【技術(shù)分享】Lierda NB860+Lierda 云平臺——云管端協(xié)作讓萬物互聯(lián)更簡單（一）

隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出越來越多物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺。如何快速實現(xiàn)應(yīng)用開發(fā)，如何管理，如何讓設(shè)備快速上云，成為關(guān)注的焦點。

本文將描述如何使用NB860系列模組通過MQTT指令快速接入利爾達IoT基礎(chǔ)服務(wù)平臺，并介紹兩者數(shù)據(jù)交互操作流程，詳細的AT交互流程可以幫助用戶或開發(fā)人員盡快完成相關(guān)的應(yīng)用開發(fā)。

所需產(chǎn)品

本次接入的利爾達IoT基礎(chǔ)服務(wù)平臺是我司自主研發(fā)的云平臺，為設(shè)備提供安全可靠的連接管理能力，整合物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游，向下連接智能設(shè)備，向上承接物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，形成端到云完整鏈路物聯(lián)網(wǎng)解決方案，賦能企業(yè)各類IOT場景接入。

另外用到的利爾達NB860/MB960/MB260系列模組是基于5G NB-IoT芯片自主開發(fā)的第三代NB-IoT模組。該款模組集高性價比、高安全性和低功耗等優(yōu)點于一身，新增藍牙、OpenCPU、GNSS定位等能力，為智能表計、智能煙感、智能停車、智慧路燈等百萬級成熟NB-IoT應(yīng)用提供了更優(yōu)選擇。

利爾達NB860/MB960/MB260系列模組支持TCP/UDP、MQTT、LwM2M等多種協(xié)議接入云平臺，為行業(yè)應(yīng)用開發(fā)提供了更多的可能性。今天文章第一期將為大家介紹利爾達NB860模組基于MQTT協(xié)議快速接入利爾達IoT基礎(chǔ)服務(wù)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

快速上云設(shè)備端完整AT示例流程

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//配置服務(wù)器IP及域名

AT+MQTTCFG="host",0,"mqtt.xiot.senthink.com",1883

OK

//配置客戶端標(biāo)識

AT+MQTTCFG="clientid",0,"B6E092A55031428493AF6AAD6D694AD5"

OK

//連接服務(wù)器

[1116.270]發(fā)→◇AT+MQTTCONN=0,0,0,"5D6A3E7E-35884709-865186050012583","6387E4120EDD5A214F9A07D4BD2FB051"

+MQTTCONNACK: 0,0,0

OK

//訂閱MQTT消息AT+MQTTSUB=0,1,"/sys/5D6A3E7E/35884709/865186050012583/downlink",1

+MQTTSUBACK: 0,1,0

OK

//設(shè)備請求入網(wǎng)

AT+MQTTPUB=0,1,0,0,"/sys/device/join","{"MessageId": 1231,"HeaderCtrl": 2,"Mode": 1,"Nonce": 123,"Payload": {"OpenID": "5D6A3E7E", "ProductID": "35884709","NodeEui": "865186050012583","ClientID": "B6E092A55031428493AF6AAD6D694AD5", "Type": 2,"Sign": "1fb6a0da"}}"

[1142.489]收←◆+MQTTPUBACK: 0,1,0

OK

//收到服務(wù)器下發(fā)數(shù)據(jù)

+MQTTRECV: 0,3,1,0,/sys/5D6A3E7E/35884709/865186050012583/downlink,{"HeaderCtrl":2,"Mode":1,"Nonce":14,"Payload":{"Code":0,"SessionID":"75FC7DC3"},"MessageId":1231}

//上發(fā)設(shè)備端數(shù)據(jù)AT+MQTTPUB=0,1,0,0,"/sys/5D6A3E7E/35884709/865186050012583/uplink","{ "MessageId" : 1231,"HeaderCtrl":4,"Mode":1,"Nonce":10,"Payload":"CB96395F5065FD121D88B1593EFE"}"+MQTTPUBACK: 0,1,0

OK

//收到服務(wù)器下發(fā)數(shù)據(jù)

+MQTTRECV: 0,4,1,0,/sys/5D6A3E7E/35884709/865186050012583/downlink,{"MessageId":1231,"HeaderCtrl":4,"Code":"200","Msg":"SUCCESS"}

+MQTTRECV: 0,5,1,0,/sys/5D6A3E7E/35884709/865186050012583/downlink,{"HeaderCtrl":7,"Mode":0,"Nonce":48,"Payload":"wwdwdwd","MessageId":751504437}

如上圖所示，示例流程展示了設(shè)備在配置及連接后進行收發(fā)數(shù)據(jù)的調(diào)試操作，在實際應(yīng)用開發(fā)中通過開發(fā)MCU代碼適配參數(shù)，即可完成了訂閱推送（應(yīng)用APP/Web）前所有開發(fā)工作，下文將以上步驟給大家做詳細講解。

Lierda X平臺操作流程

※ 用戶注冊

1.訪問https://account.xiot.senthink.com/login，點擊注冊按鈕，進入注冊頁面2.填寫注冊信息，完成注冊3.完成信息認證，開通物聯(lián)網(wǎng)平臺

圖1 注冊頁面※ 設(shè)備接入前準(zhǔn)備事項設(shè)備在接入利爾達IoT基礎(chǔ)服務(wù)平臺之前，需要先完成下事項：1.在平臺提供的管理后臺注冊一個硬件廠商賬號，云平臺會為該賬號分配一個廠商的唯一標(biāo)識OpenID；2.注冊廠商賬號后，需要在平臺提供的管理后臺上創(chuàng)建一個產(chǎn)品類，云平臺會為該產(chǎn)品分配一個產(chǎn)品的唯一標(biāo)識 ProductID 以及產(chǎn)品的密鑰 ProductKey（用于入網(wǎng)加密以及會話 Key 的更新，注意保密?。?；3.設(shè)備接入利爾達IoT基礎(chǔ)服務(wù)平臺之前，必須要將基礎(chǔ)參數(shù)燒錄進設(shè)備。*至此，接入前的準(zhǔn)備工作完成！
※ 注冊，創(chuàng)建產(chǎn)品設(shè)備前提條件：已在利爾達IoT基礎(chǔ)服務(wù)平臺注冊賬號。
圖2 產(chǎn)品創(chuàng)建頁面

步驟1：創(chuàng)建產(chǎn)品

1.登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺控制臺2.在云平臺頁面，找到產(chǎn)品管理，單擊產(chǎn)品管理進入產(chǎn)品詳情頁面。在中間導(dǎo)航欄，選擇創(chuàng)建產(chǎn)品，單擊創(chuàng)建產(chǎn)品，如下圖所示。

圖3 產(chǎn)品創(chuàng)建

步驟2：設(shè)置物模型、topic消息等，添加自定義Topic

1.登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺控制臺。2.在產(chǎn)品管理頁面，找到對應(yīng)的產(chǎn)品，單擊產(chǎn)品進入產(chǎn)品詳情頁面。3.在產(chǎn)品頁面，找到需要自定義Topic類的產(chǎn)品，并單擊對應(yīng)操作欄中的查看按鈕。4、在產(chǎn)品詳情頁面，單擊Topic類詳情 > 自定義Topic > 定義Topic類。5、配置參數(shù)，單擊確認。

圖4 新建topic

步驟3：創(chuàng)建設(shè)備

1、登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺控制臺。2、在左側(cè)導(dǎo)航欄，選擇設(shè)備管理>設(shè)備列表。3、在設(shè)備頁面，單擊添加設(shè)備。4、在添加設(shè)備對話框中，輸入設(shè)備信息，單擊確認。

圖5 設(shè)備創(chuàng)建

執(zhí)行結(jié)果設(shè)備注冊成功后，將自動彈出設(shè)備證書彈框。您可以查看、一鍵復(fù)制設(shè)備證書信息，包含DeviceID、DeviceSecret、OpenID、ProductID和ProductKey，是設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)平臺進行通信的重要身份認證，建議您妥善保管。
后續(xù)步驟1.在設(shè)備列表頁，單擊對應(yīng)設(shè)備，進入設(shè)備詳情頁。您可以查看設(shè)備證書信息、數(shù)據(jù)加密密鑰、繼承產(chǎn)品的基礎(chǔ)信息、禁用/啟用設(shè)備、設(shè)備狀態(tài)、激活時間、最后在線/離線時間等。2.在設(shè)備詳情頁，可對設(shè)備在線調(diào)試、遠程配置和日志分析。3.在設(shè)備列表頁，可以刪除不再使用的設(shè)備。刪除設(shè)備不可撤回，請謹慎操作。至此，平臺側(cè)操作已全部完成。
※ 設(shè)備側(cè)操作上電檢查流程1.AT //判斷模組是否上電開機成功2.AT+CFUN=1 //關(guān)閉飛行模式3.AT+CEREG? //判斷PS域附著狀態(tài)，第二個參數(shù)為1或5表示附著正常。
設(shè)置服務(wù)端IP或域名使用AT+MQTTCFG="host",0,"host_name",1883命令設(shè)置服務(wù)端IP或域名。其中，：服務(wù)端的IP或域名：1~2000字節(jié)字符串。LierdaX平臺MQTT接入默認域名為：mqtt.xiot.senthink.com,1883。示例：AT+MQTTCFG="host",0,"mqtt.xiot.senthink.com",1883
設(shè)置客戶端標(biāo)識使用AT+MQTTCFG="clientid",,命令設(shè)置客戶端標(biāo)識 連接ID：取值0~2。 客戶端標(biāo)識符：字符串類型，1~128字節(jié)字符串。賢芯平臺clientid可在設(shè)備詳情頁查看。

示例：AT+MQTTCFG="clientid",0,"ACF37***************EA9F3582"
連接服務(wù)端使用AT+MQTTCONN=,,,,命令連接服務(wù)端，在收到+MQTTCONNACK: 0,0,0 OK即已經(jīng)成功連接上平臺。 連接ID：取值0~2。SSL TCP連接使能：0：不采用；1：采用SSL TCP連接。will_flag 遺囑標(biāo)志，取值0或1：0：不帶遺囑；1：CONNECT報文帶有遺囑。 用戶名：0~512字節(jié)的字符串。密碼：0~512字節(jié)的字符串。注：賢芯平臺登錄賬號以及密碼在創(chuàng)建設(shè)備時自動生成，可在設(shè)備詳情頁查看。示例：

AT+MQTTCONN=0,0,0,"5*******-********-8************3","7*******************AB2C2"

訂閱MQTT消息

使用AT+MQTTSUB=,,,[,,]

[,,]命令訂閱消息，已經(jīng)訂閱成功的消息可在平臺上的設(shè)備topic列表查看。

< Link_ID >連接ID：取值0~2。

報文標(biāo)識符：取值1~65535。

主題名：0~512字節(jié)字符串。一次最多可訂閱3個主題。

訂閱消息QOS等級：取值0~2。

示例：

AT+MQTTSUB=0,1,"/sys/5********/*********/86**********83/downlink",1

收←◆

+MQTTSUBACK: 0,1,0

OK

設(shè)備請求入網(wǎng)（Join）

設(shè)備上報的通用入網(wǎng) Topic：/sys/device/join

設(shè)備在進行正式的數(shù)據(jù)通信之前，必須先向 IoT 平臺請求入網(wǎng)。設(shè)備應(yīng)主動與 IoT 平臺建立 TCP Socket 鏈接。在成功建立鏈接后，設(shè)備必須向平臺發(fā)送請求入網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，以讓平臺為設(shè)備分配通信資源；否則平臺將拒絕與設(shè)備進行通信。

請求入網(wǎng)數(shù)據(jù)幀使用的 Command 為 2；數(shù)據(jù)幀格式和內(nèi)容如下所示：

{ "MessageId" : 1231,

"HeaderCtrl":2, //命令碼

"Mode":0, //0:不加密, 1:加密

"Nonce":10, //1-128隨機數(shù)

"Payload":{

"OpenID":"E0C040B1",

"ProductID":"A4BC6002",

"NodeEui":"....", //設(shè)備標(biāo)識

"ClientID":"....", //認證后返回的 ClientID "Type":0, //0:一型一密免注冊，1：一型一密預(yù)注冊，2：一機一密預(yù)注冊

"Sign":"FE448731"

}

}

設(shè)備向 IoT 平臺發(fā)起的入網(wǎng)請求數(shù)據(jù)幀中包含了Payload域，用于攜帶額外的信息。Payload域中包含的內(nèi)容及說明如下所示：

平臺收到入網(wǎng)請求后，根據(jù)當(dāng)前產(chǎn)品類型是免注冊還是預(yù)注冊，重新計算 Sign 并與設(shè)備上報的 Sign 值進行對比，不同類型設(shè)備的 Sign 計算規(guī)則詳見2.4小節(jié)。

平臺收到設(shè)備的入網(wǎng)請求數(shù)據(jù)幀并成功認證設(shè)備身份后，會為該設(shè)備分配通信資源，然后使用同樣的Command（2）響應(yīng)設(shè)備。IoT平臺返回Topic ：/sys/{openId}/{productId}/{deviceId}/downlink，響應(yīng)設(shè)備入網(wǎng)請求的數(shù)據(jù)如下：

{ "HeaderCtrl":2, //命令碼

"MessageId" : 1231,

"Mode":0, //0:不加密, 1:加密

"Nonce":10, //1-128隨機數(shù)

"Payload":{

"Code":0,

"SessionID":"4655434B"

}

}

Join指令的 Code 說明:對于設(shè)備請求入網(wǎng)指令（Join），Code 定義為平臺回復(fù)設(shè)備的入網(wǎng)請求的響應(yīng)碼。

響應(yīng)碼定義如下表所示：

如果設(shè)備發(fā)送了入網(wǎng)請求，等待超時后沒有收到平臺的任何回復(fù)，則有可能是網(wǎng)絡(luò)問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，建議檢查網(wǎng)絡(luò)并重試。只有響應(yīng)碼（Code）值為0的時候，響應(yīng)數(shù)據(jù)中的 Payload 中所攜帶的 SessionID 才是 IoT 平臺分配的有效的 SessionID：

設(shè)備成功入網(wǎng)后，IoT平臺返回了 SessionID。設(shè)備需要使用入網(wǎng)安全密鑰ProductKey和本次回復(fù)中的隨機數(shù)Nonce來計算生成后續(xù)與 IoT平臺進行通信過程中用于加密用戶應(yīng)用數(shù)據(jù)的密鑰（SessionKey），計算方法如下描述（偽代碼）：

加密方式：AES128_ECB_PKCS5Padding SessionKey = ENCRYPT( ProductKey , SessionID + Nonce);

示例：

ProductKey ：A0 1A 24 79 67 25 73 DF 84 53 7D F4 C7 3D 3F CC

SessionID：46 55 43 4B

Nonce（123）：7B

則拼接結(jié)果為：46 55 43 4B 7B 加密運算結(jié)果為：40 8C 79 0F 85 BF 60 E6 D4 F1 C1 3C 6A 5C 4C 8B SessionKey = 408C790F85BF60E6D4F1C13C6A5C4C8B

如果使用非加密模式進行應(yīng)用數(shù)據(jù)的傳輸，則可以忽略此步驟，即不需要計算 SessionKey 的值。

特別注意：設(shè)備的入網(wǎng)請求數(shù)據(jù)如果設(shè)置了Mode 為1，則平臺會在設(shè)備心跳和設(shè)備數(shù)據(jù)上行時檢查設(shè)備的SessionKey是否過期，如果平臺監(jiān)測到設(shè)備的SessionKey過期，則會主動更新設(shè)備SessionKey并下發(fā)給設(shè)備；如果入網(wǎng)請求數(shù)據(jù)設(shè)置了 Mode 位為0，則平臺不會檢查設(shè)備的 SessionKey 是否過期。

入網(wǎng)sing值計算請參考文檔《Lierda_NB860&MB960&MB260_Application_Notes_MQTT對接Lierda X平臺》

備注：

設(shè)備每次與 IoT 平臺建立新的 MQTT 鏈接后（首次連接或者斷線重連），都必須向平臺重新請求入網(wǎng)，否則平臺將拒絕與設(shè)備進行通信。

數(shù)據(jù)交互

通過AT+MQTTPUB=,,,,,命令向平臺發(fā)布消息。

連接ID：取值0~2。

報文標(biāo)識符：取值1~65535。

發(fā)布消息QOS等級：取值0~2。

保留標(biāo)志：取值0~1。

主題名：0~512字節(jié)字符串。

有效載荷：0~1500字節(jié)字符串。

示例：

AT+MQTTPUB=0,1,0,0,"/sys/5********/*********/86**********83/uplink","{ "MessageId" :

1231,"HeaderCtrl":4,"Mode":1,"Nonce":10,"Payload":"CB963****************EFE"}"

□

[1112.040]收←◆

[1112.060]收←◆

+MQTTPUBACK: 0,1,0

OK

[1113.680]收←◆

+MQTTRECV:0,8,1,0,/sys/5********/*********/86**********83/downlink,{"MessageId":1231,"HeaderCtrl":4,"Code":"200","Msg":"SUCCESS"}

+MQTTRECV:0,9,1,0,/sys/5********/*********/86**********83/uplink_ack,{"MessageId":1231,"HeaderCtrl":4,"Code":"200","Msg":"SUCCESS"}

設(shè)備上報數(shù)據(jù)可在運行日志中查看；下發(fā)透傳數(shù)據(jù)可在在線調(diào)試中實現(xiàn)。

至此，我們已完成基于MQTT協(xié)議的端（Lierda NB860模組）到云（Lierda X平臺）對接并實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互功能。下一期我們將介紹NB860模組配合X平臺進行云云對接快速上云，敬請期待。