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如何在鸿蒙系统中移植Paho-MQTT实现MQTT协议

QTT 是当前最主流的物联网通信协议,需要物联网云平台,例如华为云、阿里云、移动OneNET都支持mqtt。而Hi3861则是一款专为IoT应用场景打造的芯片。本节主要讲如何在鸿蒙系统中通过移植第3方软件包 paho mqtt去实现MQTT协议功能,最后会给出测试验证。为后续的物联网项目打好基础

作者:佚名来源:鸿蒙社区|2020-11-18 11:36

想了解更多内容,请访问:

51CTO和华为官方战略合作共建的鸿蒙技术社区

https://harmonyos.51cto.com/#zz

MQTT 是当前最主流的物联网通信协议,需要物联网云平台,例如华为云、阿里云、移动OneNET都支持mqtt。而Hi3861则是一款专为IoT应用场景打造的芯片。本节主要讲如何在鸿蒙系统中通过移植第3方软件包 paho mqtt去实现MQTT协议功能,最后会给出测试验证。为后续的物联网项目打好基础。

友情预告,本节内容较多,源码也贴出来了,大家最好先看一遍,然后再操作一次。

相关源码已经打包上传,顺便上传了一个测试OK的固件,大家可以直接下载附件直接测试。解压后会得到5个压缩包,继续解压即可


3.9.1 MQTT介绍

MQTT 全称为 Message Queuing Telemetry Transport(消息队列遥测传输)是一种基于发布/订阅范式的二进制“轻量级”消息协议,由IB公司发布。针对于网络受限和嵌入式设备而设计的一种数据传输协议。MQTT最大优点在于,可以以极少的代码和有限的带宽,为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议,使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。MQTT模型如图所示。

更多MQTT协议的介绍见这篇文章: MQTT 协议开发入门


3.9.2 移植 paho mqtt软件包

1. 下载paho mqtt软件包,添加到鸿蒙代码中

paho mqtt-c 是基于C语言实现的MQTT客户端,非常适合用在嵌入式设备上。首先下载源码:

https://github.com/eclipse/paho.mqtt.embedded-c

下载之后解压,会得到这么一个文件夹:


我们在鸿蒙系统源码的 third_party 文件夹下创建一个 pahomqtt 文件夹,然后把解压后的所有文件都拷贝到 pahomqtt 文件夹下,目录结构大致如下:


下一步,我们在pahomqtt 文件夹下面新建BUILD.gn文件,用来构建编译。其内容如下:

  1. # Copyright (c) 2020 Huawei Device Co., Ltd. 
  2. # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); 
  3. # you may not use this file except in compliance with the License. 
  4. # You may obtain a copy of the License at 
  5. #     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 
  6. # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software 
  7. # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, 
  8. # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. 
  9. # See the License for the specific language governing permissions and 
  10. # limitations under the License. 
  11.  
  12. import("//build/lite/config/component/lite_component.gni"
  13. import("//build/lite/ndk/ndk.gni"
  14.  
  15. config("pahomqtt_config") { 
  16.     include_dirs = [ 
  17.         "MQTTPacket/src"
  18.         "MQTTPacket/samples"
  19.         "//vendor/hisi/hi3861/hi3861/third_party/lwip_sack/include"
  20.         "//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0"
  21.     ] 
  22.  
  23.  
  24. pahomqtt_sources = [ 
  25. "MQTTPacket/samples/transport.c"
  26. "MQTTPacket/src/MQTTConnectClient.c"
  27. "MQTTPacket/src/MQTTConnectServer.c"
  28. "MQTTPacket/src/MQTTDeserializePublish.c"
  29. "MQTTPacket/src/MQTTFormat.c"
  30. "MQTTPacket/src/MQTTPacket.c"
  31. "MQTTPacket/src/MQTTSerializePublish.c"
  32. "MQTTPacket/src/MQTTSubscribeClient.c"
  33. "MQTTPacket/src/MQTTSubscribeServer.c"
  34. "MQTTPacket/src/MQTTUnsubscribeClient.c"
  35. "MQTTPacket/src/MQTTUnsubscribeServer.c"
  36.  
  37.  
  38. lite_library("pahomqtt_static") { 
  39.     target_type = "static_library" 
  40.     sources = pahomqtt_sources 
  41.     public_configs = [ ":pahomqtt_config" ] 
  42.  
  43. lite_library("pahomqtt_shared") { 
  44.     target_type = "shared_library" 
  45.     sources = pahomqtt_sources 
  46.     public_configs = [ ":pahomqtt_config" ] 
  47.  
  48. ndk_lib("pahomqtt_ndk") { 
  49.     if (board_name != "hi3861v100") { 
  50.         lib_extension = ".so" 
  51.         deps = [ 
  52.             ":pahomqtt_shared" 
  53.         ] 
  54.     } else { 
  55.         deps = [ 
  56.             ":pahomqtt_static" 
  57.         ] 
  58.     } 
  59.     head_files = [ 
  60.         "//third_party/pahomqtt" 
  61.     ] 

2. 让hi3861编译的时候,编译 paho mqtt软件包

打开vendor\hisi\hi3861\hi3861\BUILD.gn 文件,在lite_component("sdk") 中增加 "//third_party/pahomqtt:pahomqtt_static",

修改后文件内容如下:


完成以上修改后,就可以开始编译了,然而很不幸的。。。你会发现好多编译报错。

不过没事,我们来一个一个解决。

3. 移植,修改编译报错

打开 third_party\pahomqtt\MQTTPacket\samples\transport.c 文件,这个文件也是我们主要移植的文件,我们需要实现 socket相关的操作,包括发送、接收数据。其实移植就3步。

(1)首先我们导入几个头文件

  1. #include "lwip/ip_addr.h" 
  2. #include "lwip/netifapi.h" 
  3.  
  4. #include "lwip/sockets.h" 

(2)其次修改 transport_sendPacketBuffer 函数,内容修改后如下:

  1. int transport_sendPacketBuffer(int sock, unsigned char* buf, int buflen) 
  2.     int rc = 0; 
  3.     rc = send(sock, buf, buflen, 0); 
  4.     return rc; 

(3)后面编译的时候会报错说 close 函数不存在,我们修改 transport_close 函数,修改后内容如下:

  1. int transport_close(int sock) 
  2. int rc; 
  3.  
  4.     rc = shutdown(sock, SHUT_WR); 
  5.     rc = recv(sock, NULL, (size_t)0, 0); 
  6.     rc = lwip_close(sock); 
  7.  
  8.     return rc; 

(4)修改完 transport.c 文件后,大家编译的时候估计会遇到很多编译错误,都是某个局部变量未使用那种,大家可以修改就行。

类似于这样的,提示 buflen 未使用的错误,大家只需要在代码中随便写个buflen = buflen ; 即可。

3.9.3 编写测试代码

测试代码比较好写。主要是3个文件,内容我都贴出来了:


(1)BUILD.gn文件内容:

  1. # Copyright (c) 2020 Huawei Device Co., Ltd. 
  2. # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); 
  3. # you may not use this file except in compliance with the License. 
  4. # You may obtain a copy of the License at 
  5. #     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 
  6. # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software 
  7. # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, 
  8. # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. 
  9. # See the License for the specific language governing permissions and 
  10. # limitations under the License. 
  11.  
  12. static_library("mqtt_test_at") { 
  13.     sources = [ 
  14.         "mqtt_test.c"
  15.         "at_entry.c" 
  16.     ] 
  17.  
  18.     include_dirs = [ 
  19.         "//utils/native/lite/include"
  20.         "//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0"
  21.         "//base/iot_hardware/interfaces/kits/wifiiot_lite"
  22.         "//vendor/hisi/hi3861/hi3861/third_party/lwip_sack/include"
  23.         "//foundation/communication/interfaces/kits/wifi_lite/wifiservice"
  24.         "//third_party/pahomqtt/MQTTPacket/src"
  25.         "//third_party/pahomqtt/MQTTPacket/samples"
  26.         "//vendor\hisi\hi3861\hi3861\components\at\src" 
  27.     ] 

(2)at_entry.c文件主要是注册了一个AT指令,后面大家可以使用 AT+MQTTTEST 指令来测试MQTT功能。代码内容如下:

  1. #include <stdio.h> 
  2.  
  3. #include <unistd.h> 
  4.  
  5. #include "ohos_init.h" 
  6. #include "cmsis_os2.h" 
  7.  
  8. #include <unistd.h> 
  9.  
  10. #include <at.h> 
  11. #include <hi_at.h> 
  12.  
  13. #include "hi_wifi_api.h" 
  14.  
  15.  
  16. #include "mqtt_test.h" 
  17.  
  18.  
  19. void mqtt_test_thread(void * argv) 
  20.     argv = argv; 
  21.  
  22.     mqtt_test(); 
  23.  
  24.  
  25. hi_u32 at_exe_mqtt_test_cmd(void) 
  26.     osThreadAttr_t attr; 
  27.  
  28.     attr.name = "wifi_config_thread"
  29.     attr.attr_bits = 0U; 
  30.     attr.cb_mem = NULL
  31.     attr.cb_size = 0U; 
  32.     attr.stack_mem = NULL
  33.     attr.stack_size = 4096; 
  34.     attr.priority = 36; 
  35.  
  36.     if (osThreadNew((osThreadFunc_t)mqtt_test_thread, NULL, &attr) == NULL) { 
  37.         printf("[LedExample] Falied to create LedTask!\n"); 
  38.     } 
  39.  
  40.     AT_RESPONSE_OK; 
  41.     return HI_ERR_SUCCESS; 
  42.  
  43. const at_cmd_func g_at_mqtt_func_tbl[] = { 
  44.     {"+MQTTTEST", 9, HI_NULL, HI_NULL, HI_NULL, (at_call_back_func)at_exe_mqtt_test_cmd}, 
  45. }; 
  46.  
  47. void AtExampleEntry(void) 
  48.     hi_at_register_cmd(g_at_mqtt_func_tbl, sizeof(g_at_mqtt_func_tbl)/sizeof(g_at_mqtt_func_tbl[0])); 
  49.  
  50. SYS_RUN(AtExampleEntry); 

(3)mqtt_test.c 文件则是编写了一个简单的MQTT测试代码,具体代码讲解,后面会重新开一篇。其中测试用的mqtt服务器是我自己的服务器:106.13.62.194

大家也可以改成自己的,也可以直接用我个人的mqtt服务器 

  1. #include <stdio.h> 
  2.  
  3. #include <unistd.h> 
  4.  
  5. #include "ohos_init.h" 
  6. #include "cmsis_os2.h" 
  7.  
  8. #include <unistd.h> 
  9. #include "hi_wifi_api.h" 
  10. //#include "wifi_sta.h" 
  11. #include "lwip/ip_addr.h" 
  12. #include "lwip/netifapi.h" 
  13.  
  14. #include "lwip/sockets.h" 
  15.  
  16. #include "MQTTPacket.h" 
  17. #include "transport.h" 
  18.  
  19. int toStop = 0; 
  20.  
  21. int mqtt_connect(void) 
  22.     MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer; 
  23.     int rc = 0; 
  24.     int mysock = 0; 
  25.     unsigned char buf[200]; 
  26.     int buflen = sizeof(buf); 
  27.     int msgid = 1; 
  28.     MQTTString topicString = MQTTString_initializer; 
  29.     int req_qos = 0; 
  30.     char* payload = "hello HarmonyOS"
  31.     int payloadlen = strlen(payload); 
  32.     int len = 0; 
  33.     char *host = "106.13.62.194"
  34.     //char *host = "192.168.1.102"
  35.     int port = 1883; 
  36.  
  37.  
  38.     mysock = transport_open(host, port); 
  39.     if(mysock < 0) 
  40.         return mysock; 
  41.  
  42.     printf("Sending to hostname %s port %d\n", host, port); 
  43.  
  44.     data.clientID.cstring = "me"
  45.     data.keepAliveInterval = 20; 
  46.     data.cleansession = 1; 
  47.     data.username.cstring = "testuser"
  48.     data.password.cstring = "testpassword"
  49.  
  50.     len = MQTTSerialize_connect(buf, buflen, &data); 
  51.     rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, buf, len); 
  52.  
  53.     /* wait for connack */ 
  54.     if (MQTTPacket_read(buf, buflen, transport_getdata) == CONNACK) 
  55.     { 
  56.         unsigned char sessionPresent, connack_rc; 
  57.  
  58.         if (MQTTDeserialize_connack(&sessionPresent, &connack_rc, buf, buflen) != 1 || connack_rc != 0) 
  59.         { 
  60.             printf("Unable to connect, return code %d\n", connack_rc); 
  61.             goto exit; 
  62.         } 
  63.     } 
  64.     else 
  65.         goto exit; 
  66.  
  67.     /* subscribe */ 
  68.     topicString.cstring = "substopic"
  69.     len = MQTTSerialize_subscribe(buf, buflen, 0, msgid, 1, &topicString, &req_qos); 
  70.     rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, buf, len); 
  71.     if (MQTTPacket_read(buf, buflen, transport_getdata) == SUBACK)  /* wait for suback */ 
  72.     { 
  73.         unsigned short submsgid; 
  74.         int subcount; 
  75.         int granted_qos; 
  76.  
  77.         rc = MQTTDeserialize_suback(&submsgid, 1, &subcount, &granted_qos, buf, buflen); 
  78.         if (granted_qos != 0) 
  79.         { 
  80.             printf("granted qos != 0, %d\n", granted_qos); 
  81.             goto exit; 
  82.         } 
  83.     } 
  84.     else 
  85.         goto exit; 
  86.  
  87.     /* loop getting msgs on subscribed topic */ 
  88.     topicString.cstring = "pubtopic"
  89.     while (!toStop) 
  90.     { 
  91.         /* transport_getdata() has a built-in 1 second timeout, 
  92.         your mileage will vary */ 
  93.         if (MQTTPacket_read(buf, buflen, transport_getdata) == PUBLISH) 
  94.         { 
  95.             unsigned char dup; 
  96.             int qos; 
  97.             unsigned char retained; 
  98.             unsigned short msgid; 
  99.             int payloadlen_in; 
  100.             unsigned char* payload_in; 
  101.             int rc; 
  102.             MQTTString receivedTopic; 
  103.             rc = MQTTDeserialize_publish(&dup, &qos, &retained, &msgid, &receivedTopic, 
  104.                     &payload_in, &payloadlen_in, buf, buflen); 
  105.             printf("message arrived %.*s\n", payloadlen_in, payload_in); 
  106.  
  107.             rc = rc; 
  108.         } 
  109.  
  110.         printf("publishing reading\n"); 
  111.         len = MQTTSerialize_publish(buf, buflen, 0, 0, 0, 0, topicString, (unsigned char*)payload, payloadlen); 
  112.         rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, buf, len); 
  113.     } 
  114.  
  115.     printf("disconnecting\n"); 
  116.     len = MQTTSerialize_disconnect(buf, buflen); 
  117.     rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, buf, len); 
  118. exit: 
  119.     transport_close(mysock); 
  120.  
  121.     rc = rc; 
  122.  
  123.     return 0; 
  124.  
  125.  
  126. void mqtt_test(void) 
  127.     mqtt_connect(); 

mqtt_test.h文件内容:

  1. #ifndef __MQTT_TEST_H__ 
  2. #define __MQTT_TEST_H__ 
  3.  
  4. void mqtt_test(void); 
  5.  
  6. #endif /* __MQTT_TEST_H__ */ 

到这里就完成了代码部分,可以开始编译了。

3.9.4 MQTT实验

这里我们需要先下载一个 Windows电脑端的 MQTT客户端,这样我们就可以用电脑订阅开发板的MQTT主题信息了。

电脑版的mqtt客户端下载链接: https://repo.eclipse.org/content/repositories/paho-releases/org/eclipse/paho/org.eclipse.paho.ui.app/1.1.1/

我们选择这一个:

弄完后打开软件,按图操作:


操作完后,我们把编译后程序烧写到开发板,输入如下串口指令,让开发板连接上网络,因为MQTT功能需要网络支持。输入如下串口指令:

  1. AT+STARTSTA                                                       开启STA模式 
  2.  
  3. AT+CONN="12-203",,2,"07686582488"               连接到路由器,注意wifi热点名和密码用自己的 
  4.  
  5. AT+DHCP=wlan0,1                                              获取IP地址 
  6.  
  7. AT+IFCFG                                                             打印查看IP地址 

串口指令的应答应该如下:


成功连接上路由器后,请确保路由器是可以上网的。

然后我们输入我们的 MQTT测试的AT指令: AT+MQTTTEST

应该可以看到如下打印:

此时我们去查看 我们电脑端的MQTT客户端软件,可以看到右边已经有接收MQTT信息了,主题未 pubtopic,消息内容为 hello HarmonyOS ! ,说明实验成功。

 

3.9.5 总结

这一次的内容比较多,其中总结起来就4步:

(1)添加第三方软件包 paho mqtt,关于如何添加第3方软件包,我之前有一篇文章已经讲了。

可以参考:如何往鸿蒙系统源码中添加第三方软件包

(2)移植 paho mqtt

(3)编写测试代码,这里我们用的是注册AT指令的方式,方便大家使用AT指令测试。

(4)测试,这里用电脑装mqtt客户端程序,去验证。

想了解更多内容,请访问:

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