Linux应用-阿里云MQTT物联网实践

MQTT 是一种基于客户端服务端架构的发布/订阅模式的消息传输协议。它的设计思想是轻巧、开放、

简单、规范,易于实现。这些特点使得它对很多场景来说都是很好的选择,特别是对于受限的环境如机器与机器的通信(M2M)以及物联网环境(IoT)。 ----MQTT 协议中文版

MQTT 协议是为工作在低带宽、不可靠网络的远程传感器和控制设备之间的通讯而设计的协议,它具

有以下主要的几项特性:

①、 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。

②、基于 TCP/IP 提供网络连接。

主流的 MQTT 是基于 TCP 连接进行数据推送的,但是同样也有基于 UDP 的版本,叫做 MQTT-SN。这

两种版本由于基于不同的连接方式,优缺点自然也就各有不同了。

③、支持 QoS 服务质量等级。

根据消息的重要性不同设置不同的服务质量等级。

④、 小型传输, 开销很小,协议交换最小化,以降低网络流量。

这就是为什么在介绍里说它非常适合"在物联网领域,传感器与服务器的通信,信息的收集",要知道嵌

入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱,使用这种协议来传递消息再适合不过了, 在手机移动应用方面,

MQTT 是一种不错的 Android 消息推送方案。

⑤、使用 will 遗嘱机制来通知客户端异常断线。

⑥、基于主题发布/订阅消息,对负载内容屏蔽的消息传输。

⑦、支持心跳机制。

以上便是 MQTT 的主要特性了。

MQTT 是一种基于客户端-服务端架构的消息传输协议,所以在 MQTT 协议通信中,有两个最为重要的

角色,它们便是服务端和客户端。

服务端

MQTT 服务端通常是一台服务器(broker), 它是 MQTT 信息传输的枢纽,负责将 MQTT 客户端发送

来的信息传递给 MQTT 客户端; MQTT 服务端还负责管理 MQTT 客户端,以确保客户端之间的通讯顺畅,

保证 MQTT 信息得以正确接收和准确投递。

客户端

MQTT 客户端可以向服务端发布信息,也可以从服务端收取信息; 我们把客户端发送信息的行为称为

“发布”信息。而客户端要想从服务端收取信息,则首先要向服务端“订阅”信息。“订阅”信息这一操作

很像我们在使用微信时“关注”了某个公众号, 当公众号的作者发布新的文章时, 微信官方会向关注了该公

众号的所有用户发送信息,告诉他们有新文章更新了,以便用户查看。

MQTT 主题

上面我们讲到了,客户端想要从服务器获取信息,首先需要订阅信息,那客户端如何订阅信息呢?这里

我们要引入“主题(Topic)”的概念,“主题”在 MQTT 通信中是一个非常重要的概念,客户端发布信息

以及订阅信息都是围绕“主题”来进行的,并且 MQTT 服务端在管理 MQTT 信息时,也是使用“主题”来

控制的。

客户端发布消息时需要为消息指定一个“主题”, 表示将消息发布到该主题;而对于订阅消息的客户端

来说,可通过订阅“主题” 来订阅消息,这样当其它客户端或自己(当前客户端)向该主题发布消息时,

MQTT 服务端就会将该主题的信息发送给该主题的订阅者(客户端)。

更细节的知识就不赘述了,我们快进到开发部分。

首先,我们可以在电脑上安装一个MQTT客户端软件MQTT_fx,这可以模拟一个客户端设备,去连接,服务端,订阅或发布消息。这对于我们的测试,开发很有用。http://mqttfx.jensd.de/,软件在官方下载。

然后就是MQTT的服务器了,阿里云为我们提供了免费的公共测试实例(当然也有收费的),我们可以用免费的物联网平台来作为MQTT服务端。

物联网平台 (aliyun.com)

来到这里,根据阿里云的文档,创建产品,创建设备等等

阿里云物联网平台 (aliyun.com),阿里云的文档做的很详细,我就不赘述了。

Linux应用-阿里云MQTT物联网实践_第1张图片

我在这里创建了一个名叫MQTT_TEST的产品

Linux应用-阿里云MQTT物联网实践_第2张图片

以及创建了一个叫MQTT_TEST和MQTT_TEST_FX的设备,前者用于Linux平台,后者用于MQTT_FX的测试。

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进入设备界面,我们可以查看关于这个设备的一些信息,这些信息对于我们的开发是必要的。

打开MQTT_FX,创建连接

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在这个界面,我们需要填入的东西有很多,怎么来呢,不急,阿里云对这些比如账号,密码这些进行了加密处理(虽然不知道有啥用),我们可以用MQTT签名工具生成,这个网上很多。

MQTT-TCP连接通信 (aliyun.com)在这个文档中,介绍了一些参数的用处。

Linux应用-阿里云MQTT物联网实践_第5张图片

进入签名工具,按照指示填入信息,就可以生成密码。

服务器的地址,根据服务器的地区来填写,在官方文档中可以找到

再将MQTT_FX的框框填满,点击连接,就发现我们的设备上线了

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然后我们测试一下订阅与发布。

在产品中查看TOPIC类列表,这里阿里云提供了很多功能的topic,也可以自己定义topic。

Linux应用-阿里云MQTT物联网实践_第7张图片
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我们自定义一个叫test的topic(这里可以的topic名必须满足阿里云的规定,在${devicename}这一级下,阿里云对M2M通过主题直接通信做了限制,必须按照阿里云的规定,或者基于服务端SDK开发服务端处理程序来实现M2M的通信,比如路由)

然后在MQTT_FX中订阅及发布

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发布消息

Linux应用-阿里云MQTT物联网实践_第10张图片

订阅到这条消息

同时,在云平台的日志服务中,也可以看到这一条消息

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至此,我们已经体验了一波MQTT的快乐了,接下来就是更加快乐的Linux平台程序的设计。

我们首先,在MQTT官网Software (mqtt.org),下载MQTT源代码,这里选择paho embedded c版的源码,下载后,进入该文件夹。

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我们可以在demo程序的基础上进行开发,进入MQTTCLIENT-C/SANMPLES/LINUX子文件夹,这里存放着linux平台的实例程序。

先前提到,阿里云对其密码做了加密处理,我们难道每次都要用签名工具生成吗,当然不是,阿里云提供了转换的程序aiot_mqtt_sign.c

/*
 * Copyright (C) 2015-2019 Alibaba Group Holding Limited
 */

#include 
#include 
#include 
#include 

#define PRODUCTKEY_MAXLEN           (20)
#define DEVICENAME_MAXLEN           (32)
#define DEVICESECRET_MAXLEN         (64)

#define SIGN_SOURCE_MAXLEN          (200)
#define CLIENTID_MAXLEN             (150)
#define USERNAME_MAXLEN             (64)
#define PASSWORD_MAXLEN             (65)

#define TIMESTAMP_VALUE             "2524608000000"
#define MQTT_CLINETID_KV            "|timestamp=2524608000000,_v=paho-c-1.0.0,securemode=3,signmethod=hmacsha256,lan=C|"

static void utils_hmac_sha256(const uint8_t *msg, uint32_t msg_len, const uint8_t *key, uint32_t key_len, uint8_t output[32]);

static void _hex2str(uint8_t *input, uint16_t input_len, char *output)
{
    char *zEncode = "0123456789ABCDEF";
    int i = 0, j = 0;

    for (i = 0; i < input_len; i++) {
        output[j++] = zEncode[(input[i] >> 4) & 0xf];
        output[j++] = zEncode[(input[i]) & 0xf];
    }
}

int aiotMqttSign(const char *productKey, const char *deviceName, const char *deviceSecret, 
                     char clientId[150], char username[64], char password[65])
{
    char deviceId[PRODUCTKEY_MAXLEN + DEVICENAME_MAXLEN + 2] = {0};
    char macSrc[SIGN_SOURCE_MAXLEN] = {0};
    uint8_t macRes[32] = {0};
    int res;

    /* check parameters */
    if (productKey == NULL || deviceName == NULL || deviceSecret == NULL ||
        clientId == NULL || username == NULL || password == NULL) {
        return -1;
    }
    if ((strlen(productKey) > PRODUCTKEY_MAXLEN) || (strlen(deviceName) > DEVICENAME_MAXLEN) ||
        (strlen(deviceSecret) > DEVICESECRET_MAXLEN)) {
        return -1;
    }

    /* setup deviceId */
    memcpy(deviceId, deviceName, strlen(deviceName));
    memcpy(deviceId + strlen(deviceId), "&", strlen("&"));
    memcpy(deviceId + strlen(deviceId), productKey, strlen(productKey));

    /* setup clientid */
    memcpy(clientId, deviceId, strlen(deviceId));
    memcpy(clientId + strlen(deviceId), MQTT_CLINETID_KV, strlen(MQTT_CLINETID_KV));
    memset(clientId + strlen(deviceId) + strlen(MQTT_CLINETID_KV), 0, 1);

    /* setup username */
    memcpy(username, deviceId, strlen(deviceId));
    memset(username + strlen(deviceId), 0, 1);

    /* setup password */
    memcpy(macSrc, "clientId", strlen("clientId"));
    memcpy(macSrc + strlen(macSrc), deviceId, strlen(deviceId));
    memcpy(macSrc + strlen(macSrc), "deviceName", strlen("deviceName"));
    memcpy(macSrc + strlen(macSrc), deviceName, strlen(deviceName));
    memcpy(macSrc + strlen(macSrc), "productKey", strlen("productKey"));
    memcpy(macSrc + strlen(macSrc), productKey, strlen(productKey));
    memcpy(macSrc + strlen(macSrc), "timestamp", strlen("timestamp"));
    memcpy(macSrc + strlen(macSrc), TIMESTAMP_VALUE, strlen(TIMESTAMP_VALUE));

    utils_hmac_sha256((uint8_t *)macSrc, strlen(macSrc), (uint8_t *)deviceSecret,
                      strlen(deviceSecret), macRes);

    memset(password, 0, PASSWORD_MAXLEN);
    _hex2str(macRes, sizeof(macRes), password);
    return 0;
}

/******************************
 * hmac-sha256 implement below
 ******************************/
#define SHA256_KEY_IOPAD_SIZE   (64)
#define SHA256_DIGEST_SIZE      (32)

/**
 * \brief          SHA-256 context structure
 */
typedef struct {
    uint32_t total[2];          /*!< number of bytes processed  */
    uint32_t state[8];          /*!< intermediate digest state  */
    unsigned char buffer[64];   /*!< data block being processed */
    int is224;                  /*!< 0 => SHA-256, else SHA-224 */
} iot_sha256_context;

typedef union {
    char sptr[8];
    uint64_t lint;
} u_retLen;

/*
 * 32-bit integer manipulation macros (big endian)
 */
#ifndef GET_UINT32_BE
#define GET_UINT32_BE(n,b,i)                                \
    do {                                                    \
        (n) = ( (uint32_t) (b)[(i)    ] << 24 )             \
              | ( (uint32_t) (b)[(i) + 1] << 16 )           \
              | ( (uint32_t) (b)[(i) + 2] <<  8 )           \
              | ( (uint32_t) (b)[(i) + 3]       );          \
    } while( 0 )
#endif

#ifndef PUT_UINT32_BE
#define PUT_UINT32_BE(n,b,i)                                \
    do {                                                    \
        (b)[(i)    ] = (unsigned char) ( (n) >> 24 );       \
        (b)[(i) + 1] = (unsigned char) ( (n) >> 16 );       \
        (b)[(i) + 2] = (unsigned char) ( (n) >>  8 );       \
        (b)[(i) + 3] = (unsigned char) ( (n)       );       \
    } while( 0 )
#endif


static void utils_sha256_zeroize(void *v, uint32_t n)
{
    volatile unsigned char *p = v;
    while (n--) {
        *p++ = 0;
    }
}

void utils_sha256_init(iot_sha256_context *ctx)
{
    memset(ctx, 0, sizeof(iot_sha256_context));
}

void utils_sha256_free(iot_sha256_context *ctx)
{
    if (NULL == ctx) {
        return;
    }

    utils_sha256_zeroize(ctx, sizeof(iot_sha256_context));
}

void utils_sha256_starts(iot_sha256_context *ctx)
{
    int is224 = 0;
    ctx->total[0] = 0;
    ctx->total[1] = 0;

    if (is224 == 0) {
        /* SHA-256 */
        ctx->state[0] = 0x6A09E667;
        ctx->state[1] = 0xBB67AE85;
        ctx->state[2] = 0x3C6EF372;
        ctx->state[3] = 0xA54FF53A;
        ctx->state[4] = 0x510E527F;
        ctx->state[5] = 0x9B05688C;
        ctx->state[6] = 0x1F83D9AB;
        ctx->state[7] = 0x5BE0CD19;
    }

    ctx->is224 = is224;
}

static const uint32_t K[] = {
    0x428A2F98, 0x71374491, 0xB5C0FBCF, 0xE9B5DBA5,
    0x3956C25B, 0x59F111F1, 0x923F82A4, 0xAB1C5ED5,
    0xD807AA98, 0x12835B01, 0x243185BE, 0x550C7DC3,
    0x72BE5D74, 0x80DEB1FE, 0x9BDC06A7, 0xC19BF174,
    0xE49B69C1, 0xEFBE4786, 0x0FC19DC6, 0x240CA1CC,
    0x2DE92C6F, 0x4A7484AA, 0x5CB0A9DC, 0x76F988DA,
    0x983E5152, 0xA831C66D, 0xB00327C8, 0xBF597FC7,
    0xC6E00BF3, 0xD5A79147, 0x06CA6351, 0x14292967,
    0x27B70A85, 0x2E1B2138, 0x4D2C6DFC, 0x53380D13,
    0x650A7354, 0x766A0ABB, 0x81C2C92E, 0x92722C85,
    0xA2BFE8A1, 0xA81A664B, 0xC24B8B70, 0xC76C51A3,
    0xD192E819, 0xD6990624, 0xF40E3585, 0x106AA070,
    0x19A4C116, 0x1E376C08, 0x2748774C, 0x34B0BCB5,
    0x391C0CB3, 0x4ED8AA4A, 0x5B9CCA4F, 0x682E6FF3,
    0x748F82EE, 0x78A5636F, 0x84C87814, 0x8CC70208,
    0x90BEFFFA, 0xA4506CEB, 0xBEF9A3F7, 0xC67178F2,
};

#define  SHR(x,n) ((x & 0xFFFFFFFF) >> n)
#define ROTR(x,n) (SHR(x,n) | (x << (32 - n)))

#define S0(x) (ROTR(x, 7) ^ ROTR(x,18) ^  SHR(x, 3))
#define S1(x) (ROTR(x,17) ^ ROTR(x,19) ^  SHR(x,10))

#define S2(x) (ROTR(x, 2) ^ ROTR(x,13) ^ ROTR(x,22))
#define S3(x) (ROTR(x, 6) ^ ROTR(x,11) ^ ROTR(x,25))

#define F0(x,y,z) ((x & y) | (z & (x | y)))
#define F1(x,y,z) (z ^ (x & (y ^ z)))

#define R(t)                                        \
    (                                               \
            W[t] = S1(W[t -  2]) + W[t -  7] +      \
                   S0(W[t - 15]) + W[t - 16]        \
    )

#define P(a,b,c,d,e,f,g,h,x,K)                      \
    {                                               \
        temp1 = h + S3(e) + F1(e,f,g) + K + x;      \
        temp2 = S2(a) + F0(a,b,c);                  \
        d += temp1; h = temp1 + temp2;              \
    }

void utils_sha256_process(iot_sha256_context *ctx, const unsigned char data[64])
{
    uint32_t temp1, temp2, W[64];
    uint32_t A[8];
    unsigned int i;

    for (i = 0; i < 8; i++) {
        A[i] = ctx->state[i];
    }

    for (i = 0; i < 64; i++) {
        if (i < 16) {
            GET_UINT32_BE(W[i], data, 4 * i);
        } else {
            R(i);
        }

        P(A[0], A[1], A[2], A[3], A[4], A[5], A[6], A[7], W[i], K[i]);

        temp1 = A[7];
        A[7] = A[6];
        A[6] = A[5];
        A[5] = A[4];
        A[4] = A[3];
        A[3] = A[2];
        A[2] = A[1];
        A[1] = A[0];
        A[0] = temp1;
    }

    for (i = 0; i < 8; i++) {
        ctx->state[i] += A[i];
    }
}
void utils_sha256_update(iot_sha256_context *ctx, const unsigned char *input, uint32_t ilen)
{
    size_t fill;
    uint32_t left;

    if (ilen == 0) {
        return;
    }

    left = ctx->total[0] & 0x3F;
    fill = 64 - left;

    ctx->total[0] += (uint32_t) ilen;
    ctx->total[0] &= 0xFFFFFFFF;

    if (ctx->total[0] < (uint32_t) ilen) {
        ctx->total[1]++;
    }

    if (left && ilen >= fill) {
        memcpy((void *)(ctx->buffer + left), input, fill);
        utils_sha256_process(ctx, ctx->buffer);
        input += fill;
        ilen  -= fill;
        left = 0;
    }

    while (ilen >= 64) {
        utils_sha256_process(ctx, input);
        input += 64;
        ilen  -= 64;
    }

    if (ilen > 0) {
        memcpy((void *)(ctx->buffer + left), input, ilen);
    }
}

static const unsigned char sha256_padding[64] = {
    0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
    0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
    0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
    0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
};

void utils_sha256_finish(iot_sha256_context *ctx, uint8_t output[32])
{
    uint32_t last, padn;
    uint32_t high, low;
    unsigned char msglen[8];

    high = (ctx->total[0] >> 29)
           | (ctx->total[1] <<  3);
    low  = (ctx->total[0] <<  3);

    PUT_UINT32_BE(high, msglen, 0);
    PUT_UINT32_BE(low,  msglen, 4);

    last = ctx->total[0] & 0x3F;
    padn = (last < 56) ? (56 - last) : (120 - last);

    utils_sha256_update(ctx, sha256_padding, padn);
    utils_sha256_update(ctx, msglen, 8);

    PUT_UINT32_BE(ctx->state[0], output,  0);
    PUT_UINT32_BE(ctx->state[1], output,  4);
    PUT_UINT32_BE(ctx->state[2], output,  8);
    PUT_UINT32_BE(ctx->state[3], output, 12);
    PUT_UINT32_BE(ctx->state[4], output, 16);
    PUT_UINT32_BE(ctx->state[5], output, 20);
    PUT_UINT32_BE(ctx->state[6], output, 24);

    if (ctx->is224 == 0) {
        PUT_UINT32_BE(ctx->state[7], output, 28);
    }
}

void utils_sha256(const uint8_t *input, uint32_t ilen, uint8_t output[32])
{
    iot_sha256_context ctx;

    utils_sha256_init(&ctx);
    utils_sha256_starts(&ctx);
    utils_sha256_update(&ctx, input, ilen);
    utils_sha256_finish(&ctx, output);
    utils_sha256_free(&ctx);
}

static void utils_hmac_sha256(const uint8_t *msg, uint32_t msg_len, const uint8_t *key, uint32_t key_len, uint8_t output[32])
{
    iot_sha256_context context;
    uint8_t k_ipad[SHA256_KEY_IOPAD_SIZE];    /* inner padding - key XORd with ipad  */
    uint8_t k_opad[SHA256_KEY_IOPAD_SIZE];    /* outer padding - key XORd with opad */
    int32_t i;

    if ((NULL == msg) || (NULL == key) || (NULL == output)) {
        return;
    }

    if (key_len > SHA256_KEY_IOPAD_SIZE) {
        return;
    }

    /* start out by storing key in pads */
    memset(k_ipad, 0, sizeof(k_ipad));
    memset(k_opad, 0, sizeof(k_opad));
    memcpy(k_ipad, key, key_len);
    memcpy(k_opad, key, key_len);

    /* XOR key with ipad and opad values */
    for (i = 0; i < SHA256_KEY_IOPAD_SIZE; i++) {
        k_ipad[i] ^= 0x36;
        k_opad[i] ^= 0x5c;
    }

    /* perform inner SHA */
    utils_sha256_init(&context);                                      /* init context for 1st pass */
    utils_sha256_starts(&context);                                    /* setup context for 1st pass */
    utils_sha256_update(&context, k_ipad, SHA256_KEY_IOPAD_SIZE);     /* start with inner pad */
    utils_sha256_update(&context, msg, msg_len);                      /* then text of datagram */
    utils_sha256_finish(&context, output);                            /* finish up 1st pass */

    /* perform outer SHA */
    utils_sha256_init(&context);                              /* init context for 2nd pass */
    utils_sha256_starts(&context);                            /* setup context for 2nd pass */
    utils_sha256_update(&context, k_opad, SHA256_KEY_IOPAD_SIZE);    /* start with outer pad */
    utils_sha256_update(&context, output, SHA256_DIGEST_SIZE);     /* then results of 1st hash */
    utils_sha256_finish(&context, output);                       /* finish up 2nd pass */
}

将这个文件存入linux文件夹中

再在demo程序的基础上进行修改

aiot_c_demo.c


#include 
#include 
#include "/home/jiaojiao/桌面/嵌入式开发/例程源码/11、Linux C应用编程例程源码/paho.mqtt.embedded-c/MQTTClient-C/src/MQTTClient.h"

#include 
#include 
#include 

#define EXAMPLE_PRODUCT_KEY            "guuyg6zYeMa"
#define EXAMPLE_DEVICE_NAME            "MQTT_TEST"
#define EXAMPLE_DEVICE_SECRET       "b4dfaa4b05dda4506e2d1c0004a043c4"

/* declare the external function aiotMqttSign() */
extern int aiotMqttSign(const char *productKey, const char *deviceName, const char *deviceSecret, 
                         char clientId[150], char username[65], char password[65]);

volatile int toStop = 0;

void cfinish(int sig)
{
    signal(SIGINT, NULL);
    toStop = 1;
}

void messageArrived(MessageData* md)
{
    MQTTMessage* message = md->message;

    printf("%.*s\t", md->topicName->lenstring.len, md->topicName->lenstring.data);
    printf("%.*s\n", (int)message->payloadlen, (char*)message->payload);
}

/* main function */
int main(int argc, char** argv)
{
    int rc = 0;

    /* setup the buffer, it must big enough for aliyun IoT platform */
    unsigned char buf[1000];
    unsigned char readbuf[1000];

    Network n;
    MQTTClient c;
    char *host = EXAMPLE_PRODUCT_KEY".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com";
    short port = 443;
    const char *subTopic = "/"EXAMPLE_PRODUCT_KEY"/"EXAMPLE_DEVICE_NAME"/user/get";
    const char *pubTopic = "/"EXAMPLE_PRODUCT_KEY"/"EXAMPLE_DEVICE_NAME"/user/update";
    const char *testTopic = "/"EXAMPLE_PRODUCT_KEY"/""MQTT_TEST/user/test";

    /* invoke aiotMqttSign to generate mqtt connect parameters */
    char clientId[150] = {0};
    char username[65] = {0};
    char password[65] = {0};

    if ((rc = aiotMqttSign(EXAMPLE_PRODUCT_KEY, EXAMPLE_DEVICE_NAME, EXAMPLE_DEVICE_SECRET, clientId, username, password) < 0)) {
        printf("aiotMqttSign -%0x4x\n", -rc);
        return -1;
    }
    printf("clientid: %s\n", clientId);
    printf("username: %s\n", username);
    printf("password: %s\n", password);

    signal(SIGINT, cfinish);
    signal(SIGTERM, cfinish);

    /* network init and establish network to aliyun IoT platform */
    NetworkInit(&n);
    rc = NetworkConnect(&n, host, port);
    printf("NetworkConnect %d\n", rc);

    /* init mqtt client */
    MQTTClientInit(&c, &n, 1000, buf, sizeof(buf), readbuf, sizeof(readbuf));
 
    /* set the default message handler */
    c.defaultMessageHandler = messageArrived;

    /* set mqtt connect parameter */
    MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;       
    data.willFlag = 0;
    data.MQTTVersion = 3;
    data.clientID.cstring = clientId;
    data.username.cstring = username;
    data.password.cstring = password;
    data.keepAliveInterval = 60;
    data.cleansession = 1;
    printf("Connecting to %s %d\n", host, port);

    rc = MQTTConnect(&c, &data);
    printf("MQTTConnect %d, Connect aliyun IoT Cloud Success!\n", rc);
    
    printf("Subscribing to %s\n", subTopic);
    rc = MQTTSubscribe(&c, subTopic, 1, messageArrived);
    printf("MQTTSubscribe %d\n", rc);

    int cnt = 0;
    unsigned int msgid = 0;
    while (!toStop)
    {
        MQTTYield(&c, 1000);    

        if (++cnt % 5 == 0) {
            MQTTMessage msg = {
                QOS1, 
                0,
                0,
                0,
                "Hello world",
                strlen("Hello world"),
            };
            msg.id = ++msgid;
            rc = MQTTPublish(&c, testTopic, &msg);
            printf("MQTTPublish %d, msgid %d\n", rc, msgid);
        }
    }

    printf("Stopping\n");

    MQTTDisconnect(&c);
    NetworkDisconnect(&n);

    return 0;
}

Paho-MQTT C(嵌入式版)接入示例 (aliyun.com)这个文档是阿里云官方的嵌入式设备接入的C教程

之后进行编译



add_executable(

  aiot_c_demo

  aiot_c_demo.c

  aiot_mqtt_sign.c

)



target_link_libraries(aiot_c_demo paho-embed-mqtt3cc paho-embed-mqtt3c)

target_include_directories(aiot_c_demo PRIVATE "../../src" "../../src/linux")

target_compile_definitions(aiot_c_demo PRIVATE MQTTCLIENT_PLATFORM_HEADER=MQTTLinux.h)

将这些添加进linux文件夹级的cmakelists后,回到源文件的第一级文件夹进行编译得到可执行文件,之后运行本地日志如下

Linux应用-阿里云MQTT物联网实践_第13张图片

也可以看到我们的MQTT_TEST设备上线,发布的消息也可以在日志中看到。

到这里,我们还剩下把这个程序,在arm设备上跑起来,真正扮演一个MQTT设备的角色,我们需要对MQTT进行交叉编译。

以这个编译器配置文件作为实例,将其拷贝入linux文件夹

编译器配置文件

##################################
# 配置 ARM 交叉编译
#################################
set(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux) #设置目标系统名字
set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm) #设置目标处理器架构
# 指定编译器的 sysroot 路径
set(TOOLCHAIN_DIR /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.1.0/sysroots)
set(CMAKE_SYSROOT ${TOOLCHAIN_DIR}/cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi)
# 指定交叉编译器 arm-linux-gcc 和 arm-linux-g++
set(CMAKE_C_COMPILER ${TOOLCHAIN_DIR}/x86_64-pokysdk-linux/usr/bin/arm-poky-linux-gnueabi/arm-poky-linux-gnueabi-gcc)
set(CMAKE_CXX_COMPILER ${TOOLCHAIN_DIR}/x86_64-pokysdk-linux/usr/bin/arm-poky-linux-gnueabi/arm-poky-linux-gnueabi-g++)
# 为编译器添加编译选项
set(CMAKE_C_FLAGS "-march=armv7ve -mfpu=neon -mfloat-abi=hard -mcpu=cortex-a7")
set(CMAKE_CXX_FLAGS "-march=armv7ve -mfpu=neon -mfloat-abi=hard -mcpu=cortex-a7")
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)
#################################
# end
##################################

cmake的shell

cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -
DCMAKE_INSTALL_PREFIX=./install -
DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../cmake/arm-linux-setup.cmake -DPAHO_WITH_SSL=TRUE -
DPAHO_BUILD_SAMPLES=TRUE ..

然后创建build,install文件夹,在build文件夹中cmake,然后make make install,最后得到arm版的库文件。

然后修改cmakelists文件



cmake_minimum_required(VERSION 3.16)

project(mqtt)

include(./arm-linux-setup.cmake)



add_executable(

  aiot_c_demo

  aiot_c_demo.c

  aiot_mqtt_sign.c

)



target_link_libraries(aiot_c_demo paho-embed-mqtt3cc paho-embed-mqtt3c)

target_include_directories(aiot_c_demo PRIVATE "../../src" "../../src/linux" "/usr/lib" "../../../build")

target_compile_definitions(aiot_c_demo PRIVATE MQTTCLIENT_PLATFORM_HEADER=MQTTLinux.h)

之后编译过程就跟上文在x86平台一致了,最终得到arm版可执行文件,在板子上运行成功。

(吐槽一下,阿里云免费版MQTT的限制也太多了吧,把MQTT魔改一通,真是互联网大厂啊,嵌入式地位低微,能让纯软件搞的绝对不让嵌入式插手,服务端都没有C语言SDK,难受)

这里推荐一个免费的MQTT测试平台,还原了MQTT原生的样子,可以体验最舒服的MQTT开发,有时间也会写这个的博客,这个平台叫然也物联,通过申请后就可以得到用户名,用户id和密码,开发起来比阿里云的条条框框舒服多了。

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