TLT507-MQTT通信協(xié)議案例

1 MQTT 通信協(xié)議簡(jiǎn)介

1.1 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。

MQTT 具有如下特點(diǎn)：

（1） 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。

（2） 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。

（3） 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。

（4） 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

1.2 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：

（1） 物聯(lián)網(wǎng) M2M 通信，物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)采集。

（2） 移動(dòng)即時(shí)消息及消息推送。

（3） 智能硬件、智能家居、智能電器。

（4） 車聯(lián)網(wǎng)通信，電動(dòng)車站樁采集。

（5） 智慧城市、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育。

（6） 電力能源、石油能源。

1.3 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

2 mqtt_client 案例

2.1 案例說(shuō)明

案例功能：使用 libmosquitto(MQTT version 3.1.1 client library)的 API 與 MQTT 代理服

務(wù)器通信?；?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。

2.2 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。

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

2.2.1

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。

=

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'

2.3 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 Linux 系統(tǒng)使用手冊(cè)編

譯過(guò) LinuxSDK，構(gòu)建 T507 處理器對(duì)應(yīng)的 GCC 編譯器。進(jìn)入 src 目錄執(zhí)行如下命令，使用

LinuxSDK 開(kāi)發(fā)包目錄下的 GCC 編譯器進(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# CC=/home/tronlong/T507/LinuxSDK/out/t507/tlt507-evm/longan/buildroot/host/usr

/bin/aarch64-linux-gnu-gcc make

2.4 關(guān)鍵代碼

（1） 創(chuàng)建 Mosquitto 實(shí)例。

（2） 設(shè)置回調(diào)函數(shù)。

（3） 連接 MQTT 服務(wù)器。

（4） 發(fā)布消息。

（5） 訂閱主題

3 mqtt_sinewave_pub 案例

3.1 案例說(shuō)明

案例功能：使用 libmosquitto(MQTT version 3.1.1 client library)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。

3.2 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?？烧ＴL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

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.hive

mq.com -p 1883

評(píng)估板程序運(yùn)行后，將案例"toolsweb_mqtt_sub"目錄下 index.html 文件，使用上位

機(jī)瀏覽器打開(kāi)。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。

3.3 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 Linux 系統(tǒng)使用手冊(cè)編

譯過(guò) LinuxSDK，構(gòu)建 T507 處理器對(duì)應(yīng)的 GCC 編譯器。進(jìn)入 src 目錄執(zhí)行如下命令，使用

LinuxSDK 開(kāi)發(fā)包目錄下的 GCC 編譯器進(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# CC=/home/tronlong/T507/LinuxSDK/out/t507/tlt507-evm/longan/buildroot/host/usr

/bin/aarch64-linux-gnu-gcc make

3.4 關(guān)鍵代碼

（1） 創(chuàng)建 Mosquitto 實(shí)例。

（2） 設(shè)置回調(diào)函數(shù)。

（3） 連接 MQTT 服務(wù)器。

（4） 發(fā)送數(shù)據(jù)。

審核編輯 黃宇