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前 言 本文主要介紹創龍科技TL3562-MiniEVM評估板基于MQTT通信協議的開發案例，適用開發環境如下。 Windows開發環境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit Linux開發環境：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]（基于rk3562_linux_release_v1.2.0） 我司提供的MQTT通信協議開發案例主要包括mqtt_client和mqtt_sinewave_pub，位于產品資料“4-軟件資料Demomqtt-demos”目錄下。 評估板簡介 創龍科技 TL3562-MiniEVM 是一款基于瑞芯微 RK3562J/RK3562 處理器設計的四核 AR M Cortex-A53 + 單核 ARM Cortex-M0 國產工業評估板，主頻高達 2.0GHz。評估板由核心板和評估底板組成，核心板 CPU、ROM、RAM、電源、晶振等所有元器件均采用國產工業級方案，國產化率 100%，評估底板大部分元器件亦采用國產工業級方案，國產化率約 99%（按元器件數量占比，數據僅供參考）。核心板經過專業的 PCB Layout 和高低溫測試驗證，支持選配屏蔽罩，質量穩定可靠，可滿足各種工業應用環境要求。 評估板引出 2 路 Ethernet、2 路 USB、Micro SD、UART 等通信接口，同時引出 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。 評估板體積小巧，尺寸為 85x130mm，可作為卡片式電腦使用，且便于產品集成，方便用戶快速進行產品方案評估與技術預研。  評估板硬件資源圖解 1 評估板硬件資源圖解 2 MQTT通信協議簡介 概述 MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸協議），是一種基于發布/訂閱(Publish/Subscribe)模式的“輕量級”通訊協議，該協議構建于TCP/IP協議上，由IBM在1999年發布。MQTT最大優點在于，可以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠程設備提供實時可靠的消息服務。 MQTT是輕量、簡單、開放和易于實現的，同時作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協議，使其在物聯網、小型設備、移動應用等方面有較廣泛的應用。 圖 1 MQTT具有如下特點： 輕量可靠：MQTT的報文格式精簡、緊湊，可在嚴重受限的硬件設備和低帶寬、高延遲的網絡上實現穩定傳輸。 發布/訂閱模式(Publish/Subscribe)：發布/訂閱模式的優點在于發布者與訂閱者的解耦，實現異步協議。即訂閱者與發布者無需建立直接連接，亦無需同時在線。 為物聯網而生：提供心跳機制、遺囑消息、QoS質量等級 + 離線消息、主題和安全管理等全面的物聯網應用特性。 生態更完善：覆蓋范圍廣，已成為眾多云廠商物聯網平臺的標準通信協議。 應用場景 MQTT作為一種低開銷，低帶寬占用的即時通訊協議，可以極少的代碼和帶寬為聯網設備提供實時可靠的消息服務，適用于硬件資源有限的設備及帶寬有限的網絡環境。常見的應用場景如下： 物聯網M2M通信，物聯網大數據采集。 移動即時消息及消息推送。 智能硬件、智能家居、智能電器。 車聯網通信，電動車站樁采集。 智慧城市、遠程醫療、遠程教育。 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（服務器）軟件，提供輕量級的、支持可發布/可訂閱的的消息推送模式。我司提供的評估板文件系統已支持Mosquitto工具，本文mqtt_client案例采用Mosquitto工具演示MQTT通信協議的通信功能。由于上位機Ubuntu系統作為通信對象，因此需在Ubuntu終端執行如下命令安裝Mosquitto工具。 Host#sudo apt-get install mosquitto-clients 圖 2 mqtt_client案例 案例說明 案例功能：使用libmosquitto的API與MQTT代理服務器通信。基于MQTT通信協議，實現發布和訂閱消息功能。 程序流程圖如下圖所示。 圖 3 案例測試 本案例使用公網MQTT HiveMQ服務器與上位機Ubuntu Mosquitto工具通信。請通過網線將評估板千兆網口ETH0 RGMII和上位機連接至公網，確保可正常訪問互聯網。 下表提供了可用的在線公共MQTT服務器，可根據需要自行切換。 表 1
評估板啟動，將案例bin目錄下mqtt_client可執行文件拷貝至評估板文件系統的任意目錄下，執行如下命令查看程序參數說明。 Target#./mqtt_client --help 圖 4 評估板發布/上位機訂閱 在上位機執行如下命令，使用mosquitto_sub工具訂閱MQTT主題。 Host#mosquitto_sub -h broker.hivemq.com -p 1883 -t test/data 參數解析： -h：指定MQTT服務器； -p：指定MQTT服務器TCP端口； -t：定義MQTT主題，可自定義命名。 圖 5 在評估板文件系統執行如下命令發布消息至MQTT服務器。 Target#./mqtt_client -h broker.hivemq.com -p 1883 -M publish -t test/data -m 'www.tronlong.com' 參數解析： -h：MQTT服務器 -p：MQTT服務器端口 -M：模式，publish為發布，subscribe為訂閱 -t：MQTT主題，可隨便命名 -m：發布的MQTT消息 圖 6 評估板發布 消息發布成功后，上位機將從MQTT服務器接收到對應的消息。 圖 7 上位機訂閱 評估板訂閱/上位機發布 在評估板文件系統執行如下命令訂閱MQTT主題。 Target#./mqtt_client -h broker.hivemq.com -p 1883 -M subscribe -t test/data 圖 8 在上位機執行如下命令發布消息至MQTT服務器。 Host#mosquitto_pub -h broker.hivemq.com -p 1883 -t test/data -m www.tronlong.com 圖 9 上位機發布 消息發布成功后，評估板將從MQTT服務器接收到對應消息。 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《Ubuntu系統使用手冊》文檔安裝LinuxSDK，在案例src目錄執行如下命令修改Makefile文件。 Host#vim Makefile 圖 11 修改內容如下： SDK_PATH = /home/tronlong/RK3562/Ubuntu/rk3562-ubuntu20.04-sdk-v1.0 //修改為LinuxSDK源碼路徑 圖 12 執行如下命令，配置交叉編譯工具鏈環境變量，進行案例編譯。編譯完成后，將在當前目錄下生成可執行文件。 Host#source /home/tronlong/RK3562/Ubuntu/rk3562-ubuntu20.04-sdk-v1.0/environment Host#make 圖 13 關鍵代碼 創建Mosquitto實例 圖 14 設置回調函數 圖 15 連接MQTT服務器 圖 16 發布消息 圖 17 訂閱主題 圖 18 mqtt_sinewave_pub案例 案例說明 案例功能：使用libmosquitto的API與MQTT代理服務器通信。評估板生成正弦波數據，每秒發送512個采樣點的數據至MQTT服務器；上位機通過Web頁面從MQTT服務器接收到數據后，將會繪制波形。 程序流程圖如下圖所示。 圖 19 案例測試 本案例使用公網MQTT HiveMQ服務器與上位機Ubuntu Web程序通信。請通過網線將評估板千兆網口ETH0 RGMII和上位機連接至公網，確保可正常訪問互聯網。 評估板啟動，將案例bin目錄下mqtt_sinewave_pub可執行文件拷貝至評估板文件系統的任意目錄下，執行如下命令查看程序參數說明。 Target#./mqtt_sinewave_pub --help 圖 20 執行如下命令運行程序，連接MQTT服務器，并發送正弦波數據至MQTT服務器。 Target#./mqtt_sinewave_pub -h broker.hivemq.com -p 1883 圖 21 評估板程序運行后，在上位機使用瀏覽器打開"toolsweb_mqtt_sub"目錄下的index.html文件。在彈出的Web頁面（如下圖），依次輸入MQTT服務器：broker.hivemq.com，端口號：8000，最后點擊連接，Web頁面將會從MQTT服務器獲取正弦波數據并進行波形繪制。 備注：ARM端MQTT通信協議基于TCP協議，Web端MQTT通信協議基于WebSocket協議，因此使用的端口號不同。 圖 22 圖 22 案例編譯 將案例src文件夾拷貝至Ubuntu工作目錄下，請先確保已參考《Ubuntu系統使用手冊》文檔安裝LinuxSDK，進入案例src目錄執行如下命令修改Makefile文件。 Host#vim Makefile 圖 24 修改內容如下： SDK_PATH = /home/tronlong/RK3562/Ubuntu/rk3562-ubuntu20.04-sdk-v1.0 //修改為LinuxSDK源碼路徑 圖 25 執行如下命令配置交叉編譯工具鏈環境變量。編譯完成后，將在當前目錄下生成可執行文件。 Host#source /home/tronlong/RK3562/Ubuntu/rk3562-ubuntu20.04-sdk-v1.0/environment Host#make 圖 26 關鍵代碼 創建Mosquitto實例 圖 27 設置回調函數 圖 28 連接MQTT服務器 圖 29 發送數據 圖 30 想了解更多資料，可前往創龍科技官網或微信公眾號。 |
