【HPM6750EVKMINI开发板】+通讯管理项目测试(二）
本测试为评测项目——通讯管理系统项目的第二部分，在第一部份的基础上,主要完成基本通讯接口、协议及信息交互系统构建，为了具有普遍性，通讯接口选择串口通讯，CAN通讯接口通讯和以太网（无线wifi）通讯，协议选择Modbus-RTU，自定义CAN总线协议和无线MQTT。系统主要通过串口的Modbus-RTU主机系统获取辅机设备数据；通过CAN标准2.0，执行自定义协议，获取CAN总线辅机数据。将获取的数据整合后，通过mqtt物联网协议将数据共享到数据服务器，从而完成数据共享。
1、串口modbus-RTU通讯
1.1 物理接口
系统中提供的P1连接器包含两组对外引出的串口，这里选择UART14作为我们测试串口，我们需要在系统中使能它。
1.2 使能UART14串口
在RT-Thread Settings->硬件->Enable UART14 ， 如下图所示。
保存后，系统将增加UART14的相应串口驱动的支持。
1.3 增加Modbus-RTU协议主站支持包
有了硬件的底层支持，我们就可以增加高层协议的支持了， 使能RT-Thread Settings ->软件包->IOT 物联网-> agile_modbus Lightweight modbus protocol stack，增加agile_modbus协议包的支持。
1.4软件设计
按照RT-Thread设备使用方式，首先创建一个初始化函数，完成硬件端口初始化和任务创建。
int rt_modbus_master_app(int argc, char *argv[]){ rt_err_t ret = RT_EOK; struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT; /* 初始化配置参数 */ /* 查找系统中的串口设备 */ serial = rt_device_find(MODBUS_UART_NAME); if (!serial) { rt_kprintf("find %s failed!\n", MODBUS_UART_NAME); return RT_ERROR; } /* step2：修改串口配置参数 */ config.baud_rate = BAUD_RATE_9600; //修改波特率为 9600 config.data_bits = DATA_BITS_8; //数据位 8 config.stop_bits = STOP_BITS_1; //停止位 1 config.rx_bufsz = 128; //修改缓冲区 buff size 为 128 config.parity = PARITY_NONE; //无奇偶校验位 /* step3：控制串口设备。通过控制接口传入命令控制字，与控制参数 */ rt_device_control(serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &config); /* 初始化信号量 */ rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO); /* 以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */ rt_device_open(serial, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX); /* 设置接收回调函数 */ rt_device_set_rx_indicate(serial, uart_input); /* 创建定时器1 周期定时器 */ timer1 = rt_timer_create("timer1", timeout1, RT_NULL, 20, RT_TIMER_FLAG_PERIODIC); /* 启动定时器1 */ // if (timer1 != RT_NULL) rt_timer_start(timer1); /* 创建 modbus master 处理线程 */ rt_thread_t thread = rt_thread_create("modbus master app", mm_app_thread_entry, RT_NULL, 4096, 25, 10); /* 创建成功则启动线程 */ if (thread != RT_NULL) { rt_thread_startup(thread); } else { ret = RT_ERROR; } return ret; } /* 导出到 msh 命令列表中 */ MSH_CMD_EXPORT(rt_modbus_master_app, rt_modbus_master_app);
复制代码按照主机协议获取辅机数据。完成主机协议初始化，读取数据和数据按协议解析。
static void mm_app_thread_entry(void *parameter){ char ch; agile_modbus_rtu_init(&ctx_rtu, ctx_send_buf, sizeof(ctx_send_buf), ctx_read_buf, sizeof(ctx_read_buf)); agile_modbus_set_slave(ctx, 1); printf("Running.\n\r"); while (1) { rt_thread_delay(5000); int send_len = agile_modbus_serialize_read_registers(ctx, 0, 10); for(int i=0;i<send_len;i++) { ch = ctx->send_buf[i]; rt_device_write(serial, 0, &ch, 1); } int read_len = serial_read(5000); if (read_len < 0) { printf("Receive error, now exit.\n\r"); break; } if (read_len == 0) { continue; } int rc = agile_modbus_deserialize_read_registers(ctx, read_len, hold_register); if (rc < 0) { printf("Receive failed."); if (rc != -1) printf("Error code:%d \n\r", -128 - rc); continue; } mqtt_publish_yc(hold_register, 10); printf("Hold Registers:"); for (int i = 0; i < 10; i++) printf("Register [%d]: 0x%04X\n\r", i, hold_register[i]); printf("\r\n\r\n\r\n"); } }
复制代码2、CAN总线自定义通讯
2.1 物理接口
系统中提供两组CAN接口，这里选择P2连接器上的CAN1接口，我们需要在系统中使能它。
1.2 使能CAN1接口
在RT-Thread Settings->硬件->Enable CAN -〉Enable CAN1 ， 如下图所示。
保存后，系统将增加CAN1相应驱动的支持。
2.3 软件设计
由于采用自定义协议设计，所以我们直接在程序中直接实现。
首先，增加CAN总线的初始化和任务初始化。
#define CAN_DEV_NAME "can1" /* CAN 设备名称 */ int can_sample(int argc, char *argv[]) { struct rt_can_msg msg = {0}; rt_err_t res; rt_size_t size; rt_thread_t thread; /* 查找 CAN 设备 */ can_dev = rt_device_find(CAN_DEV_NAME); if (!can_dev) { rt_kprintf("find %s failed!\n", CAN_DEV_NAME); return RT_ERROR; } if((can_dev->open_flag & RT_DEVICE_OFLAG_OPEN) == 0) { /* 初始化 CAN 接收信号量 */ rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO); /* 设置 CAN 通信的波特率为 50kbit/s*/ res = rt_device_control(can_dev, RT_CAN_CMD_SET_BAUD, (void *)CAN50kBaud); /* 以中断接收及发送方式打开 CAN 设备 */ res = rt_device_open(can_dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_TX | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX); // RT_ASSERT(res == RT_EOK); /* 创建数据接收线程 */ thread = rt_thread_create("can_rx", can_rx_thread, RT_NULL, 2048, 15, 10); if (thread != RT_NULL) { rt_thread_startup(thread); } else { rt_kprintf("create can_rx thread failed!\n"); } /* 创建数据发送线程 */ thread = rt_thread_create("can_tx", can_tx_thread, RT_NULL, 1024, 15, 10); if (thread != RT_NULL) { rt_thread_startup(thread); } else { rt_kprintf("create can_rx thread failed!\n"); } } return res; } /* 导出到 msh 命令列表中 */ MSH_CMD_EXPORT(can_sample, can device sample);
复制代码辅助数据巡检任务。这里选择的协议比较简单，使用标准帧，id定义为辅机的地址，第一个字节定义为命令。
static void can_tx_thread(void *parameter){ int i; rt_err_t res; rt_size_t size; struct rt_can_msg msg = {0}; while (1) { msg.id = CAN_SLAVE_ID; /* ID 为 0x02 */ msg.ide = RT_CAN_STDID; /* 标准格式 */ msg.rtr = RT_CAN_DTR; /* 数据帧 */ msg.len = 1; /* 数据长度为 8 */ /* 待发送的 1 字节数据 */ msg.data[0] = 0x01; /* 发送一帧 CAN 数据 */ if(can_dev) { size = rt_device_write(can_dev, 0, &msg, sizeof(msg)); if (size == 0) { rt_kprintf("can dev write data failed!\n"); } } rt_thread_mdelay(1000); } }
复制代码辅机数据响应处理。在接收到CAN总线的数据后，首先判断是否为辅机的响应数据，如果是就对数据帧进行处理，否则将放弃数据。
static void can_rx_thread(void *parameter){ int i; rt_err_t res; struct rt_can_msg rxmsg = {0}; /* 设置接收回调函数 */ rt_device_set_rx_indicate(can_dev, can_rx_call); while (1) { /* hdr 值为 - 1，表示直接从 uselist 链表读取数据 */ rxmsg.hdr = -1; /* 阻塞等待接收信号量 */ rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER); /* 从 CAN 读取一帧数据 */ rt_device_read(can_dev, 0, &rxmsg, sizeof(rxmsg)); printf("can frame: id=%d %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X \n",rxmsg.id, rxmsg.data[0],rxmsg.data[1],rxmsg.data[2],rxmsg.data[3], rxmsg.data[4],rxmsg.data[5],rxmsg.data[6],rxmsg.data[7]); if(rxmsg.id == CAN_SLAVE_ID) //受到了正确的响应 { mqtt_publish_can(rxmsg.data, 8); } } }
复制代码3、无线MQTT通讯数据整合和共享
3.1 MQTT协议的支持
由于wifi网络在测试一中我们已经完成，因此，我们需要构建MQTT的客户端协议支持。使能RT-Thread Settings->软件包->IOT 物联网 -〉MY MQTT 。增加Eclipse Paho MQTT C/C++ 客户端协议栈的支持。
定义服务器连接相关参数
#define MQTT_URI "tcp://192.168.2.112:1883"#define MQTT_SUBTOPIC "test" #define MQTT_PUBTOPIC "test" #define MQTT_WILLMSG "Goodbye!"
复制代码启动MQTT客户端
static int mqtt_start(int argc, char **argv){ /* init condata param by using MQTTPacket_connectData_initializer */ MQTTPacket_connectData condata = MQTTPacket_connectData_initializer; static char cid[20] = { 0 }; if (argc != 1) { rt_kprintf("mqtt_start --start a mqtt worker thread.\n"); return -1; } if (is_started) { LOG_E("mqtt client is already connected."); return -1; } /* config MQTT context param */ { client.isconnected = 0; client.uri = MQTT_URI; /* generate the random client ID */ rt_snprintf(cid, sizeof(cid), "rtthread%d", rt_tick_get()); /* config connect param */ memcpy(&client.condata, &condata, sizeof(condata)); client.condata.clientID.cstring = cid; client.condata.keepAliveInterval = 30; client.condata.cleansession = 1; /* config MQTT will param. */ client.condata.willFlag = 1; client.condata.will.qos = 1; client.condata.will.retained = 0; client.condata.will.topicName.cstring = MQTT_PUBTOPIC; client.condata.will.message.cstring = MQTT_WILLMSG; /* malloc buffer. */ client.buf_size = client.readbuf_size = 1024; client.buf = rt_calloc(1, client.buf_size); client.readbuf = rt_calloc(1, client.readbuf_size); if (!(client.buf && client.readbuf)) { LOG_E("no memory for MQTT client buffer!"); return -1; } /* set event callback function */ client.connect_callback = mqtt_connect_callback; client.online_callback = mqtt_online_callback; client.offline_callback = mqtt_offline_callback; /* set subscribe table and event callback */ client.message_handlers[0].topicFilter = rt_strdup(MQTT_SUBTOPIC); client.message_handlers[0].callback = mqtt_sub_callback; client.message_handlers[0].qos = QOS1; /* set default subscribe event callback */ client.default_message_handlers = mqtt_sub_default_callback; } { int value; uint16_t u16Value; value = 5; paho_mqtt_control(&client, MQTT_CTRL_SET_CONN_TIMEO, &value); value = 5; paho_mqtt_control(&client, MQTT_CTRL_SET_MSG_TIMEO, &value); value = 5; paho_mqtt_control(&client, MQTT_CTRL_SET_RECONN_INTERVAL, &value); value = 30; paho_mqtt_control(&client, MQTT_CTRL_SET_KEEPALIVE_INTERVAL, &value); u16Value = 3; paho_mqtt_control(&client, MQTT_CTRL_SET_KEEPALIVE_COUNT, &u16Value); } /* run mqtt client */ paho_mqtt_start(&client, 8196, 20); is_started = 1; return 0; }
复制代码信息发布函数。一个是串口modbus-RTU收集的辅机遥测量信息发布，一个是CAN总线收集辅机信息发布。
int mqtt_publish_yc(uint16_t *yc, uint32_t len){ if (is_started == 0) { LOG_E("mqtt client is not connected."); return -1; } for(int i=0; i < len; i++) sprintf(mqtt_yc_buf+i*9,"h%02d=%04d;",i,yc[i]); paho_mqtt_publish(&client, QOS1, "yc", mqtt_yc_buf, strlen(mqtt_yc_buf)); return 0; }
复制代码int mqtt_publish_can(uint8_t *dat, uint32_t len){ if (is_started == 0) { LOG_E("mqtt client is not connected."); return -1; } sprintf(mqtt_yc_buf,"candata:"); for(int i=0; i < len; i++) sprintf(mqtt_yc_buf+8+i*3,"%02X ",dat[i]); paho_mqtt_publish(&client, QOS1, "can", mqtt_yc_buf, strlen(mqtt_yc_buf)); return 0; }
复制代码3.2 MQTT协议服务器的建立
MQTT服务器的建立这里不详细介绍，我采用树梅派，自己编译Mosquitto的linux下的服务器。
4、实测运行
整个测试系统的照片，包括HPM6750EVKMINI，NXP Mxdock，usb转串口，usb转can口。
4.1 串口modbus-RTU的实际测试
利用modbusslave软件在windows上虚拟了一个modbus辅机。主机运行于HPM6750EVKMINI，每间隔5s巡检一个辅机数据，辅机在接到巡检后响应相应的寄存器信息。
4.2 CAN总线的实测
HPM6750EVKMINI上运行CAN总线主机，通过Mxdock上的CAN总线接口和自制的支持SLCAN 协议的python-can硬件设备通讯，完成数据的交换。
4.3 MQTT数据交换测试
wifi建立连接，启动mqtt的客户端
通过Eclipse paho MQTT Utility工具连接到服务器，检查HPM6750EVKMINI上运行的MQTT客户端。
在终端执行mqtt_publish hello , 这条执行默认发布topic = test的一个信息，因此我们可以通过在mqtt工具上订阅test来监视。
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