前 言

本文主要介紹評估板基于MQTT通信協(xié)議的開發(fā)案例，適用開發(fā)環(huán)境如下。

Windows開發(fā)環(huán)境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

Linux開發(fā)環(huán)境：VMware16.2.5、Ubuntu22.04.5 64bit

U-Boot：U-Boot-2017.09

Kernel：Linux-6.1.115

LinuxSDK：LinuxSDK-[版本號]（基于rk3576_linux6.1_release_v1.1.0）

我司提供的MQTT通信協(xié)議開發(fā)案例主要包括mqtt_client和mqtt_sinewave_pub，位于產(chǎn)品資料“4-軟件資料Demomqtt-demos”目錄下。

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開發(fā)板簡介

創(chuàng)龍科技 TL3576-EVM 是一款基于瑞芯微 RK3576J/RK3576高性能處理器設(shè)計的4核ARM Cortex-A72 +4核 ARM Cortex-A53 + ARM Cortex-M0 國產(chǎn)工業(yè)評估板，Cortex-A72 核心主頻高達(dá) 2.2GHz，Cortex-A53 核心主頻高達(dá) 2.0GHz。評估板由核心板和評估底板組成，核心板 CPU、ROM、RAM、電源、晶振、連接器等所有元器件均采用國產(chǎn)工業(yè)級方案，國產(chǎn)化率100%。同時，評估底板大部分元器件亦采用國產(chǎn)工業(yè)級方案，國產(chǎn)化率約為 99%(按元器件數(shù)量占比，數(shù)據(jù)僅供參考)。核心板經(jīng)過專業(yè)的PCBLayout 和高低溫測試驗證，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，可滿足各種工業(yè)應(yīng)用環(huán)境要求。

評估板硬件資源圖解1

?評估板硬件資源圖解2

MQTT通信協(xié)議簡介

概述

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸協(xié)議），是一種基于發(fā)布/訂閱(Publish/Subscribe)模式的“輕量級”通訊協(xié)議，該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上，由IBM在1999年發(fā)布。MQTT最大優(yōu)點在于，可以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實時可靠的消息服務(wù)。

MQTT是輕量、簡單、開放和易于實現(xiàn)的，同時作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。

圖 1

MQTT具有如下特點：

輕量可靠：MQTT的報文格式精簡、緊湊，可在嚴(yán)重受限的硬件設(shè)備和低帶寬、高延遲的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)穩(wěn)定傳輸。

發(fā)布/訂閱模式(Publish/Subscribe)：發(fā)布/訂閱模式的優(yōu)點在于發(fā)布者與訂閱者的解耦，實現(xiàn)異步協(xié)議。即訂閱者與發(fā)布者無需建立直接連接，亦無需同時在線。

為物聯(lián)網(wǎng)而生：提供心跳機制、遺囑消息、QoS質(zhì)量等級 + 離線消息、主題和安全管理等全面的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特性。

生態(tài)更完善：覆蓋范圍廣，已成為眾多云廠商物聯(lián)網(wǎng)平臺的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。

應(yīng)用場景

MQTT作為一種低開銷，低帶寬占用的即時通訊協(xié)議，可以極少的代碼和帶寬為聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供實時可靠的消息服務(wù)，適用于硬件資源有限的設(shè)備及帶寬有限的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。常見的應(yīng)用場景如下：

物聯(lián)網(wǎng)M2M通信，物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)采集。

移動即時消息及消息推送。

智能硬件、智能家居、智能電器。

車聯(lián)網(wǎng)通信，電動車站樁采集。

智慧城市、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育。

電力能源、石油能源。

Mosquitto工具安裝

Mosquitto是一款開源的MQTT消息代理（服務(wù)器）軟件，提供輕量級的、支持可發(fā)布/可訂閱的的消息推送模式。我司提供的評估板文件系統(tǒng)已支持Mosquitto工具，本文mqtt_client案例采用Mosquitto工具演示MQTT通信協(xié)議的通信功能。由于上位機Ubuntu系統(tǒng)作為通信對象，因此需在Ubuntu終端執(zhí)行如下命令安裝Mosquitto工具，出現(xiàn)提示時輸入"Y"并按下回車即可。

Host# sudo apt-get install mosquitto-clients

圖 2

mqtt_client案例

案例說明

案例功能：使用libmosquitto(MQTT version 5.0/3.1.1)的API與MQTT代理服務(wù)器通信。基于MQTT通信協(xié)議，實現(xiàn)發(fā)布和訂閱消息功能。

程序流程圖如下圖所示。

圖 3

案例測試

本案例使用公網(wǎng)MQTT服務(wù)器與上位機Ubuntu Mosquitto工具通信。請通過網(wǎng)線將評估板千兆網(wǎng)口ETH1RGMII和上位機連接至公網(wǎng)，確?？烧ＴL問互聯(lián)網(wǎng)。

下表提供了可用的在線公共MQTT服務(wù)器，可根據(jù)需要自行切換。

評估板啟動，將案例bin目錄下mqtt_client可執(zhí)行文件拷貝至評估板文件系統(tǒng)的任意目錄下，執(zhí)行如下命令查看程序參數(shù)說明。

Target# ./mqtt_client --help

圖 4

評估板發(fā)布/上位機訂閱

在上位機執(zhí)行如下命令，使用mosquitto_sub工具訂閱MQTT主題。

Host# mosquitto_sub -h broker-cn.emqx.io -p 1883 -t test/data

參數(shù)解析：

-h：指定MQTT服務(wù)器；

-p：指定MQTT服務(wù)器端口；

-t：定義MQTT主題，可自定義命名。

圖 5

在評估板文件系統(tǒng)執(zhí)行如下命令發(fā)布消息至MQTT服務(wù)器。

Target# ./mqtt_client -h mosquitto_sub -h broker-cn.emqx.io -p 1883 -t test/data -p 1883 -M publish -t test/data -m 'www.tronlong.com'

參數(shù)解析：

-h：MQTT服務(wù)器

-p：MQTT服務(wù)器端口

-M：模式，publish為發(fā)布，subscribe為訂閱

-t：MQTT主題，可隨便命名

-m：發(fā)布的MQTT消息

圖 6?評估板發(fā)布

消息發(fā)布成功后，上位機將從MQTT服務(wù)器接收到對應(yīng)的消息。

圖 7?上位機訂閱

評估板訂閱/上位機發(fā)布

在評估板文件系統(tǒng)執(zhí)行如下命令訂閱MQTT主題。

Target# ./mqtt_client -h broker-cn.emqx.io -p 1883 -M subscribe -t test/data

圖 8

在上位機執(zhí)行如下命令發(fā)布消息至MQTT服務(wù)器。

Host# mosquitto_pub -h broker-cn.emqx.io -p 1883 -t test/data -m www.tronlong.com

圖 9?上位機發(fā)布

消息發(fā)布成功后，評估板將從MQTT服務(wù)器接收到對應(yīng)消息。

圖 10?評估板訂閱

案例編譯

將案例src文件夾拷貝至Ubuntu工作目錄下，請先確保已參考《Linux系統(tǒng)使用手冊安裝》完成解壓并編譯LinuxSDK步驟。在案例src目錄執(zhí)行如下命令，配置交叉編譯工具鏈環(huán)境變量，進行案例編譯。編譯完成后，將在當(dāng)前目錄下生成可執(zhí)行文件。

Host# source /home/tronlong/RK3576/rk3576_linux6.1_release/buildroot/output/rockchip_rk3576/host/environment-setup

Host# make

圖 11

關(guān)鍵代碼

創(chuàng)建Mosquitto實例。

圖 12

設(shè)置回調(diào)函數(shù)。

圖 13

連接MQTT服務(wù)器。

圖 14

發(fā)布消息。

圖 15

訂閱主題。

圖 16

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審核編輯 黃宇