https://www.talkweb.com.cn/"}

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