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OpenHarmony開發(fā)之MQTT講解

OpenAtom OpenHarmony ? 來源:未知 ? 2022-11-15 22:50 ? 次閱讀
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開源項(xiàng)目 OpenHarmony
是每個(gè)人的 OpenHarmony

王維平

OpenHarmony知識(shí)體系工作組


以下內(nèi)容來自嘉賓分享,不代表開放原子開源基金會(huì)觀點(diǎn)
相信MQTT這個(gè)名稱大家都不陌生,物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)必然會(huì)遇到MQTT相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用。那么什么是MQTT?它有什么特點(diǎn)?它能解決什么問題?它是如何工作的?OpenAtom OpenHarmony(以下簡(jiǎn)稱“OpenHarmony”)的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者要如何使用及驗(yàn)證MQTT功能?接下來的內(nèi)容將一一為你解答。下圖為MQTT通信模型。


什么是MQTT

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸)是一種物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,是一種客戶端與服務(wù)端架構(gòu)的發(fā)布/訂閱模式的消息傳輸協(xié)議,旨在為低帶寬和不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。MQTT是專門針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的輕量級(jí)傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議針對(duì)低帶寬網(wǎng)絡(luò),低計(jì)算能力的設(shè)備,做了特殊的優(yōu)化,使得其能適應(yīng)各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景。目前它已廣泛應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、即時(shí)聊天應(yīng)用和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

MQTT的基本原理

在MQTT通訊中,有兩個(gè)最為重要的角色。它們分別是服務(wù)端和客戶端。

MQTT服務(wù)端
MQTT服務(wù)端通常是一臺(tái)服務(wù)器。它是MQTT信息傳輸?shù)臉屑~,負(fù)責(zé)將MQTT客戶端發(fā)送來的信息傳遞給MQTT客戶端。MQTT服務(wù)端還負(fù)責(zé)管理MQTT客戶端。確保客戶端之間的通訊順暢,保證MQTT消息得以正確接收和準(zhǔn)確投遞。

MQTT客戶端
MQTT客戶端可以向服務(wù)端發(fā)布信息,也可以從服務(wù)端收取信息。我們把客戶端發(fā)送信息的行為稱為“發(fā)布”信息。而客戶端要想從服務(wù)端收取信息,則首先要向服務(wù)端“訂閱”信息?!坝嗛啞毙畔⑦@一操作很像我們?cè)谝曨l網(wǎng)站訂閱某一部電視劇。當(dāng)這部電視劇上新后,視頻網(wǎng)站會(huì)向訂閱了該劇的用戶發(fā)送信息,告訴他們有新劇上線了。

MQTT主題
剛剛我們?cè)谥v解MQTT客戶端訂閱信息時(shí),使用了用戶在視頻網(wǎng)站訂閱電視劇這個(gè)例子。在MQTT通訊中,客戶端所訂閱的肯定不是一部部電視劇,而是一個(gè)個(gè)“主題”。MQTT服務(wù)端在管理MQTT信息通訊時(shí),就是使用“主題”來控制的。
為了便于您更好理解服務(wù)端是如何通過主題來控制客戶端之間的信息通訊,我們來看看下圖示例:


以上圖示中一共有三個(gè)MQTT客戶端。它們分別是汽車、手機(jī)電腦。在管理MQTT通訊時(shí),MQTT服務(wù)端使用了“主題”來對(duì)信息進(jìn)行管理。比如上圖所示,假設(shè)我們需要利用手機(jī)和電腦獲取汽車的速度,那么我們首先要利用電腦和手機(jī)向MQTT服務(wù)器訂閱主題“汽車速度”。接下來,當(dāng)汽車客戶端向服務(wù)端的“汽車速度”主題發(fā)布信息后,服務(wù)端就會(huì)首先檢查以下都有哪些客戶端訂閱了“汽車速度”這一主題的信息。當(dāng)它發(fā)現(xiàn)訂閱了該主題的客戶端有一個(gè)手機(jī)和一臺(tái)電腦,于是服務(wù)端就會(huì)將剛剛收到的“汽車速度”信息轉(zhuǎn)發(fā)給訂閱了該主題的手機(jī)和電腦客戶端。
以上實(shí)例中,汽車是“汽車速度”主題的發(fā)布者,而手機(jī)和電腦則是該主題的訂閱者。
值得注意的是,MQTT客戶端在通訊時(shí),往往角色不是單一的。它既可以作為信息發(fā)布者也可以同時(shí)作為信息訂閱者。如下圖所示:


上圖中的所有客戶端都是圍繞“空調(diào)溫度”這一主題進(jìn)行通訊的。對(duì)于“空調(diào)溫度”這一主題,手機(jī)和電腦客戶端成為了MQTT信息的發(fā)布者而汽車則成為了MQTT信息的訂閱者(接收者)。
(以上講解參考鏈接:太極創(chuàng)客http://www.taichi-maker.com/homepage/esp8266-nodemcu-iot/iot-tuttorial/mqtt-tutorial/2-mqtt-basics/)
可以看到,針對(duì)不同的主題,MQTT客戶端可以切換自己的角色。它們可能對(duì)主題A來說是信息發(fā)布者,但是對(duì)于主題B就成了信息訂閱者。

MQTT客戶端開發(fā)流程

以下采用小熊派的Paho MQTT樣例,簡(jiǎn)要說明MQTT的開發(fā)流程。
樣例代碼在OpenHarmony源碼目錄/device/board/bearpi/bearpi_hm_nano/app/D5_iot_mqtt,源碼下載路徑參考文章末尾。開發(fā)應(yīng)用主要涉及以下幾個(gè)API應(yīng)用:


MQTT的流程主要由四個(gè)步驟組成:
1、創(chuàng)建客戶端對(duì)象;
2、連接服務(wù)器;
3、訂閱主題;
4、發(fā)布主題。
//訂閱的回調(diào)函數(shù)
void messageArrived(MessageData *data)
{
printf("Message arrived on topic %.*s: %.*s ", data->topicName->lenstring.len,
data->topicName->lenstring.data, data->message->payloadlen, data->message->payload);
}
//主流程函數(shù)
static void MQTTDemoTask(void)
{
WifiConnect("BearPi", "123456789");
printf("Starting ... ");
int rc, count = 0;
MQTTClient client;


NetworkInit(&network);
printf("NetworkConnect ... ");


NetworkConnect(&network, MQTT_SERVERIP, MQTT_SERVERPORT);//本地電腦作為消息代理 此處為電腦IP
printf("MQTTClientInit ... ");
//1-------------創(chuàng)建客戶端對(duì)象
MQTTClientInit(&client, &network, MQTT_CMD_TIMEOUT_MS, sendBuf, sizeof(sendBuf), readBuf, sizeof(readBuf));


MQTTString clientId = MQTTString_initializer;
clientId.cstring = "bearpi";


MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;
data.clientID = clientId;
data.willFlag = 0;
data.MQTTVersion = MQTT_VERSION;
data.keepAliveInterval = MQTT_KEEP_ALIVE_MS;
data.cleansession = 1;


printf("MQTTConnect ... ");
//2-------------連接服務(wù)端
rc = MQTTConnect(&client, &data);
if (rc != 0) {
printf("MQTTConnect: %d ", rc);
NetworkDisconnect(&network);
MQTTDisconnect(&client);
osDelay(MQTT_DELAY_2S);
}


printf("MQTTSubscribe ... ");
//3-------------訂閱主題substopic
rc = MQTTSubscribe(&client, "substopic", MQTT_QOS, messageArrived);
if (rc != 0) {
printf("MQTTSubscribe: %d ", rc);
osDelay(MQTT_DELAY_2S);
}
while (++count) {
MQTTMessage message;
char payload[30];


message.qos = MQTT_QOS;
message.retained = 0;
message.payload = payload;
(void)sprintf_s(payload, sizeof(payload), "message number %d", count);
message.payloadlen = strlen(payload);
//4------------發(fā)布pubtopic主題
if ((rc = MQTTPublish(&client, "pubtopic", &message)) != 0) {
printf("Return code from MQTT publish is %d ", rc);
NetworkDisconnect(&network);
MQTTDisconnect(&client);
}
osDelay(MQTT_DELAY_500_MS);
}
}
小熊派開發(fā)板MQTT客戶端代碼一直循環(huán)發(fā)送主題為pubtopic的信息,信息內(nèi)容為("message number %d", count),每次信息count++;
同時(shí)開發(fā)板客戶端也在訂閱主題為substopic的信息,一旦接收到substopic信息就會(huì)調(diào)用回調(diào)函數(shù),串口打印出substopic主題的內(nèi)容。

MQTT實(shí)操驗(yàn)證

如何驗(yàn)證MQTT客戶端代碼是否正常?驗(yàn)證過程主要涉及以下幾點(diǎn):
1、下載消息代理Mosquitto軟件,并配置Mosquitto;
2、下載EclipsePahoMQTT工具,并用該工具創(chuàng)建一個(gè)客戶端,我們簡(jiǎn)稱客戶A;
3、修改小熊派客戶端MQTT代碼相關(guān)配置,與第一步配置Mosquitto相匹配,小熊派客戶端我們簡(jiǎn)稱客戶B。
簡(jiǎn)要說明下本次驗(yàn)證中涉及的各個(gè)模塊的作用:

1、消息代理Mosquitto:可以理解為它就是MQTT服務(wù)器,所有客戶端的消息(發(fā)布/訂閱)都是與它通信;它負(fù)責(zé)接收及分發(fā)所有信息;
2、EclipsePahoMQTT工具創(chuàng)建的客戶端A:我們用來與小熊派創(chuàng)建的客戶端B進(jìn)行信息交互(發(fā)布/訂閱)。

詳細(xì)細(xì)節(jié):
1、下載消息代理Mosquitto軟件,并配置Mosquitto:
(1)點(diǎn)擊下載網(wǎng)址(https://mosquitto.org/download/),選擇合適的版本,并安裝(記錄安裝路徑);


(2)安裝好后,配置Mosquitto,并開啟Mosquitto服務(wù):

在Mosquitto軟件的安裝路徑找到mosquitto.conf,打開并作如下修改:

192.168.120.137是本電腦的IP;1883指本次用來驗(yàn)證的服務(wù)端口號(hào)(本電腦IP192.168.120.137可以有多個(gè)服務(wù)端口);allow_anonymous true指允許客戶端匿名登錄;
修改配置后,在安裝目錄打開命令窗口,輸入.mosquitto -c .mosquitto.conf -v。服務(wù)器啟動(dòng)成功后,如下圖顯示mosquitto version 2.0.11 starting.


2、下載EclipsePahoMQTT工具,創(chuàng)建客戶端A,并連接服務(wù)器:


3、修改小熊派客戶端MQTT代碼相關(guān)配置,與第一步配置Mosquitto相匹配,小熊派客戶端我們簡(jiǎn)稱客戶B:

修改連接端代碼:
NetworkConnect(&network, 192.168.120.137, 1883);//本地電腦作為消息代理 此處為電腦IP Mosquitto相匹配

4、燒錄代碼,并操作(發(fā)布訂閱)通信:
客戶端B做了兩件事情:1、一直循環(huán)發(fā)送主題為pubtopic的信息,信息內(nèi)容是("message number %d", count);2、訂閱了主題為substopic的信息,一旦服務(wù)器有該主題信息就會(huì)發(fā)送給客戶端B,客戶端B會(huì)把substopic的內(nèi)容打印。
客戶端A也做了兩件事:1、訂閱主題為pubtopic的信息;2、發(fā)布一條主題為substopic的信息,內(nèi)容為“Hello OpenHarmony!”。
結(jié)合客戶端B(小熊派開發(fā)板)部分代碼:
printf("Starting ...
");
NetworkInit(&network);
printf("NetworkConnect ... ");
NetworkConnect(&network, MQTT_SERVERIP, MQTT_SERVERPORT);//本地電腦作
printf("MQTTClientInit ... ");
//1-------------創(chuàng)建客戶端對(duì)象
MQTTClientInit(&client, &network, MQTT_CMD_TIMEOUT_MS, sendBuf, sizeof(sendBuf), readBuf, sizeof(readBuf));


printf("MQTTConnect ... ");
//2-------------連接服務(wù)端
rc = MQTTConnect(&client, &data);

printf("MQTTSubscribe ... ");
//3-------------訂閱主題substopic
rc = MQTTSubscribe(&client, "substopic", MQTT_QOS, messageArrived);
(void)sprintf_s(payload, sizeof(payload), "message number %d", count);
//4------------循環(huán)發(fā)布pubtopic主題 內(nèi)容為message number+connt的計(jì)數(shù)值
MQTTPublish(&client, "pubtopic", &message)
//訂閱的回調(diào)函數(shù)輸出以下內(nèi)容
printf("Message arrived on topic %.*s: %.*s ", data->topicName->lenstring.len,
data->topicName->lenstring.data,data->message->payloadlen,data->message->payload);

客戶B:開發(fā)板燒錄好代碼后,電腦串口工具連接開發(fā)板,會(huì)有連接MQTT及訂閱的信息(參照以上代碼),如下圖:


客戶A:顯示如下圖:


總結(jié)

本文從講解MQTT它是什么?原理是什么?到MQTT的應(yīng)用開發(fā)(API函數(shù)接口調(diào)用例程),再到MQTT的驗(yàn)證(Mosquitto軟件及EclipsePahoMQTT工具的使用)三個(gè)方面介紹了MQTT。希望通過本文介紹讓大家對(duì)MQTT有個(gè)感性認(rèn)識(shí)。
需要說明的是通常我們使用的是MQTT的解決方案,即MQTT的一系列操作被封裝了,例如知識(shí)體系的智慧家居樣例,在與華為IOT平臺(tái)通信中,它們內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是基于MQTT協(xié)議搭建的。(智慧家居與華為IOT平臺(tái)的相關(guān)介紹,請(qǐng)查看文末鏈接)
本文章是OpenHarmony知識(shí)體系工作組(相關(guān)鏈接在文章末尾)為廣大開發(fā)者分享的文章。同時(shí)知識(shí)體系工作組結(jié)合日常生活,給開發(fā)者規(guī)劃了各種場(chǎng)景的Demo樣例,如智能家居場(chǎng)景、影音娛樂場(chǎng)景、運(yùn)動(dòng)健康場(chǎng)景等;歡迎廣大開發(fā)者一同參與OpenHarmony的開發(fā),一起完善樣例,相互學(xué)習(xí),相互進(jìn)步。

相關(guān)鏈接

小熊派開發(fā)板學(xué)習(xí)路徑:

https://growing.openharmony.cn/mainPlay/learnPathMaps?id=19

小熊派開發(fā)板MQTT文檔:

https://gitee.com/bearpi/bearpi-hm_nano/blob/master/applications/BearPi/BearPi-HM_Nano/sample/D5_iot_mqtt/README.md

Windows + mosquitto搭建MQTT Broker:

https://blog.csdn.net/wallace89/article/details/125617330

OpenHarmony源碼獲?。?/p>

https://gitee.com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/device-dev/get-code/sourcecode-acquire.md

OpenHarmony三方庫MQTT:

https://gitee.com/openharmony-tpc/talkweb_mqtt

OpenHarmony知識(shí)體系工作組智慧家居開發(fā)樣例

https://gitee.com/openharmony-sig/knowledge_demo_smart_home

使用MQTT協(xié)議連華為IOT平臺(tái)

https://gitee.com/bearpi/bearpi-hm_nano/blob/master/applications/BearPi/BearPi-HM_Nano/sample/D6_iot_cloud_oc/README.md





原文標(biāo)題:OpenHarmony開發(fā)之MQTT講解

文章出處:【微信公眾號(hào):OpenAtom OpenHarmony】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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    的頭像 發(fā)表于 03-15 14:23 ?1464次閱讀
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