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刘满贵

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如何在设备上使用MQTT + TLS/SSL通道与阿里云平台建立双向通信

示例程序

ali-iotkit 软件包同时支持阿里现有的 LinkDevelop 和 LinkPlatform 平台。

本文针对这两个平台分别进行示例程序的演示，用户可以根据自己的需求选择使用其中的一个。

LinkDevelop 平台

LinkDevelop 平台以 RGB_LED 为例，介绍设备与云端如何进行双向通讯。

准备工作

新建项目

新增产品
新增产品的时候，根据需要选择数据格式，这里使用 Alink 数据格式演示，并选择 WiFi 通信方式。

增加功能
为 RGB LED 演示产品添加 RGB 调色功能，如下图所示：

添加设备
创建产品后，点击查看进入产品详情页面，点击设备开发，新增一个调试设备。

成功创建设备后，可以获取到设备激活需要的三元组（ ProductKey、DeviceName、DeviceSecret ），后面需要使用 menuconfig 配置到设备 SDK 中。

获取软件包

打开 RT-Thread 提供的 ENV 工具，使用 menuconfig 配置软件包。

配置 iotkit 软件包
配置使能 iotkit 软件包并 填写设备激活凭证 。

menuconfig 中选择阿里云平台为 LinkDevelop ，OTA channel 选择 MQTT （以 MQTT 为例），详细的配置如下所示：

shell
RT-Thread online packages —->
IoT - internet of things —->
IoT Cloud —->
[] Ali-iotkit: Ali Cloud SDK for IoT platform —->
Select Aliyun platform (LinkDevelop Platform) —->
(a1dSQSGZ77X) Config Product Key
(RGB-LED-DEV-1) Config Device Name
(Ghuiyd9nmGowdZzjPqFtxhm3WUHEbIlI) Config Device Secret
-- Enable MQTT
[] Enable MQTT sample
[] Enable MQTT direct connect
[] Enable SSL
[ ] Enable COAP
[] Enable OTA
Select OTA channel (Use MQTT OTA channel) —->
version (latest) —->

增加 mbedTLS 帧大小
阿里 TLS 认证过程中数据包较大，这里需要增加 TLS 帧大小，OTA 的时候至少需要 8K 大小。

打开 RT-Thread 提供的 ENV 工具，使用 menuconfig 配置 TLS 帧大小。

shell
RT-Thread online packages —->
security packages —->
-*- mbedtls:An open source, portable, easy to use,
readable and flexible SSL library —->
(8192) Maxium fragment length in bytes

使用 pkgs —update 命令下载软件包

MQTT 示例

该 MQTT 示例程序以 RGB-LED 为例，演示了如何在设备上使用 MQTT + TLS/SSL 通道与阿里云平台建立双向通信。

示例文件

命令列表

例程中，使用 MSH 命令启动 MQTT 例程，命令如下所示：

启动 MQTT

使用 ali_mqtt_test start 命令启动 MQTT 示例，成功后设备 log 显示订阅成功。

设备 log 如下所示：

msh />ali_mqtt_test start

ali_mqtt_main|645 :: iotkit-embedded sdk version: V2.10

[inf] iotx_device_info_init(40): device_info created successfully!

[dbg] iotx_device_info_set(50): start to set device info!

[dbg] iotx_device_info_set(64): device_info set successfully!

···

[inf] iotx_mc_init(1703): MQTT init success!

[inf] _ssl_client_init(175): Loading the CA root certificate ...

···

[inf] _TLSConnectNetwork(420): . Verifying peer X.509 certificate..

[inf] _real_confirm(92): certificate verification result: 0x200

[inf] iotx_mc_connect(2035): mqtt connect success!

···

[inf] iotx_mc_subscribe(1388): mqtt subscribe success,topic = /sys/a1HETlEuvri/RGB-LED-DEV-1/thing/service/property/set!

[inf] iotx_mc_subscribe(1388): mqtt subscribe success,topic = /sys/a1HETlEuvri/RGB-LED-DEV-1/thing/event/property/post_reply!

[dbg] iotx_mc_cycle(1269): SUBACK

event_handle|124 :: subscribe success, packet-id=0

[dbg] iotx_mc_cycle(1269): SUBACK

event_handle|124 :: subscribe success, packet-id=0

[inf] iotx_mc_keepalive_sub(2226): send MQTT ping...

[inf] iotx_mc_cycle(1295): receive ping response!

设备发布消息

使用 ali_mqtt_test pub open 命令发送 LED 状态到云端，成功后设备 log 显示 成功码 200 。

设备 log 如下所示：

msh />ali_mqtt_test pub open

···

[dbg] iotx_mc_cycle(1277): PUBLISH

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1091): Packet Ident : 00000000

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1092): Topic Length : 57

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1096): Topic Name : /sys/a1HETlEuvri/RGB-LED-DEV-1/thing/service/property/set

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1099): Payload Len/Room : 100 / 962

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1100): Receive Buflen : 1024

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1111): delivering msg ...

[dbg] iotx_mc_deliver_message(866): topic be matched

_demo_message_arrive|182 :: ----

_demo_message_arrive|183 :: packetId: 0

_demo_message_arrive|187 :: Topic: '/sys/a1HETlEuvri/RGB-LED-DEV-1/thing/service/property/set' (Length: 57)

_demo_message_arrive|191 :: Payload:

'{"method": "thing.service.property.set","id": "36195462","params":{"LightSwitch":1},"version":"1.0.0"}' (Length: 100)

_demo_message_arrive|192 :: ----

云端查看发布的消息

在设备详情里的运行状态里可以查看设备的上报到云端的消息内容。

云端推送消息到设备

使用云端的调试控制台给设备推送消息。

打开调试控制台

发送调试命令

查看设备订阅日志

使用调试控制台发送命令后，设备可以接受到命令，log 如下所示：

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1091): Packet Ident : 00000000

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1092): Topic Length : 52

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1096): Topic Name : /sys/a1Ayv8xhoIl/RGB-DEV1/thing/service/property/set

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1099): Payload Len/Room : 100 / 967

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1100): Receive Buflen : 1024

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1111): delivering msg ...

[dbg] iotx_mc_deliver_message(866): topic be matched

_demo_message_arrive|178 :: ----

_demo_message_arrive|179 :: packetId: 0

_demo_message_arrive|183 :: Topic: '/sys/a1Ayv8xhoIl/RGB-DEV1/thing/service/property/set' (Length: 52)

_demo_message_arrive|187 :: Payload:

'{"method":"thing.service.property.set","id":"35974024","params":{"LightSwitch":0},"version":"1.0.0"}' (Length: 100)

_demo_message_arrive|188 :: ----

退出 MQTT 示例

使用 ali_mqtt_test stop 命令退出 MQTT 示例，设备 log 如下所示：

msh />ali_mqtt_test stop

[inf] iotx_mc_unsubscribe(1423): mqtt unsubscribe success,topic = /sys/a1HETlEuvri/RGB-LED-DEV-1/thing/event/property/post_reply!

[inf] iotx_mc_unsubscribe(1423): mqtt unsubscribe success,topic = /sys/a1HETlEuvri/RGB-LED-DEV-1/thing/service/property/set!

event_handle|136 :: unsubscribe success, packet-id=0

[dbg] iotx_mc_disconnect(2121): rc = MQTTDisconnect() = 0

[inf] _network_ssl_disconnect(514): ssl_disconnect

[inf] iotx_mc_disconnect(2129): mqtt disconnect!

[inf] iotx_mc_release(2175): mqtt release!

[err] LITE_dump_malloc_free_stats(594): WITH_MEM_STATS = 0

mqtt_client|329 :: out of sample!

OTA 示例

固件升级支持对设备的固件进行远程空中升级（Over-The-Air），实现对设备的远程维护、功能升级、问题修复等场景的使用。您可以指定产品新增一个固件，对固件进行验证，验证通过后开始批量升级，并在固件详情中查看升级结果。

示例文件

命令列表

例程中，使用 MSH 命令启动 OTA 例程，命令如下所示：

运行 OTA 示例

使用 ali_ota_test start 命令启动 OTA 例程，然后等待云端发送 OTA 指令。

设备 log 如下所示：

msh />ali_ota_test start

ali_ota_main|372 :: iotkit-embedded sdk version: V2.10

[inf] iotx_device_info_init(40): device_info created successfully!

[dbg] iotx_device_info_set(50): start to set device info!

[dbg] iotx_device_info_set(64): device_info set successfully!

···

[inf] iotx_mc_init(1703): MQTT init success!

[inf] _ssl_client_init(175): Loading the CA root certificate ...

···

[inf] _TLSConnectNetwork(420): . Verifying peer X.509 certificate..

[inf] _real_confirm(92): certificate verification result: 0x200

[inf] iotx_mc_connect(2035): mqtt connect success!

···

[inf] iotx_mc_subscribe(1388): mqtt subscribe success,topic = /ota/device/upgrade/a1HETlEuvri/RGB-LED-DEV-1!

mqtt_client|241 :: wait ota upgrade command....

[dbg] iotx_mc_cycle(1260): PUBACK

event_handle|130 :: publish success, packet-id=2

[dbg] iotx_mc_cycle(1269): SUBACK

event_handle|106 :: subscribe success, packet-id=1

mqtt_client|241 :: wait ota upgrade command....

新增固件

这里需要用户上传一个 bin 类型的测试固件，随意一个 bin 固件即可，演示例程只进行固件下载及校验，不会写入 Flash，所以也不会真正进行固件搬运升级。

验证固件

设备日志

推送成功后，设备开始下载固件，下载完成后自动进行固件完整性校验，设备端测试日志如下所示：

···

mqtt_client|254 :: Here write OTA data to file....

[dbg] IOT_OTA_Ioctl(457):

origin=e4e54df52a3b530c7e0544b2872f1305, now=e4e54df52a3b530c7e0544b2872f1305

mqtt_client|280 :: The firmware is valid! Download firmware successfully.

mqtt_client|294 :: OTA FW version: v10

云端升级进度展示

设备升级过程中云端会显示设备下载固件的进度，固件下载完成并校验固件成功，设备 SDK 上报新的版本号到云端，云端会显示升级成功，如下图所示：

升级进度 100% 后，再次运行 ali_ota_test start 命令，将最新的版本号上传到云端，版本号匹配成功后，云端显示升级成功，如下图所示：

退出 OTA 例程

升级成功或者升级失败会自动退出 OTA 例程，如果需要手动退出 OTA 例程，请使用 ali_ota_test stop 命令。

msh />ali_ota_test stop

msh />[dbg] iotx_mc_disconnect(2121): rc = MQTTDisconnect() = 0

[inf] _network_ssl_disconnect(514): ssl_disconnect

[inf] iotx_mc_disconnect(2129): mqtt disconnect!

[inf] iotx_mc_release(2175): mqtt release!

[err] LITE_dump_malloc_free_stats(594): WITH_MEM_STATS = 0

mqtt_client|340 :: out of sample!

LinkPlatform 平台

准备工作

创建产品

添加设备在设备管理菜单下，新增一个测试设备，点击查看进入设备详情页面。

成功创建设备后，可以获取到设备激活需要的三元组（ ProductKey、DeviceName、DeviceSecret ），后面需要使用 menuconfig 配置到设备 SDK 中。

查看消息 Topic 列表进入设备详情页面，然后在 Topic 列表 选项查看创建设备默认分配的 Topic 列表，以及 Topic 权限。

自定义 Topic MQTT 示例程序中会用到名为 data 的 Topic，Topic 权限为 发布和订阅 ，因此这里必须自定义一个 data Topic，如下图所示：

开通固件升级服务

获取软件包

打开 RT-Thread 提供的 ENV 工具，使用 menuconfig 配置软件包。

配置 iotkit 软件包配置使能 iotkit 软件包并 填写设备激活凭证 。

menuconfig 中选择阿里云平台为 LinkPlatform ，OTA channel 选择 MQTT （以 MQTT 为例），详细的配置如下所示：

shell RT-Thread online packages —-> IoT - internet of things —-> IoT Cloud —-> [] Ali-iotkit: Ali Cloud SDK for IoT platform —-> Select Aliyun platform (LinkPlatform Platform) —-> (a1dSQSGZ77X) Config Product Key (RGB-LED-DEV-1) Config Device Name (Ghuiyd9nmGowdZzjPqFtxhm3WUHEbIlI) Config Device Secret -- Enable MQTT [] Enable MQTT sample [] Enable MQTT direct connect [] Enable SSL [ ] Enable COAP [] Enable OTA Select OTA channel (Use MQTT OTA channel) —-> version (latest) —->

增加 mbedTLS 帧大小阿里 TLS 认证过程中数据包较大，这里需要增加 TLS 帧大小，OTA 的时候至少需要 8K 大小。

打开 RT-Thread 提供的 ENV 工具，使用 menuconfig 配置 TLS 帧大小。

{.c} RT-Thread online packages —-> security packages —-> -*- mbedtls:An open source, portable, easy to use, readable and flexible SSL library —-> (8192) Maxium fragment length in bytes

使用 pkgs —update 命令下载软件包

MQTT 示例

该 MQTT 示例程序以data Topic 为例，演示了如何在设备上使用 MQTT + TLS/SSL 通道与阿里云平台建立双向通信。

示例文件

命令列表

例程中，使用 MSH 命令启动 MQTT 例程，命令如下所示：

启动 MQTT

使用 ali_mqtt_test start 命令启动 MQTT 示例，成功后设备 log 显示订阅成功。

设备 log 如下所示：

msh />ali_mqtt_test start

ali_mqtt_main|645 :: iotkit-embedded sdk version: V2.10

[inf] iotx_device_info_init(40): device_info created successfully!

[dbg] iotx_device_info_set(50): start to set device info!

[dbg] iotx_device_info_set(64): device_info set successfully!

···

[inf] iotx_mc_init(1703): MQTT init success!

[inf] _ssl_client_init(175): Loading the CA root certificate ...

···

[inf] _TLSConnectNetwork(420): . Verifying peer X.509 certificate..

[inf] _real_confirm(92): certificate verification result: 0x200

[inf] iotx_mc_connect(2035): mqtt connect success!

···

[inf] iotx_mc_subscribe(1388): mqtt subscribe success,topic = /a1P1TlTjU9Q/LP-TEST-DEV-1/data!

[dbg] iotx_mc_cycle(1269): SUBACK

event_handle|124 :: subscribe success, packet-id=0

[inf] iotx_mc_keepalive_sub(2226): send MQTT ping...

[inf] iotx_mc_cycle(1295): receive ping response!

设备发布消息

使用 ali_mqtt_test pub open 命令发送消息 data Topic。

设备 log 如下所示：

msh />ali_mqtt_test pub open

ali_mqtt_test_pub|583 ::

publish message:

topic: /a1P1TlTjU9Q/LP-TEST-DEV-1/data

payload: {"id" : "1","version":"1.0","params" : {"RGBColor" : {"Red":247,"Green":60,"Blue":74},"LightSwitch" : 1},"method":"thing.event.property.post"}

rc = 3

msh />[dbg] iotx_mc_cycle(1260): PUBACK

event_handle|148 :: publish success, packet-id=0

[dbg] iotx_mc_cycle(1260): PUBACK

event_handle|148 :: publish success, packet-id=0

[dbg] iotx_mc_cycle(1277): PUBLISH

···

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1100): Receive Buflen : 1024

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1111): delivering msg ...

[dbg] iotx_mc_deliver_message(866): topic be matched

_demo_message_arrive|182 :: ----

_demo_message_arrive|183 :: packetId: 19324

_demo_message_arrive|187 :: Topic: '/a1P1TlTjU9Q/LP-TEST-DEV-1/data' (Length: 31)

_demo_message_arrive|191 :: Payload:

'{"id" : "1","version":"1.0","params" : {"RGBColor" : {"Red":247,"Green":60,"Blue":74},"LightSwitch" : 1},

"method":"thing.event.property.post"}' (Length: 142)

_demo_message_arrive|192 :: ----

查看云端日志

在设备详情里的运行状态里可以查看设备的上报到云端的消息内容。

云端推送消息到设备

查看设备订阅日志

使用调试控制台发送命令后，设备可以接受到命令，log 如下所示：

msh />[dbg] iotx_mc_cycle(1277): PUBLISH

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1091): Packet Ident : 00000000

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1092): Topic Length : 31

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1096): Topic Name : /a1P1TlTjU9Q/LP-TEST-DEV-1/data

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1099): Payload Len/Room : 33 / 989

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1100): Receive Buflen : 1024

[dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1111): delivering msg ...

[dbg] iotx_mc_deliver_message(866): topic be matched

_demo_message_arrive|182 :: ----

_demo_message_arrive|183 :: packetId: 0

_demo_message_arrive|187 :: Topic: '/a1P1TlTjU9Q/LP-TEST-DEV-1/data' (Length: 31)

_demo_message_arrive|191 :: Payload: 'This message comes from the cloud' (Length: 33)

_demo_message_arrive|192 :: ----

退出 MQTT 示例

使用 ali_mqtt_test stop 命令退出 MQTT 示例，设备 log 如下所示：

msh />ali_mqtt_test stop

msh />[inf] iotx_mc_unsubscribe(1423): mqtt unsubscribe success,topic = /a1P1TlTjU9Q/LP-TEST-DEV-1/data!

event_handle|136 :: unsubscribe success, packet-id=0

[dbg] iotx_mc_disconnect(2121): rc = MQTTDisconnect() = 0

[inf] _network_ssl_disconnect(514): ssl_disconnect

[inf] iotx_mc_disconnect(2129): mqtt disconnect!

[inf] iotx_mc_release(2175): mqtt release!

[err] LITE_dump_malloc_free_stats(594): WITH_MEM_STATS = 0

mqtt_client|329 :: out of sample!

OTA 示例

示例文件

命令列表

例程中，使用 MSH 命令启动 OTA 例程，命令如下所示：

运行 OTA 示例

使用 ali_ota_test start 命令启动 OTA 例程，然后等待云端发送 OTA 指令。

设备 log 如下所示：

msh />ali_ota_test start

ali_ota_main|372 :: iotkit-embedded sdk version: V2.10

[inf] iotx_device_info_init(40): device_info created successfully!

[dbg] iotx_device_info_set(50): start to set device info!

[dbg] iotx_device_info_set(64): device_info set successfully!

···

[inf] iotx_mc_init(1703): MQTT init success!

[inf] _ssl_client_init(175): Loading the CA root certificate ...

···

[inf] _TLSConnectNetwork(420): . Verifying peer X.509 certificate..

[inf] _real_confirm(92): certificate verification result: 0x200

[inf] iotx_mc_connect(2035): mqtt connect success!

···

[dbg] iotx_mc_report_mid(2292): MID Report: topic name = '/sys/a1P1TlTjU9Q/LP-TEST-DEV-1/thing/status/update'

[dbg] iotx_mc_report_mid(2309): MID Report: finished, IOT_MQTT_Publish() = 0

[inf] iotx_mc_subscribe(1388): mqtt subscribe success,topic = /ota/device/upgrade/a1P1TlTjU9Q/LP-TEST-DEV-1!

mqtt_client|241 :: wait ota upgrade command....

新增固件

验证固件

设备日志

推送成功后，设备开始下载固件，下载完成后自动进行固件完整性校验，设备端测试日志如下所示：

···

mqtt_client|254 :: Here write OTA data to file....

[dbg] IOT_OTA_Ioctl(457):

origin=e4e54df52a3b530c7e0544b2872f1305, now=e4e54df52a3b530c7e0544b2872f1305

mqtt_client|280 :: The firmware is valid! Download firmware successfully.

mqtt_client|294 :: OTA FW version: v10

云端升级进度展示

设备升级过程中云端会显示设备下载固件的进度，固件下载完成并校验固件成功，设备 SDK 上报新的版本号到云端，云端会显示升级成功，如下图所示：

退出 OTA 例程

升级成功或者升级失败会自动退出 OTA 例程，如果需要手动退出 OTA 例程，请使用 ali_ota_test stop 命令。

msh />ali_ota_test stop

msh />[dbg] iotx_mc_disconnect(2121): rc = MQTTDisconnect() = 0

[inf] _network_ssl_disconnect(514): ssl_disconnect

[inf] iotx_mc_disconnect(2129): mqtt disconnect!

[inf] iotx_mc_release(2175): mqtt release!

[err] LITE_dump_malloc_free_stats(594): WITH_MEM_STATS = 0

mqtt_client|340 :: out of sample!

注意事项

使用前请在 menuconfig 里配置自己的设备激活凭证（PRODUCT_KEY、DEVICE_NAME 和 DEVICE_SECRET）

使用 menuconfig 配置选择要接入的平台（LinkDevelop 或者 LinkPlatform ）

开启 OTA 功能必须使能加密连接，默认选择（因为 OTA 升级必须使用 HTTPS 下载固件）

常见问题

MbedTLS 返回 0x7200 错误

通常是由于 MbedTLS 帧长度过小，请增加 MbedTLS 帧长度（ 至少需要 8K 大小 ）。

原作者：RT-Thread 软件包手册

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