AT32 EMAC MQTT Client

只看该作者 · 2022-6-16 19:53

本帖最后由林堪堪于 2022-6-16 20:05 编辑

前言
随着物联网的发展，各式各样的装置都必须具备连网的能力，单芯片也不例外，为此我们以雅特力的AT32F407/AT32F437系列，演示了一系列的范例，以期用户能基于这些范例，使用雅特力的开发板发展出自己所需要的功能。

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支持型号:
AT32F407xx
AT32F437xx

1       概述
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的轻量级协议，该协议构建于TCP/IP协议之上，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。
本使用指南会介绍BSP里，MQTT客户端具体的使用方法。
1.1       硬件资源
1.       DM9162 以太网模块
2.       AT-START-F407 V1.1 实验版
3.       以太网线
4.       串口打印工具
1.2       软件资源
       mqtt_client, MQTT client源程序，运行MQTT客户端程序，源码位于AT32Fxx_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_fxx\examples\mqtt_client
注：所有project都是基于keil 5而建立，若用户需要在其他编译环境上使用，请参考
AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_xxx\templates中各种编译环境（例如IAR6/7,keil 4/5）进行简单修改即可。
2       AT32 MQTT client程序配置
2.1       管脚配置
表1. 管脚配置

2.2       LwIP配置
硬件资源只提供从PHY到MAC的信号处理，若要进行开发，则需要实作TCP/IP协议栈，在本应用中使用LwIP协议栈，该协议栈主要关注的是怎样减少减少内存的使用和程序代码的大小，这样就可以让LwIP适用于资源有限的小型平台例如嵌入式系统，更详细的内容可以访问官方网站。
由于整个协议栈已经整合到代码中，大部分的内容都无须修改，需要修改的内容主要包括下面两个部分：
1.       根据自己的网段去设定IP地址及闸口地址，这两个全局变量宣告在netconf.c里面；
2.       在mqtt_client.c中配置MQTT_SERVER_ADDRESS和MQTT_SERVER_PORT，用以选择MQTT服务器地址和端口。
图1. 配置芯片的IP地址

2.3 MQTT client project设置
在初始化LwIP协议栈之后，就可以配置MQTT client的应用了，芯片作为客户端是发出请求的一方，所以必须要配置往哪里发送数据，也就是说要知道服务端的socket。所谓的socket就是IP地址加上端口，在代码中我们宣告了几个宏定义代表服务端的socket, 可以在mqtt_client.h中找到MQTT_SERVER_ADDRESS和MQTT_SERVER_PORT这两个宏定义，用户可以根据网段跟应用修改这两个宏。
图2. 配置服务端的socket

2.4 MQTT server搭建
MQTT服务器的搭建我们通过EMQX平台来实现，其提供了公共的MQTT云服务和私有部署两种MQTT服务器搭建方式，其中云服务需要设备能够访问互联网，而私有部署则是将服务器部署在本地，无需访问互联网。本应用指南选择私有部署的方式来实现MQTT服务器的搭建，用户如需使用MQTT云服务请自行访问EMQX官方网站了解详细信息，搭建私有部署MQTT服务器的方式如下。
1. 访问下载链接，下载并解压EMQX。
图3. 下载EMQX

2. 启动EMQX
进入解压后的路径emqx\bin，打开CMD命令行，执行emqx start，如下图。
图4. 启动EMQX

3. 配置上位机的IP地址、子网掩码及网关，IP地址与网关需要跟芯片设置在同一个网段下。
图5. 配置上位机的IP地址、子网掩码及网关

4. 浏览器登录EMQX控制台
服务器启动完成，在浏览器中输入本机IP地址192.168.81.1:18083，进入控制台登录界面，输入用户名admin和密码public，如下图。
图6. 浏览器登录EMQX控制台

点击登录进入控制台，至此私有MQTT服务器搭建完成。

2.5       软件流程
1.       在初始化EMAC和LwIP之后，呼叫mqtt_client_init(), 即可开启mqtt client功能；
2.       在lwip_periodic_handle函数中将会每秒执行一次at32_mqtt_publish函数对预先定义的信息进行发布；
3.       通过回调函数at32_mqtt_incoming_data_cb则能够将收到的订阅信息在串口USART1上打印。
图7. 初始化MQTT客户端