1. LiteOS MQTT组件

概述

MQTT AL用来解耦基于MQTT的业务和MQTT的具体实现，具体来说以后的MQTT业务层应该有且只能使用MQTT AL提供的相关功能（API 数据结构 流程等）。MQTT AL定义MQTT的标准，用来屏蔽各个MQTT协议实现的差异（如软件库 或者硬件），让上层业务无需关心MQTT的实现部分。

MQTT AL的api接口声明在 中，使用相关的接口需要包含该头文件，关于函数的详细参数请参考该头文件的声明。

配置并连接

对接服务器的所有信息保存在结构体mqtt_al_conpara_t中，其定义在mqtt_al.h中，如下：

<code>/** @brief defines the paramter for the mqtt connect */typedef struct{    mqtt_al_string_t               serveraddr;   ///< mqtt server:support domain name and dot format    int                            serverport;   ///< mqtt server port    mqtt_al_security_para_t       *security;     ///< if NULL,will use en_mqtt_security_none    en_mqtt_al_verison             version;      ///< mqtt version will be used    mqtt_al_string_t               clientid;     ///< mqtt connect client identifier    mqtt_al_string_t               user;         ///< mqtt connect user    mqtt_al_string_t               passwd;       ///< mqtt connect passwd    int                            cleansession; ///< 1 clean the session while 0 not    mqtt_al_willmsg_t             *willmsg;      ///< mqtt connect will message    unsigned short                 keepalivetime;///< keep alive time    char                           conret;       ///< mqtt connect code, return by server    int                            timeout;      ///< how much time will be blocked}mqtt_al_conpara_t;/<code>

其中的一些参数值已经使用枚举给出：

• security：安全连接参数（使用此需要确保mbedtls组件开启）

枚举值如下：

<code>/** @brief  this enum all the transport encode we support now*/typedef enum{    en_mqtt_al_security_none = 0,    ///< no encode    en_mqtt_al_security_psk,         ///< use the psk mode in transport layer    en_mqtt_al_security_cas,         ///< use the ca mode in transport layer,only check the server    en_mqtt_al_security_cacs,         ///< use the ca mode in transport layer,both check the server and client    en_mqtt_al_security_end,         ///< the end for the mqtt}en_mqtt_al_security_t;/<code>

• version：使用的MQTT协议版本

枚举值如下：

<code>/** @brief enum the mqtt version*/typedef enum{    en_mqtt_al_version_3_1_0 = 0,    en_mqtt_al_version_3_1_1,}en_mqtt_al_verison;/<code>

另外，在复制的时候还需要注意，很多字符串参数都是使用mqttalstring_t类型，其定义如下：

<code>/** brief defines for all the ascii or data used in the mqtt engine */typedef struct{    char *data;      ///< buffer to storage the data    int   len;       ///< buffer data length}mqtt_al_string_t;   //used to represent any type string (maybe not ascii)/<code>

在配置结构体完成之后，调用配置函数进行配置并连接，API如下：

<code>/** *@brief: you could use this function to connect to the mqtt server * *@param[in] conparam  the parameter we will use in connect, refer to the data mqtt_al_conpara_t *@ *@return: first you should check the return value then the return code in conparam * *@retval NULL which means you could not get the connect to the server,maybe network reason *@retval handle, which means you get the context, please check the conparam for more */void * mqtt_al_connect( mqtt_al_conpara_t *conparam);/<code>

连接之后，首先应该检查返回的handle指针是否为空，其次应该检查mqttalconpara_t结构体中conret的值，有以下枚举值：

<code>/** @brief defines for the mqtt connect code returned by the server */#define cn_mqtt_al_con_code_ok                0   ///< has been accepted by the server#define cn_mqtt_al_con_code_err_version       1   ///< server not support the version#define cn_mqtt_al_con_code_err_clientID      2   ///< client identifier is error#define cn_mqtt_al_con_code_err_netrefuse     3   ///< server service not ready yet#define cn_mqtt_al_con_code_err_u_p           4   ///< bad user name or password#define cn_mqtt_al_con_code_err_auth          5   ///< the client is not authorized#define cn_mqtt_al_con_code_err_unkown        -1  ///< unknown reason#define cn_mqtt_al_con_code_err_network      0x80 ///< network reason,you could try once more/<code>

订阅消息

EMQ-X服务器有心跳机制，实际应用中订阅之前应该先检查连接状态，本实验中暂不检查。

连接成功后，首先订阅消息，设置回调函数，方便接收下发的命令。

订阅消息的API如下：

<code>/** * @brief you could use this function subscribe a topic from the server * * @param[in] handle the handle we get from mqtt_al_connect * * @param[in] subpara  refer to the data mqtt_al_subpara_t * * @return 0 success  -1  failed * */int mqtt_al_subscribe(void *handle, mqtt_al_subpara_t *subpara);/<code>

两个参数中，handle参数是之前使用mqttalconnect时返回的指针，直接传入即可，subpara参数需要重点讲述。

mqttalsubpara_t的定义如下：

<code>/** @brief defines the mqtt subscribe parameter*/typedef struct{    mqtt_al_string_t       topic;     ///< topic will be subscribe    en_mqtt_al_qos_t       qos;       ///< qos requested    fn_mqtt_al_msg_dealer  dealer;    ///< message dealer:used to deal the received message    void                  *arg;       ///< used for the message dealer    char                   subret;    ///< subscribe result code    int                    timeout;   ///< how much time will be blocked}mqtt_al_subpara_t;/<code>

其中订阅消息质量qos的枚举值如下：

<code>/** @brief enum all the qos supported for the application */typedef enum{    en_mqtt_al_qos_0 = 0,     ///< mqtt QOS 0    en_mqtt_al_qos_1,         ///< mqtt QOS 1    en_mqtt_al_qos_2,         ///< mqtt QOS 2    en_mqtt_al_qos_err}en_mqtt_al_qos_t;/<code>

dealer是一个函数指针，接收到下发命令之后会被回调，arg是回调函数参数，其定义如下：

<code>/** @brief  defines the mqtt received message dealer, called by mqtt engine*/typedef void (*fn_mqtt_al_msg_dealer)(void *arg,mqtt_al_msgrcv_t *msg);/<code>

订阅之后，可以通过mqttalsubpara_t结构体中的subret值查看是否订阅成功。

发布消息

发布消息的API如下：

<code>/** * @brief you could use this function to publish a message to the server * * @param[in] handle the handle we get from mqtt_al_connect * * @param[in] msg  the message we will publish, see the data mqtt_al_pubpara_t * * @return 0 success  -1  failed * */int    mqtt_al_publish(void *handle, mqtt_al_pubpara_t *pubpara);/<code>

两个参数中，handle参数是之前使用mqttalconnect时返回的指针，直接传入即可，pubpara参数需要重点讲述。

mqttalpubpara_t的定义如下：

<code>/** @brief defines for the mqtt publish */typedef struct{    mqtt_al_string_t    topic;    ///< selected publish topic    mqtt_al_string_t    msg;      ///< message to be published    en_mqtt_al_qos_t    qos;      ///< message qos    int                 retain;   ///< message retain :1 retain while 0 not    int                 timeout;  ///< how much time will blocked}mqtt_al_pubpara_t;/<code>

MQTT组件自动初始化

MQTT在配置之后，会自动初始化。

在SDK目录中的IoT_LINK_1.0.0iot_linklink_main.c文件中可以看到：

2. 配置准备

Makefile配置

因为本次实验用到的组件较多：

• AT框架
• ESP8266设备驱动
• 串口驱动框架
• cJSON组件
• SAL组件
• MQTT组件

这些实验代码全部编译下来，有350KB，而小熊派开发板所使用的主控芯片STM32L431RCT6的 Flash 仅有256KB，会导致编译器无法链接出可执行文件，所以要在makefile中修改优化选项，修改为-Os参数，即最大限度的优化代码尺寸，并去掉-g参数，即代码只能下载运行，无法调试，如图：

ESP8266设备配置

在工程目录中的OS_CONFIG/iot_link_config.h文件中，配置ESP8266设备的波特率和设备名称:

WIFI对接信息配置

SDK：C:UsersAdministrator.icodesdkIoT_LINK_1.0.0（其中Administrator是实验电脑的用户名）。

在SDK目录中的iot_linknetworktcpipesp8266_socketesp8266_socket_imp.c文件中，配置连接信息：

之后修改同路径下的esp8266_socket_imp.mk文件，如图，将 TOPDIR 改为 SDKDIR ：

修改paho_mqtt文件路径

在SDK目录中的iot_linknetworkmqttpaho_mqttpaho_mqtt.mk文件中，如图，将 TOPDIR 改为 SDKDIR ：

3. 使用mqtt.fx对接EMQ-X

配置

对接信息配置如下：

其中ClientID随机生成一个即可。

订阅主题

使用mqtt.fx连接客户端，订阅本次实验中的两个主题：

• 主题led_cmd：用于发布控制命令
• 主题lightness：用于上报亮度

4. 上云实验

编写实验文件

在 Demo 文件夹下创建cloud_test_demo文件夹，在其中创建emqx_mqtt_demo.c文件。

编写代码：

<code>#include <osal.h>#include <mqtt>#include <string.h>#define DEFAULT_LIFETIME            60#define DEFAULT_SERVER_IPV4         "122.51.89.94"#define DEFAULT_SERVER_PORT         1883#define CN_MQTT_EP_CLIENTID         "emqx-test-001"#define CN_MQTT_EP_USERNAME         "mculover666"#define CN_MQTT_EP_PASSWD           "123456789"#define CN_MQTT_EP_SUB_TOPIC1       "led_cmd"#define CN_MQTT_EP_PUB_TOPIC1       "lightness"#define recv_buf_len 100static char recv_buffer[recv_buf_len];   //下发数据接收缓冲区static int  recv_datalen;                //表示接收数据长度osal_semp_t recv_sync;  //命令接收回调函数和处理函数之间的信号量char lightness_buf[10];static void mqtt_al_msg_dealer(void *arg,mqtt_al_msgrcv_t *msg){    if((msg->msg.len) < recv_buf_len)    {        //保存数据        memcpy(recv_buffer,msg->msg.data,msg->msg.len );        recv_buffer[msg->msg.len] = '\\0';        recv_datalen = msg->msg.len;        printf("recv buf: %s.\\r\\n", recv_buffer);        //释放信号量，交由数据处理线程进行处理        osal_semp_post(recv_sync);    }    else    {        printf("recv buf is too small, len = %d.\\r\\n", msg->msg.len);    }}static int task_recv_cmd_entry(void *args){    while(1)    {        /* 阻塞等待信号量 */        osal_semp_pend(recv_sync,cn_osal_timeout_forever);        if(strstr(recv_buffer, "on"))        {                printf("-----------------LED ON !!! --------------------\\r\\n");        }        else if(strstr(recv_buffer, "off"))        {                printf("-----------------LED OFF !!! --------------------\\r\\n");        }    }    return 0;}static int task_report_msg_entry(void *args){    int ret = -1;    void *handle = NULL;    mqtt_al_conpara_t config;    mqtt_al_string_t str_temp;    mqtt_al_subpara_t subpara_led_cmd;    mqtt_al_pubpara_t pubpara_lightness;    int lightness_value = 0;    /* 配置结构体 */    str_temp.data = DEFAULT_SERVER_IPV4;    str_temp.len  = sizeof(DEFAULT_SERVER_IPV4);    config.serveraddr = str_temp;    config.serverport = DEFAULT_SERVER_PORT;    config.security   = en_mqtt_al_security_none;    config.version    = en_mqtt_al_version_3_1_0;    str_temp.data = CN_MQTT_EP_CLIENTID;    str_temp.len  = sizeof(CN_MQTT_EP_CLIENTID);    config.clientid   = str_temp;    str_temp.data = CN_MQTT_EP_USERNAME;    str_temp.len  = sizeof(CN_MQTT_EP_USERNAME);    config.user       = str_temp;    str_temp.data = CN_MQTT_EP_PASSWD;    str_temp.len  = sizeof(CN_MQTT_EP_PASSWD);    config.passwd     = str_temp;    config.cleansession = 1;    config.willmsg    = NULL;    config.keepalivetime = DEFAULT_LIFETIME;    config.timeout    = 30;    /* 配置并连接服务器 */    handle = mqtt_al_connect(&config);    if(handle == NULL)    {        /* 连接出错 */        printf("config error.\\r\\n");        return -1;    }    else    {        /* 进一步检查服务器返回值 */        if(config.conret != cn_mqtt_al_con_code_ok)        {            /* 服务器返回值出错 */            printf("server return error, conret = %d.\\r\\n", config.conret);            return -1;        }        else        {            printf("connect to server success.\\r\\n");        }    }    /* 连接成功后，订阅led_cmd主题消息 */    str_temp.data = CN_MQTT_EP_SUB_TOPIC1;    str_temp.len  = sizeof(CN_MQTT_EP_SUB_TOPIC1);    subpara_led_cmd.topic = str_temp;    subpara_led_cmd.qos = en_mqtt_al_qos_0;    subpara_led_cmd.dealer = mqtt_al_msg_dealer;    subpara_led_cmd.arg = NULL;    subpara_led_cmd.timeout = 60;    ret =  mqtt_al_subscribe(handle, &subpara_led_cmd);    if(ret < 0)    {        printf("sub topic %s fail.\\r\\n", subpara_led_cmd.topic.data);        return -1;    }    else    {        /* 进一步判断是否订阅成功 */        if(cn_mqtt_al_con_code_ok != subpara_led_cmd.subret)        {            printf("sub topic %s fail, subret = %d.\\r\\n", subpara_led_cmd.topic.data, subpara_led_cmd.subret);            return -1;        }        else        {            printf("sub topic %s success.\\r\\n", subpara_led_cmd.topic.data);        }    }        /* 每隔10s上报一次数据 */    str_temp.data = CN_MQTT_EP_PUB_TOPIC1;    str_temp.len  = sizeof(CN_MQTT_EP_PUB_TOPIC1);    pubpara_lightness.topic = str_temp;    pubpara_lightness.qos = en_mqtt_al_qos_0;    pubpara_lightness.retain = 0;    pubpara_lightness.timeout = 30;    while(1)    {        sprintf(lightness_buf, "%d", lightness_value);        str_temp.data = lightness_buf;        str_temp.len  = strlen(lightness_buf);        pubpara_lightness.msg = str_temp;        ret = mqtt_al_publish(handle, &pubpara_lightness);        if(ret < 0)        {            printf("publish topic %s fail.\\r\\n", pubpara_lightness.topic.data);            return -1;        }        else        {            printf("publish topic %s success. payload = %s, lightness = %d.\\r\\n", pubpara_lightness.topic.data, pubpara_lightness.msg.data, lightness_value);        }        lightness_value  ;        osal_task_sleep(10*1000);    }}int standard_app_demo_main(){     /* 创建信号量 */    osal_semp_create(&recv_sync,1,0);    /* 创建任务 */    osal_task_create("task_reportmsg",task_report_msg_entry,NULL,0x800,NULL,8);    osal_task_create("task_recv_cmd",task_recv_cmd_entry,NULL,0x400,NULL,8);    return 0;}/<string.h>/<mqtt>/<osal.h>/<code>

添加路径

在user_demo.mk中添加如下：

<code>

添加位置如下：

配置.sdkconfig

特别说明：实验时需要关闭shell组件，否则会因动态内存分配失败而无法连接。

数据上报实验结果

编译下载之后，可以在串口助手中看到输出信息：

在订阅了该主题的客户端也可以看到上报数据：

命令下发实验结果

在mqtt.fx中下发一条开启命令：

可以看到设备后作出回应：

再下发一条关闭命令：

可以看到设备后作出回应：

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關鍵字: 对接 数据结构 云端