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2015-8-10 17:03
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转自: http://www.embed-net.com/thread-230-1-1.html 0 前言 最近在学习MQTT,发现MQTT还是挺好用的,于是花了点时间做了一个简单的应用示例,希望能给需要做这方面的人一些参考。 相关背景知识: http://www.embed-net.com/thread-224-1-1.html 具体功能为: 1,STM32F405为主控芯片,它通过传感器采集环境数据,比如温度,湿度,光照度,大气压强等; 2,主控芯片通过W5500模块将测量的数据通过MQTT协议方式发布到MQTT服务器(服务器域名和IP见固件程序); 3,主控订阅LED灯控制的消息,当接收到对应的控制指令后点亮或者熄灭对应的LED灯; 4,安卓手机端订阅传感器数据的消息,当接收到消息后将传感器数据在界面显示; 5,安卓手机可发送点亮或者熄灭LED灯的指令到服务器,然后服务器会将该指令转发给STM32主控,然后STM32主控解析该指令并执行指令。 1 单片机端实现 MQTT协议是基于TCP的协议,所以我们只需要在单片机端实现TCP客户端代码之后就很容易移植MQTT了,STM32F4+W5500实现TCP客户端的代码我们以前已经实现过,代码下载地址为: http://www.embed-net.com/thread-87-1-1.html 当然,如果你想在代码里面直接使用服务器域名方式进行连接,我们还得在TCP客户端代码里面集成DNS的代码,当然在上面这个连接里面也有相关的代码。 MQTT代码源码下载地址: http://www.eclipse.org/paho/ 在STM32这边我们使用的是C/C++ MQTT Embedded clients代码。 硬件连接如下图所示: 1.1 MQTT的移植 MQTT的移植非常简单,将C/C++ MQTT Embedded clients的代码添加到工程中,然后我们只需要再次封装4个函数即可: int transport_sendPacketBuffer(unsigned char* buf, int buflen); int transport_getdata(unsigned char* buf, int count); int transport_open(void); int transport_close(void); transport_sendPacketBuffer:通过网络以TCP的方式发送数据; transport_getdata:TCP方式从服务器端读取数据,该函数目前属于阻塞函数; transport_open:打开一个网络接口,其实就是和服务器建立一个TCP连接; transport_close:关闭网络接口。 如果已经移植好了socket方式的TCP客户端的程序,那么这几个函数的封装也是非常简单的,程序代码如下所示: /** * @brief 通过TCP方式发送数据到TCP服务器 * @param buf 数据首地址 * @param buflen 数据长度 * @retval 小于0表示发送失败 */ int transport_sendPacketBuffer(unsigned char* buf, int buflen) { return send(SOCK_TCPS,buf,buflen); } /** * @brief 阻塞方式接收TCP服务器发送的数据 * @param buf 数据存储首地址 * @param count 数据缓冲区长度 * @retval 小于0表示接收数据失败 */ int transport_getdata(unsigned char* buf, int count) { return recv(SOCK_TCPS,buf,count); } /** * @brief 打开一个socket并连接到服务器 * @param 无 * @retval 小于0表示打开失败 */ int transport_open(void) { int32_t ret; //新建一个Socket并绑定本地端口5000 ret = socket(SOCK_TCPS,Sn_MR_TCP,5000,0×00); if(ret != SOCK_TCPS){ printf(“%d:Socket Error\r\n”,SOCK_TCPS); while(1); }else{ printf(“%d:Opened\r\n”,SOCK_TCPS); } //连接TCP服务器 ret = connect(SOCK_TCPS,domain_ip,1883);//端口必须为1883 if(ret != SOCK_OK){ printf(“%d:Socket Connect Error\r\n”,SOCK_TCPS); while(1); }else{ printf(“%d:Connected\r\n”,SOCK_TCPS); } return 0; } /** * @brief 关闭socket * @param 无 * @retval 小于0表示关闭失败 */ int transport_close(void) { close(SOCK_TCPS); return 0; } 完成了这几个函数,然后我们就可以根据官方提供的示例代码实现我们自己的代码了,比如我们向代理服务器发送一个消息的代码如下所示: /** * @brief 向代理(服务器)发送一个消息 * @param pTopic 消息主题 * @param pMessage 消息内容 * @retval 小于0表示发送失败 */ int mqtt_publish(char *pTopic,char *pMessage) { int32_t len,rc; MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer; unsigned char buf ; MQTTString topicString = MQTTString_initializer; int msglen = strlen(pMessage); int buflen = sizeof(buf); data.clientID.cstring = “me”; data.keepAliveInterval = 5; data.cleansession = 1; len = MQTTSerialize_connect(buf, buflen, data); /* 1 */ topicString.cstring = pTopic; len += MQTTSerialize_publish(buf + len, buflen – len, 0, 0, 0, 0, topicString, (unsigned char*)pMessage, msglen); /* 2 */ len += MQTTSerialize_disconnect(buf + len, buflen – len); /* 3 */ transport_open(); rc = transport_sendPacketBuffer(buf,len); transport_close(); if (rc == len) printf(“Successfully published\n\r”); else printf(“Publish failed\n\r”); return 0; } 下面我们看下主函数的代码,思路也比较清晰: int main(void) { static char meassage ; int rc; char *led; char led_value; float temperature,humidity,light,pressure; srand(0); //配置LED灯引脚 LED_Config(); //初始化配置网络 network_init(); while(1){ memset(meassage,0,sizeof(meassage)); //订阅消息 rc = mqtt_subscrib(“pyboard_led”,meassage); printf(“rc = %d\n\r”,rc); if(rc = 0){ printf(“meassage = %s\n\r”,meassage); //解析JSON格式字符串并点亮相应的LED灯 cJSON *root = cJSON_Parse(meassage); if(root != NULL){ led = cJSON_GetObjectItem(root,”led”)-valuestring; printf(“led = %s\n\r”,led); led_value = cJSON_GetObjectItem(root,”value”)-valueint; if(!strcmp(led,”red”)){ if(led_value){ LED_On(LED_RED); }else{ LED_Off(LED_RED); } }else if(!strcmp(led,”green”)){ if(led_value){ LED_On(LED_GREEN); }else{ LED_Off(LED_GREEN); } }else if(!strcmp(led,”blue”)){ if(led_value){ LED_On(LED_BLUE); }else{ LED_Off(LED_BLUE); } }else if(!strcmp(led,”yellow”)){ if(led_value){ LED_On(LED_YELLOW); printf(“Yellow On\n\r”); }else{ LED_Off(LED_YELLOW); printf(“Yellow Off\n\r”); } } // 释放内存空间 cJSON_Delete(root); }else{ printf(“Error before: \n\r”,cJSON_GetErrorPtr()); } } delay_ms(500); //获取传感器测量数据,该示例使用随机数 temperature = rand()%50; humidity = rand()%100; light = rand()%1000; pressure = rand()%1000; //将数据合成为JSON格式数据 sprintf(meassage,”{\”temperature\”:%.1f,\”humidity\”:%.1f,\”light\”:%.1f,\”pressure\”:%.1f}”,temperature,humidity,light,pressure); //将数据发送出去 mqtt_publish(“pyboard_value”,meassage); } } 完整工程代码可在后面的附件下载。 2 手机端代码实现 手机端我们也使用官方提供的Java库Java client and utilities,下载地址: http://www.eclipse.org/paho/ 将jar文件添加到工程中即可,程序界面如下所示: 上面4个条目分别显示STM32单片机通过W5500发送到服务器端的传感器测量数据; 下面4个图片分别控制板子上的4个LED灯; 消息发送我们采用线程的方式发送,接收采用回调函数方式接收消息。 2.1 实现消息发送 发送消息的代码如下所示: /** * send message */ class PublishThread extends Thread { String topic; MqttMessage message; int qos = 0; MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence(); PublishThread(String topic,String message){ this.topic = topic; this.message = new MqttMessage(message.getBytes()); } public void sendMessage(String topic,String message){ this.topic = topic; this.message = new MqttMessage(message.getBytes()); run(); } @Override public void run() { try { MqttClient sampleClient = new MqttClient(broker, clientId, persistence); MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions(); connOpts.setCleanSession(true); connOpts.setKeepAliveInterval(1); System.out.println(“Connecting to broker: ” + broker); sampleClient.connect(connOpts); System.out.println(“Connected”); System.out.println(“Publishing message: ” + message.toString()); message.setQos(qos); sampleClient.publish(topic, message); System.out.println(“Message published”); sampleClient.disconnect(); System.out.println(“Disconnected”); }catch(MqttException me) { System.out.println(“reason “+me.getReasonCode()); System.out.println(“msg “+me.getMessage()); System.out.println(“loc “+me.getLocalizedMessage()); System.out.println(“cause “+me.getCause()); System.out.println(“excep “+me); me.printStackTrace(); } } } 2.2 实现消息接收 接收消息的代码如下所示: /** * receive message */ class SubscribeThread extends Thread{ final String topic; MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence(); SubscribeThread(String topic){ this.topic = topic; } @Override public void run(){ try { final MqttClient sampleClient = new MqttClient(broker, clientId, persistence); final MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions(); connOpts.setCleanSession(true); System.out.println(“Connecting to broker: ” + broker); connOpts.setKeepAliveInterval(5); sampleClient.setCallback(new MqttCallback() { @Override public void connectionLost(Throwable throwable) { System.out.println(“connectionLost”); try { sampleClient.connect(connOpts); sampleClient.subscribe(topic); }catch (MqttException e){ e.printStackTrace(); } } @Override public void messageArrived(String topic, MqttMessage mqttMessage) throws Exception { System.out.println(“messageArrived:”+mqttMessage.toString()); System.out.println(topic); System.out.println(mqttMessage.toString()); try { JSONTokener jsonParser = new JSONTokener(mqttMessage.toString()); JSONObject person = (JSONObject) jsonParser.nextValue(); temperature = person.getDouble(“temperature”); humidity = person.getDouble(“humidity”); light = person.getDouble(“light”); pressure = person.getDouble(“pressure”); System.out.println(“temperature = ” + temperature); System.out.println(“humidity = ” + humidity); runOnUiThread(new Runnable() { @Override public void run() { temperatureTextView.setText(String.format(“%.1f”, temperature)); humidityTextView.setText(String.format(“%.1f”, humidity)); lightTextView.setText(String.format(“%.1f”, light)); pressureTextView.setText(String.format(“%.1f”, pressure)); } }); } catch (JSONException ex) { ex.printStackTrace(); } } @Override public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken iMqttDeliveryToken) { System.out.println(“deliveryComplete”); } }); sampleClient.connect(connOpts); sampleClient.subscribe(topic); } catch(MqttException me) { System.out.println(“reason “+me.getReasonCode()); System.out.println(“msg “+me.getMessage()); System.out.println(“loc “+me.getLocalizedMessage()); System.out.println(“cause “+me.getCause()); System.out.println(“excep “+me); me.printStackTrace(); } } } 3 实测效果 1,单片机端定时更新传感器数据,手机端也会同步更新; 2,手机端点击4个LED控制的按钮,板子上也会点亮或者熄灭对应的LED; 4 源码下载 4.1 STM32端源码下载 MQTT_STM32_W5500.rar 4.2 手机端源码下载 MQTT_Android.rar 4.3 手机端apk下载 stm32_w5500_mqtt_app.rar