STM32

【eBox生态圈】移植超级火的MQTT物联网协议，进攻物联网

2019-12-11 18:36发布

站内问答 / STM32/STM8
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本帖最后由 shentqlf 于 2015-11-24 01:28 编辑

这个互联网的年代，如果你不支持物联网就不要出来混啦！

科普：

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，将成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和致动器（比如通过Twitter让房屋联网）的通信协议。
MQ 遥测传输 (MQTT) 是轻量级基于代理的发布/订阅的消息传输协议，设计思想是开放、简单、轻量、易于实现。这些特点使它适用于受限环境。例如，但不仅限于此：
●网络代价昂贵，带宽低、不可靠。
●在嵌入设备中运行，处理器和内存资源有限。
该协议的特点有：
使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合。
●对负载内容屏蔽的消息传输。
●使用 TCP/IP 提供网络连接。
●有三种消息发布服务质量：
    ▲“至多一次”，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。
    ▲“至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。
    ▲“只有一次”，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。
●小型传输，开销很小（固定长度的头部是 2 字节），协议交换最小化，以降低网络流量。
●使用 Last Will和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制。
库文件：Embedded MQTT C/C++ Client Libraries
版本：移植的是目前最新稳定版本3.1.1
下载地址：http://git.eclipse.org/c/paho/or ... mbedded-c.git/refs/
在此网页的左下角有三个下载链接，文件格式不同而已，选择第一个。
移植简介：
初看MQTT库文件觉得不知道从哪里下手。第一步就是选取自己需要的文件，解压后会看到MQTTPacket文件夹，移植到新的平台，这个文件夹就够用了。MQTTClient这个文件夹下面有已经移植好的接口，是在Linux、arduino、mbed平台上运行的。没有支持eBox，说明eBox还不够火，那咱们就自己移植吧。
MQTTPacket文件夹下面有src文件夹。这个就是MQTT的核心代码，不用，也不要做任何修改。Samples文件夹下面的transport.c和.h是MQTT的基本数据传输函数。老外做的就是好，接口文件完全独立于本身的逻辑部分。transport.c这个文件就是移植的最重要部分！要实现基本的四个函数，只填充发送、接收、打开、关闭，不要对函数名称做任何修改，除了这四个函数外，用户也可以添加自己的接口，比如状态判断，需要初始化的东西。

在eBox平台下，我吧transport.c改为.cpp，这要做是为了能让他使用eBox自带的tcp协议，而不必再去基于socket实现传输函数的移植。这一步大大的简化了填充过程。上代码：
  1. #include "tcp.h"

  3. TCPCLIENT mqtt_tcp;
  4. //我自己添加的接口
  5. int transport_init(int local_sock,int local_port)
  6. {
  7.     mqtt_tcp.begin(local_sock,local_port);
  8.     return 0;
  9. }
  10. /*
  11. @return  sended data size for success else 0.
  12. */
  13. int transport_sendPacketBuffer(unsigned char* buf, int buflen)
  14. {
  15.         int rc = 0;
  16.     rc = mqtt_tcp.send(buf,buflen);
  17.         return rc;
  18. }

  20. /*
  21. @return  received data size for success else 0.
  22. [size=4][b]非阻塞式接收[/b]，需要在应用层，做好循环控制。我选择这个模式，
  23. 主要是为了，让stm32除了干这个事情外还能兼顾其他的程序，如果使用阻塞式的就会产生长时间等待。[/size]
  24. */
  25. int transport_getdata(unsigned char* buf, int count)
  26. {
  27.         return mqtt_tcp.recv(buf,count);
  28. }
  29. ///*
  30. //@return  received data size for success else 0.
  31. [size=4]//[b]阻塞式接收[/b]，用户不需要在应用层做循环控制。缺点就是STM32会一直傻傻的等着。。。[/size]
  32. //*/
  33. //int transport_getdata(unsigned char* buf, int count)
  34. //{
  35. ////×èÈûʽ½ÓÊÕ
  36. //    int rc = 0;
  37. //    uint32_t last_time = millis();
  38. //   
  39. //    while(rc == 0 ){
  40. //        rc = mqtt_tcp.recv(buf,count);       
  41. //        if(millis() - last_time > 1500)
  42. //            return 0;
  43. //        }
  44. //        return rc;
  45. //}

  47. /*
  48. @return  received data size for success else 0.
  49. 这个函数我没有调试，应用程序中使用不到
  50. */
  51. int transport_getdatanb(void *sck, unsigned char* buf, int count)
  52. {
  53.     int rc;
  54.     while(rc == 0)
  55.     {
  56.         rc = mqtt_tcp.recv(buf,count);
  57.     }
  58.         return rc;
  59. }

  61. /**
  62. return >=0 for a socket descriptor, <0 for an error code
  63. @todo Basically moved from the sample without changes, should accomodate same usage for 'sock' for clarity,
  64. removing indirections
  65. @return  1 for success else 0:time out.
  66. */
  67. int transport_open(char* addr, int port)
  68. {   
  69.         return mqtt_tcp.connect((unsigned char *)addr,port);   
  70. }
  71. /*
  72. @return  1 for success else 0:time out.
  73. */

  75. int transport_close(int sock)
  76. {
  77.     mqtt_tcp.stop();
  78.         return 1;
  79. }
  80. //我自己添加的接口
  81. int transport_connnected()
  82. {
  83.     return mqtt_tcp.is_connected();

  85. }
复制代码
写完这几个函数就可以，看官方提供的例程了。例程在samples文件夹下面。pub0sub1.c/qos0sub.c/pub0sub1_nb.c。打开之后，直接懵了。。。。。。。这是什么代码啊。。。


沉下心来，过一遍就能理解个大概了。多过几遍就没问题了。从这几个例程中了解他的一个基本的通信过程。然后把他这些例程，移植到eBox上就行了。这里要注意的是，官方默认为你的接收函数使用阻塞式接收，而我用的是非阻塞的，要再应用层上做点循环，do ...while。先移植publish（发布消息）。调试协议多了，就会明白发送是一个比接收容易一百倍的事情。过了一天，调通了。。。然后移植接收，又是一天。然后就是优化，两天时间。应用层的移植过程中还需要不断的修改底层的函数bug，中间找到了不少网卡和socket的bug。所以花了比较长的时间。涉及的内容太多，就不贴出来了，看附件就行了。
到此基本上实现了mqtt的qos0模式的发布和订阅消息。实现了断线自动重连。我用了两个eBox的板子，一个发布消息，一个订阅消息，运行一个晚上，第二天依然工作。没有断线。
调试工具：http://m2m.demos.ibm.com/mqttclient/#subscribe怎么是个网页呢？鄙人不会各种高大上的软件平台，就找到了网页版的客户端，然后通过他来调试自己发送的数据，接收的数据。还有一个eclipse平台的服务器m2m.eclipse.org，1883端口可以让用户调试。
强势插入两个图片
发布消息，每隔一段时间会给服务器发一个ping_req告诉服务器我还活着。。。
sub.png (4.32 KB, 下载次数: 0) 下载附件 订阅消息 2015-11-24 01:24 上传
移植好的文件，里面有mqtt的src文件和我自己的interface文件夹（包含了transport和应用层api）。用户把此文件夹放到eBox工程目录下的network文件夹下面。然后把代码添加到ebox工程中就可以了。
MQTTPacket.rar (36.82 KB, 下载次数: 142) 2015-11-24 00:40 上传 点击文件名下载附件
两个API使用的例程
eBox_mqtt_example.rar (2.22 KB, 下载次数: 127) 2015-11-24 00:52 上传 点击文件名下载附件
MQTT的全部文件
org.eclipse.paho.mqtt.embedded-c-1.0.0.zip (143.16 KB, 下载次数: 123) 2015-11-24 00:40 上传 点击文件名下载附件
MQTT_3.1.1中文手册
MQTT-3.1.1-CN.pdf (1.33 MB, 下载次数: 647) 2015-11-24 00:40 上传 点击文件名下载附件

这段时间，我并没有闲着，而是努力的完善eBox固件库，由于在此之间更新了网络的一些接口，老的版本固件库不能直接使用（缺少DNS解析），今天太晚了，明天更上来最新的工程文件
http://bbs.elecfans.com/jishu_527922_1_1.html
顺便加一句，在调试的过程中会遇到没有网络的情况，希望各位大神谁有MQTT协议的调试工具，就像串口调试助手那样的。给大家共享出来。
求Android平台工具
求Windows平台工具
当然要已经能直接安装的
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64条回答
Trylin
2019-12-17 19:58
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