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前 言 本文主要介紹創(chuàng)龍科技TL3562-MiniEVM評(píng)估板基于MQTT通信協(xié)議的開(kāi)發(fā)案例，適用開(kāi)發(fā)環(huán)境如下。 Windows開(kāi)發(fā)環(huán)境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境：VMware16.2.5、Ubuntu20.04.6 64bit U-Boot：U-Boot-2017.09 Kernel：Linux-5.10.209 LinuxSDK：rk3562-ubuntu20.04-sdk-[版本號(hào)]（基于rk3562_linux_release_v1.2.0） 我司提供的MQTT通信協(xié)議開(kāi)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。 評(píng)估板簡(jiǎn)介 創(chuàng)龍科技 TL3562-MiniEVM 是一款基于瑞芯微 RK3562J/RK3562 處理器設(shè)計(jì)的四核 AR M Cortex-A53 + 單核 ARM Cortex-M0 國(guó)產(chǎn)工業(yè)評(píng)估板，主頻高達(dá) 2.0GHz。評(píng)估板由核心板和評(píng)估底板組成，核心板 CPU、ROM、RAM、電源、晶振等所有元器件均采用國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)方案，國(guó)產(chǎn)化率 100%，評(píng)估底板大部分元器件亦采用國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)方案，國(guó)產(chǎn)化率約 99%（按元器件數(shù)量占比，數(shù)據(jù)僅供參考）。核心板經(jīng)過(guò)專業(yè)的 PCB Layout 和高低溫測(cè)試驗(yàn)證，支持選配屏蔽罩，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(píng)估板引出 2 路 Ethernet、2 路 USB、Micro SD、UART 等通信接口，同時(shí)引出 2 路 M IPI CSI、LVDS LCD、MIPI LCD、HDMI OUT、MIC IN、SPK OUT、HP OUT 多媒體接口，支 持 1080P@60fps H.264 視頻編碼、4K@30fps H.265 視頻解碼。 評(píng)估板體積小巧，尺寸為 85x130mm，可作為卡片式電腦使用，且便于產(chǎn)品集成，方便用戶快速進(jìn)行產(chǎn)品方案評(píng)估與技術(shù)預(yù)研。 評(píng)估板硬件資源圖解 1 評(píng)估板硬件資源圖解 2 MQTT通信協(xié)議簡(jiǎn)介 概述 MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議），是一種基于發(fā)布/訂閱(Publish/Subscribe)模式的“輕量級(jí)”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(diǎn)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(shí)時(shí)可靠的消息服務(wù)。 MQTT是輕量、簡(jiǎn)單、開(kāi)放和易于實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)作為一種低開(kāi)銷、低帶寬占用的即時(shí)通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動(dòng)應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。 圖 1 MQTT具有如下特點(diǎn)： 輕量可靠：MQTT的報(bào)文格式精簡(jiǎn)、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(shí)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(diǎn)在于發(fā)布者與訂閱者的解耦，實(shí)現(xiàn)異步協(xié)議。即訂閱者與發(fā)布者無(wú)需建立直接連接，亦無(wú)需同時(shí)在線。 為物聯(lián)網(wǎng)而生：提供心跳機(jī)制、遺囑消息、QoS質(zhì)量等級(jí) + 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(tái)的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。 應(yīng)用場(chǎng)景 MQTT作為一種低開(kāi)銷，低帶寬占用的即時(shí)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(shí)時(shí)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(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)即時(shí)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(dòng)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(kāi)源的MQTT消息代理（服務(wù)器）軟件，提供輕量級(jí)的、支持可發(fā)布/可訂閱的的消息推送模式。我司提供的評(píng)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(jī)Ubuntu系統(tǒng)作為通信對(duì)象，因此需在Ubuntu終端執(zhí)行如下命令安裝Mosquitto工具。 Host#sudo apt-get install mosquitto-clients 圖 2 mqtt_client案例 案例說(shuō)明 案例功能：使用libmosquitto的API與MQTT代理服務(wù)器通信。基于MQTT通信協(xié)議，實(shí)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(cè)試 本案例使用公網(wǎng)MQTT HiveMQ服務(wù)器與上位機(jī)Ubuntu Mosquitto工具通信。請(qǐng)通過(guò)網(wǎng)線將評(píng)估板千兆網(wǎng)口ETH0 RGMII和上位機(jī)連接至公網(wǎng)，確保可正常訪問(wèn)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。 表 1
評(píng)估板啟動(dòng)，將案例bin目錄下mqtt_client可執(zhí)行文件拷貝至評(píng)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(shuō)明。 Target#./mqtt_client --help 圖 4 評(píng)估板發(fā)布/上位機(jī)訂閱 在上位機(jī)執(zhí)行如下命令，使用mosquitto_sub工具訂閱MQTT主題。 Host#mosquitto_sub -h broker.hivemq.com -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TCP端口； -t：定義MQTT主題，可自定義命名。 圖 5 在評(píng)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 broker.hivemq.com -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(píng)估板發(fā)布 消息發(fā)布成功后，上位機(jī)將從MQTT服務(wù)器接收到對(duì)應(yīng)的消息。 圖 7 上位機(jī)訂閱 評(píng)估板訂閱/上位機(jī)發(fā)布 在評(píng)估板文件系統(tǒng)執(zhí)行如下命令訂閱MQTT主題。 Target#./mqtt_client -h broker.hivemq.com -p 1883 -M subscribe -t test/data 圖 8 在上位機(jī)執(zhí)行如下命令發(fā)布消息至MQTT服務(wù)器。 Host#mosquitto_pub -h broker.hivemq.com -p 1883 -t test/data -m www.tronlong.com 圖 9 上位機(jī)發(fā)布 消息發(fā)布成功后，評(píng)估板將從MQTT服務(wù)器接收到對(duì)應(yīng)消息。 圖 10 評(píng)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(qǐng)先確保已參考《Ubuntu系統(tǒng)使用手冊(cè)》文檔安裝LinuxSDK，在案例src目錄執(zhí)行如下命令修改Makefile文件。 Host#vim Makefile 圖 11 修改內(nèi)容如下： SDK_PATH = /home/tronlong/RK3562/Ubuntu/rk3562-ubuntu20.04-sdk-v1.0 //修改為L(zhǎng)inuxSDK源碼路徑 圖 12 執(zhí)行如下命令，配置交叉編譯工具鏈環(huán)境變量，進(jìn)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/RK3562/Ubuntu/rk3562-ubuntu20.04-sdk-v1.0/environment Host#make 圖 13 關(guān)鍵代碼 創(chuàng)建Mosquitto實(shí)例 圖 14 設(shè)置回調(diào)函數(shù) 圖 15 連接MQTT服務(wù)器 圖 16 發(fā)布消息 圖 17 訂閱主題 圖 18 mqtt_sinewave_pub案例 案例說(shuō)明 案例功能：使用libmosquitto的API與MQTT代理服務(wù)器通信。評(píng)估板生成正弦波數(shù)據(jù)，每秒發(fā)送512個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)至MQTT服務(wù)器；上位機(jī)通過(guò)Web頁(yè)面從MQTT服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后，將會(huì)繪制波形。 程序流程圖如下圖所示。 圖 19 案例測(cè)試 本案例使用公網(wǎng)MQTT HiveMQ服務(wù)器與上位機(jī)Ubuntu Web程序通信。請(qǐng)通過(guò)網(wǎng)線將評(píng)估板千兆網(wǎng)口ETH0 RGMII和上位機(jī)連接至公網(wǎng)，確保可正常訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。 評(píng)估板啟動(dòng)，將案例bin目錄下mqtt_sinewave_pub可執(zhí)行文件拷貝至評(píng)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(shuō)明。 Target#./mqtt_sinewave_pub --help 圖 20 執(zhí)行如下命令運(yùn)行程序，連接MQTT服務(wù)器，并發(fā)送正弦波數(shù)據(jù)至MQTT服務(wù)器。 Target#./mqtt_sinewave_pub -h broker.hivemq.com -p 1883 圖 21 評(píng)估板程序運(yùn)行后，在上位機(jī)使用瀏覽器打開(kāi)"toolsweb_mqtt_sub"目錄下的index.html文件。在彈出的Web頁(yè)面（如下圖），依次輸入MQTT服務(wù)器：broker.hivemq.com，端口號(hào)：8000，最后點(diǎn)擊連接，Web頁(yè)面將會(huì)從MQTT服務(wù)器獲取正弦波數(shù)據(jù)并進(jìn)行波形繪制。 備注：ARM端MQTT通信協(xié)議基于TCP協(xié)議，Web端MQTT通信協(xié)議基于WebSocket協(xié)議，因此使用的端口號(hào)不同。 圖 22 圖 22 案例編譯 將案例src文件夾拷貝至Ubuntu工作目錄下，請(qǐng)先確保已參考《Ubuntu系統(tǒng)使用手冊(cè)》文檔安裝LinuxSDK，進(jìn)入案例src目錄執(zhí)行如下命令修改Makefile文件。 Host#vim Makefile 圖 24 修改內(nèi)容如下： SDK_PATH = /home/tronlong/RK3562/Ubuntu/rk3562-ubuntu20.04-sdk-v1.0 //修改為L(zhǎng)inuxSDK源碼路徑 圖 25 執(zhí)行如下命令配置交叉編譯工具鏈環(huán)境變量。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/RK3562/Ubuntu/rk3562-ubuntu20.04-sdk-v1.0/environment Host#make 圖 26 關(guān)鍵代碼 創(chuàng)建Mosquitto實(shí)例 圖 27 設(shè)置回調(diào)函數(shù) 圖 28 連接MQTT服務(wù)器 圖 29 發(fā)送數(shù)據(jù) 圖 30 想了解更多資料，可前往創(chuàng)龍科技官網(wǎng)或微信公眾號(hào)。 |
