物联网核心之MQTT移植
在上一篇文章中，只是讲了MQTT
的主要内容，至于怎么移植到
STM32
上，怎么使用才是最重要的关键。
这里使用的平台是RT8711
的
WIFI SOC
，使用的
LWIP
跟
FreeRTOS
，移植使用跟
STM32+LWIP
是没什么区别的。
先在Github
上找到
Eclipse
的开源
MQTT
客户端程序
https://github.com/eclipse/paho.mqtt.embedded-c.git
，并把源码下载起来
解压源码，再进入MQTTPacket
文件夹，里面有三个文件夹
把src
里面的所有文件和
samples
下的
transport.c
、
transport.h
两个文件复制到工程目录下。这里我们主要的移植工作就在
transport
里面。打开
transport.c
文件，这个是
MQTT
连接，发送，接收的接口，源码是
Linux
跟
Windows
平台，用的标准的
Socket
接口函数，我们这里的移植工作量很小，因为
LWIP
也是支持标准的
Socket
接口函数，只不过里面有些函数接口是
LWIP
不支持的，主要就是
transport_open
这个连接函数有区别。把原来的
transport_open
函数注释掉，重新写一个。
[C]
纯文本查看
复制代码
|
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
|
int
transport_open(
char
* addr,
int
port)
{
int
* sock = &mysock;
struct
hostent *server;
struct
sockaddr_in serv_addr;
static
struct
timeval tv;
int
timeout = 1000;
fd_set readset;
fd_set writeset;
*sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if
(*sock < 0)
DiagPrintf(
"[ERROR] Create socket failed\n"
);
server = gethostbyname(addr);
if
(server == NULL)
DiagPrintf(
"[ERROR] Get host ip failed\n"
);
memset
(&serv_addr,0,
sizeof
(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(port);
memcpy
(&serv_addr.sin_addr.s_addr,server->h_addr,server->h_length);
if
(connect(*sock,(
struct
sockaddr *)&serv_addr,
sizeof
(serv_addr)) < 0){
DiagPrintf(
"[ERROR] connect failed\n"
);
return
-1;
}
tv.tv_sec = 10;
/* 1 second Timeout */
tv.tv_usec = 0;
setsockopt(mysock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (
char
*)&timeout,
sizeof
(timeout));
return
mysock;
}
|
到这里其实移植工作就已经完成了，就是这么的简单，剩下就是怎么使用MQTT
。直接上代码，这里用
FreeRTOS
新建一个
MQTT
的任务。
[C]
纯文本查看
复制代码
|
001
002
003
004
005
006
007
008
009
010
011
012
013
014
015
016
017
018
019
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
030
031
032
033
034
035
036
037
038
039
040
041
042
043
044
045
046
047
048
049
050
051
052
053
054
055
056
057
058
059
060
061
062
063
064
065
066
067
068
069
070
071
072
073
074
075
076
077
078
079
080
081
082
083
084
085
086
087
088
089
090
091
092
093
094
095
096
097
098
099
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
|
#define HOST_NAME "m2m.eclipse.org"[/align]#define HOST_PORT 1883
void
mqtt_thread(
void
*arg)
{
MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;
MQTTString receivedTopic;
int
rc = 0;
char
buf[200];
int
buflen =
sizeof
(buf);
int
mysock = 0;
MQTTString topicString = MQTTString_initializer;
int
payloadlen_in;
unsigned
char
* payload_in;
unsigned
short
msgid = 1;
int
subcount;
int
granted_qos =0;
unsigned
char
sessionPresent, connack_rc;
unsigned
short
submsgid;
int
len = 0;
int
req_qos = 1;
unsigned
char
dup;
int
qos;
unsigned
char
retained;
char
*host =
"m2m.eclipse.org"
;
int
port = 1883;
uint8_t msgtypes = CONNECT;
uint32_t curtick = xTaskGetTickCount();
log_info(
"socket connect to server"
);
mysock = transport_open(host,port);
if
(mysock < 0)
return
mysock;
log_notice(
"Sending to hostname %s port %d\n"
, host, port);
data.clientID.cstring =
"me"
;
data.keepAliveInterval = 50;
data.cleansession = 1;
data.username.cstring =
""
;
data.password.cstring =
""
;
data.MQTTVersion = 4;
while
(1)
{
if
((xTaskGetTickCount() - curtick) >(data.keepAliveInterval/2*1000))
{
if
(msgtypes == 0)
{
curtick = xTaskGetTickCount();
msgtypes = PINGREQ;
}
}
switch
(msgtypes)
{
case
CONNECT: len = MQTTSerialize_connect(buf, buflen, &data);
rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, (unsigned
char
*)buf, len);
if
(rc == len)
log_info(
"send CONNECT Successfully"
);
else
log_debug(
"send CONNECT failed"
);
log_info(
"MQTT concet to server!"
);
msgtypes = 0;
break
;
case
CONNACK:
if
(MQTTDeserialize_connack(&sessionPresent, &connack_rc, buf, buflen) != 1 || connack_rc != 0)
{
log_info(
"Unable to connect, return code %d\n"
, connack_rc);
}
else
log_info(
"MQTT is concet OK!"
);
msgtypes = SUBSCRIBE;
break
;
case
SUBSCRIBE: topicString.cstring =
"ledtest"
;
len = MQTTSerialize_subscribe(buf, buflen, 0, msgid, 1, &topicString, &req_qos);
rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, (unsigned
char
*)buf, len);
if
(rc == len)
log_info(
"send SUBSCRIBE Successfully\n"
);
else
log_debug(
"send SUBSCRIBE failed\n"
);
log_info(
"client subscribe:[%s]"
,topicString.cstring);
msgtypes = 0;
break
;
case
SUBACK: rc = MQTTDeserialize_suback(&submsgid, 1, &subcount, &granted_qos, buf, buflen);
log_info(
"granted qos is %d\n"
, granted_qos);
msgtypes = 0;
break
;
case
PUBLISH: rc = MQTTDeserialize_publish(&dup, &qos, &retained, &msgid, &receivedTopic, &payload_in, &payloadlen_in, buf, buflen);
log_info(
"message arrived : %s\n"
, payload_in);
if
(
strstr
(payload_in,
"on"
))
{
log_notice(
"LED on!!"
);
}
else
if
(
strstr
(payload_in,
"off"
))
{
log_notice(
"LED off!!"
);
}
if
(qos == 1)
{
log_info(
"publish qos is 1,send publish ack."
);
memset
(buf,0,buflen);
len = MQTTSerialize_ack(buf,buflen,PUBACK,dup,msgid);
//publish ack
rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, (unsigned
char
*)buf, len);
if
(rc == len)
log_info(
"send PUBACK Successfully"
);
else
log_debug(
"send PUBACK failed"
);
}
msgtypes = 0;
break
;
case
PUBACK: log_info(
"PUBACK!"
);
msgtypes = 0;
break
;
case
PUBREC: log_info(
"PUBREC!"
);
//just for qos2
break
;
case
PUBREL: log_info(
"PUBREL!"
);
//just for qos2
break
;
case
PUBCOMP: log_info(
"PUBCOMP!"
);
//just for qos2
break
;
case
PINGREQ: len = MQTTSerialize_pingreq(buf, buflen);
rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, (unsigned
char
*)buf, len);
if
(rc == len)
log_info(
"send PINGREQ Successfully\n"
);
else
log_debug(
"send PINGREQ failed\n"
);
log_info(
"time to ping mqtt server to take alive!"
);
msgtypes = 0;
break
;
case
PINGRESP: log_info(
"mqtt server Pong"
);
msgtypes = 0;
break
;
}
memset
(buf,0,buflen);
rc=MQTTPacket_read(buf, buflen, transport_getdata);
if
(rc >0)
{
msgtypes = rc;
log_info(
"MQTT is get recv:"
);
}
gpio_write(&gpio_led, !gpio_read(&gpio_led));
}
exit
:
transport_close(mysock);
log_info(
"mqtt thread exit."
);
vTaskDelete(NULL);
}
|
MQTT
服务器仍然是上篇文章用的
m2m.eclipse.org
，一开始就是调用 前面移植的
transport_open(host,port)
去连接
MQTT
服务器，并返回套接字。然后就是前面说的登录、订阅、发布、心跳等操作，这里在
While
里用状态来实现整个连接。
首先就是CONNECT
登录，
MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer
初始化登录数据结构体，然后再对
data
进行初始化，data.clientID.cstring = "me";data.keepAliveInterval = 50;data.cleansession = 1;
data.username.cstring = "";data.password.cstring = "";data.MQTTVersion = 4;
这里表示cilentID
为
me,
心跳时间为
50
，用户名跟密码都为空，结构初始化后，就是要对数据进去打包，调用
MQTTSerialize_connect
函数。打包后就是调用
transport_sendPacketBuffer
发送数据包。数据发送完后是调用
MQTTPacket_read
去接收服务器返回来的数据，并得到返回的数据包类型，根据数据包类型进行不同的逻辑处理。发送
CONNECT
后服务器对相应的返回
CONNACK
数据包表示登录成功。
登录成功后，开始订阅我们想要Topics
，这里订阅一个”ledtest”
的Tipics
。数据包的初始化、打包、发送跟登录是相似的，就不详述，直接看代码就可以了，服务器会相应的返回
SUBACK
。
接下来是心跳，通过获取系统的Tick
来判断是否要发
PINGREQ
，如果的话，让状态机状态为
PINGREQ
后去发送心跳包，相应服务器会返回
PINGRESP
。
最后是PUBLISH
，这是
MQTT
的最主要的通信协议，这里我只实现的客户端接收
PUBLISH
，其它的使用，其实都可以在源码的
MQTTPacket
里面
sample
可以找到例程。
PUBLISH
实现也很简单，定阅了
Topics
之后，只要其它客户端向这个
Topics
推送数据，服务器就会转发到订阅者上。
MQTTPacket_read
接收到服务器的推送，解析成
PUBLISH
数据包，然后状态机改变状态到
PUBLISH
再调用
MQTTDeserialize_publish
进行解包，得到推送的内容，最后根据推送的内容执行相应的动作，就实现远程控制。
整个代码的效果如下：
可以看到MQTT
的登录，订阅，还有在
PC
上通过
MQTT.fx
推送信息给
ledtest
，
RT8711
上收到推送的内容，并执行打开
LED
的动作。
也许有人会问，如果STM32
或者其它单片机是用
WIFI
模块或者
GPRS
模块，没有
LWIP
的怎么办。其实只要理解的
MQTT
的源码，就不难用
GPRS
或者
WiFi
模块去实现。
MQTT
的源码里都是对协议包进行打包解包，数据传输都是在
tranport.c
里面，我们完全不用
transport
，可以自己写通信接口，然后把打包的数据包通过模块发出去，写接收接口，把模块接收到服务器数据调用
MQTT
解包接口解析就可以了。