LiteOS云端对接教程05-LiteOS基于MQTTS对接华为OC平台实战

1. LiteOS OC MQTT 抽象组件

概述

为了适应各种各样的使用mqtt接入华为OC的模式，特采用该层次接口，对上提供应用所需的接口，对下允许接入方式的灵活适配。

OC 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。

配置并连接

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

typedef struct
{
    en_oc_mqtt_mode  boot_mode;     //对接模式：直连模式和bs模式
    uint8_t          lifetime;      //保持连接时长
    char            *server_addr;   //mqtt服务器地址，ip或者域名
    char            *server_port;   //mqtt服务器端口
    en_mqtt_al_security_t   sec_type;      //当前仅支持crt模式
    char            *id;            //设备对接ID，默认使用NOTEID（设备标识码）对接
    char            *pwd;           //设备秘钥
    //int           device_mode;    //未使用
    fn_oc_mqtt_msg_deal     msg_deal;//接收到数据的回调函数
    void            *msg_deal_arg;   //回调函数参数
}oc_mqtt_config_t;

其中boot_mode是对接模式，对应华为平台的两种模式：

typedef enum
{
    en_oc_mqtt_mode_bs_static_nodeid_hmacsha256_notimecheck_json =0,
    en_oc_mqtt_mode_nobs_static_nodeid_hmacsha256_notimecheck_json,
    en_oc_mqtt_mode_last,
}en_oc_mqtt_mode;

本实验中使用的是直连模式，选择第二种。

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：

/**
 * @brief the application use this function to configure the mqtt agent
 *
 * @param[in] param, refer to oc_mqtt_config_t
 *
 * @return code: define by en_oc_mqtt_err_code while 0 means success
 */
int oc_mqtt_config(oc_mqtt_config_t *param);

函数参数很清楚，将存放对接信息的结构体指针传入即可，API的返回值是由en_oc_mqtt_err_code定义的枚举类型，方便定位问题：

typedef enum
{
    en_oc_mqtt_err_ok          = 0,      ///< this means the status ok
    en_oc_mqtt_err_parafmt,              ///< this means the parameter err format
    en_oc_mqtt_err_network,              ///< this means the network wrong status
    en_oc_mqtt_err_conversion,           ///< this means the mqtt version err
    en_oc_mqtt_err_conclientid,          ///< this means the client id is err
    en_oc_mqtt_err_conserver,            ///< this means the server refused the service for some reason(likely the id and pwd)
    en_oc_mqtt_err_conuserpwd,           ///< bad user name or passwd
    en_oc_mqtt_err_conclient,            ///< the client id /user/pwd is right, but does not allowed
    en_oc_mqtt_err_subscribe,            ///< this means subscribe the topic failed
    en_oc_mqtt_err_publish,              ///< this means subscribe the topic failed
    en_oc_mqtt_err_configured,           ///< this means we has configured, please deconfigured it and then do configure again
    en_oc_mqtt_err_noconfigured,         ///< this means we have not configure it yet,so could not connect
    en_oc_mqtt_err_noconected,           ///< this means the connection has not been built, so you could not send data
    en_oc_mqtt_err_gethubaddrtimeout,    ///< this means get the hub address timeout
    en_oc_mqtt_err_sysmem,               ///< this means the system memory is not enough
    en_oc_mqtt_err_system,               ///< this means that the system porting may have some problem,maybe not install yet
    en_oc_mqtt_err_last,
}en_oc_mqtt_err_code_t;

数据上报

连接成功之后，向华为云平台上报数据需要关注两部分：

• 发布消息主题：这个OC_MQTT组件会自动帮我们搞定；
• 发布消息指令：发布时由用户指定；
• 发布消息内容：在使用JSON数据格式通信时，需要在本地将数据封装为JSON格式，OC_MQTT组件中已经编写了一个助手程序，帮助我们封装和数据。

数据封装

上报华为云平台的数据格式如下：

{
    "msgType": "deviceReq",
    "data": [{
        "serviceId": "Lightness",
        "serviceData": {
            "Lightness": 123
        }
    }]
}

这个数据格式是固定的，用户指定的只有serviceId和service_data，所以OC_MQTT提供了一个助手组件，使用时包含如下的头文件即可：

#include 

在该文件中，对于封装有效数据的结构体是：

typedef struct
{
    char           *name;    ///< key name
    char           *buf;     ///< used to storage the key value
    int             len;     ///< how long the key value
    en_value_type   type;    ///< the value type
}tag_key_value;

• name：键名，比如Lightness；
• buf：键值，比如123；
• len：有效数据缓冲区长度；
• type：键值类型；

键值类型已经枚举出了，支持如下三种类型，如下：

typedef enum
{
    en_key_value_type_int = 0,
    en_key_value_type_string,
    en_key_value_type_array,
}en_value_type;

上述这个 tagkeyvalue 只是一条有效数据，对于需要同时上报多条数据的情况，助手程序也提供了一个链表，使用时只需要将next指针指向下一条数据即可。

typedef struct
{
    void            *next;
    tag_key_value    item;
}tag_key_value_list;

将数据存放在链表及结构体中之后，完成了初步封装，需要再加上上报华为云的信息，整体存放在下面的结构体中：

typedef struct
{
    char                  *serviceid;
    tag_key_value_list    *paralst;     //之前封装的有效数据链表
    char                  *eventtime;
    en_oc_mqtt_has_more    hasmore;
}tag_oc_mqtt_report;

其中eventtime可以留空，值为NULL即可，hasmore用来表明是否还有更多的信息，枚举列表如下：

typedef enum
{
    en_oc_mqtt_has_more_no = 0,
    en_oc_mqtt_has_more_yes =1,
}en_oc_mqtt_has_more;

最后，上报数据封装完成，使用如下API将结构体数据格式化为一个cjson*类型的数据，便于使用：

cJSON *oc_mqtt_json_fmt_report(tag_oc_mqtt_report  *report);

上报消息

上面我们封装的消息是一个cjson数据链表，接下来首先包含cJSON组件的头文件：

#include 

然后调用cJSON组件提供的API将cjson数据链表直接打印为一个不格式化的字符串，方便发送：

(char *) cJSON_PrintUnformatted(const cJSON *item);

最后，调用OC_MQTT提供的API，上报这个字符串：

/**
 * @brief the application use this function to send message to the default topic(old interface)
 *
 * @param[in] msg:the message to send
 *
 * @param[in] msg_len:the message length
 *
 * @param[in] qos: defines as the mqtt does
 *
 * @return code: define by en_oc_mqtt_err_code while 0 means success
 */
int oc_mqtt_report(uint8_t *msg,int len, int qos);

• msg：刚刚转化完成打印出的字符串指针；
• len：字符串长度；
• qos：发布消息质量，如下；

发布消息质量枚举值如下(在mqtt_al.h中)：

/** @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;

命令接收

配置连接华为云OC平台时，OC_MQTT组件会**自动订阅主题**：

/huawei/v1/devices/{NoteId}/command/json

当OC平台发布该主题数据时，OC_MQTT组件会拉起接收回调函数将数据保存，进而用户解析接收到的JSON数据即可，其中在上一篇文章中测试时，平台发送开启命令，客户端接收到的消息如下：

{
    "msgType":"cloudReq",
    "serviceId":"Lightness",
    "paras":{"LED_Ctrl":"on"},
    "cmd":"LED_Ctrl",
    "hasMore":0,
    "mid":10
}

平台发送关闭命令，客户端接收到的消息如下：

{
    "msgType":"cloudReq",
    "serviceId":"Lightness",
    "paras":{"LED_Ctrl":"off"},
    "cmd":"LED_Ctrl",
    "hasMore":0,
    "mid":11
}

接下来编写解析任务时可以参考此数据。

下发数据接收回调函数

实现该回调函数：

static int app_msg_deal(void *arg,mqtt_al_msgrcv_t *msg)

实现的时候，接收数据大小在msg->msg.len中，接收数据在msg->msg.data中。

实现之后在最开始的连接信息结构体中配置即可：

如果下发命令速度较快，可以使用队列接收数据，但是需要注意，使用会占用更多的动态内存空间。

接收数据处理任务

接收数据处理任务需要单独创建一个任务，与接收回调函数之间使用一个信号量进行同步，具体参考下面的示例。

OC_MQTT组件自动初始化

在SDK目录中的IoT_LINK_1.0.0iot_linklink_main.c中可以看到自动初始化函数：

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
• MBEDTLS组件
• OC_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mbedtls路径配置

在SDK目录中的iot_linknetworkdtlsmbedtlsmbedtls.mk文件中，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. 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oc_tls_mqtt_demo.c文件。

编写以下代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define DEFAULT_LIFETIME            60
#define DEFAULT_SERVER_IPV4         "49.4.93.24"
#define DEFAULT_SERVER_PORT         "8883"
#define CN_MQTT_EP_NOTEID           "321321321321"
#define CN_MQTT_EP_PASSWD           "4ac51ec23edeb3eb34e4"

#define recv_buf_len 150
static 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

static int app_msg_deal(void *arg,mqtt_al_msgrcv_t *msg)
{
    int ret = -1;

    if(msg->msg.len < recv_buf_len)
    {
        //不超过缓冲区，保存数据
        memcpy(recv_buffer,msg->msg.data,msg->msg.len );
        recv_buffer[msg->msg.len] = '\0';
        recv_datalen = msg->msg.len;

        //释放信号量，交由数据处理线程进行处理
        osal_semp_post(recv_sync);
        ret = 0;
    }
    return ret;
}

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;

    oc_mqtt_config_t config;    // oc_mqtt 连接信息配置结构体
    tag_key_value_list lst;     //有效数据结构体
    int lightness_value = 0;   //亮度值
    tag_oc_mqtt_report report;  //上报数据结构体
    cJSON* root = NULL;         //存放上报数据的cjson链表
    char* report_msg = NULL;    //存放上报数据的字符串

    /* 设置连接信息 */
    config.boot_mode = en_oc_mqtt_mode_nobs_static_nodeid_hmacsha256_notimecheck_json;
    config.msg_deal = app_msg_deal;
    config.msg_deal_arg = NULL;
    config.lifetime = DEFAULT_LIFETIME;
    config.server_addr = DEFAULT_SERVER_IPV4;
    config.server_port = DEFAULT_SERVER_PORT;
    config.id = CN_MQTT_EP_NOTEID;
    config.pwd= CN_MQTT_EP_PASSWD;
    config.sec_type = en_mqtt_al_security_cas;

    /* 配置并对接云平台 */
    ret = oc_mqtt_config(&config);
    if(ret != en_oc_mqtt_err_ok)
    {
        printf("config and connect error, ret = %d.\r\n", ret);
        return -1;
    }
    else
    {
        printf("config and connect success.\r\n");
    }

    /* 连接成功后，开始上报消息 */
    while(1)
    {
        //封装数据链表
        lst.item.name = "Lightness";
        lst.item.buf = (char*)&lightness_value;
        lst.item.len = sizeof(lightness_value);
        lst.item.type = en_key_value_type_int;
        lst.next = NULL;

        //封装上报数据
        report.hasmore = en_oc_mqtt_has_more_no;
        report.paralst= &lst;
        report.serviceid = "Lightness";
        report.eventtime = NULL;

        //转换为cjson*类型数据
        root = oc_mqtt_json_fmt_report(&report);
        if(NULL != root)
        {
            //打印为未格式化的字符串（去掉格式符，减小上报数据长度）
            report_msg = cJSON_PrintUnformatted(root);

            //发布消息
            ret = oc_mqtt_report((uint8_t *)report_msg,strlen(report_msg),en_mqtt_al_qos_1);
            if(ret != en_oc_mqtt_err_ok)
            {
                printf("report fail, ret = %d.\r\n", ret);
                return -1;
            }
            else
            {
                printf("report success: lightness_value = %d, msg = %s\r\n", lightness_value, report_msg);
            }
            /* 一次消息发布完毕 */
            //释放内存
            osal_free(report_msg);
            cJSON_Delete(root);

        }
        //改变亮度值，实际可以替换为采集实际亮度值
        lightness_value  ;
        //挂起5s
        osal_task_sleep(5*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;
}

添加路径

在user_demo.mk中添加如下：

    #example for oc_tls_mqtt_demo
    ifeq ($(CONFIG_USER_DEMO), "oc_tls_mqtt_demo")    
        user_demo_src  = ${wildcard $(TOP_DIR)/targets/STM32L431_BearPi/Demos/cloud_test_demo/oc_tls_mqtt_demo.c}
    endif

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导致TLS无法连接到华为OC平台。

上报数据实验结果

编译，下载，在云端的实验现象如下：

在本地的实验现象如下：

命令下发实验结果

在云端下发“on”命令：

在串口助手中可以看到：

下发“off”命令：

在串口助手中可以看到：