WIFI模塊開發教程之W600連云篇1：onenet三色燈項目mqtt篇①

ID:67175 · 發表于 2019-9-16 18:11

前言

本文研究如何使用RT_Thread onenet組件將設備連接到中移onnet云平臺，onenet組件提供多種方式連接云平臺，本文使用mqtt方式連接，完成一個三色燈項目。

一、理論基礎

1.onenet平臺介紹

OneNET定位為PaaS服務，即在物聯網應用和真實設備之間搭建高效、穩定、安全的應用平臺：面向設備，適配多種網絡環境和常見傳輸協議，提供各類硬件終端的快速接入方案和設備管理服務；面向企業應用，提供豐富的API和數據分發能力以滿足各類行業應用系統的開發需求，使物聯網企業可以更加專注于自身應用的開發，而不用將工作重心放在設備接入層的環境搭建上，從而縮短物聯網系統的形成周期，降低企業研發、運營和運維成本。

中移OneNET是中國移動基于物聯網技術和產業特點打造的開放平臺和生態環境，將面向智能家居、可穿戴設備、車聯網、移動健康、智能創客等多個領域開放。

以上介紹過于官方，我來從開一個開發者的視角說下哈，目前onnet是國內比較早的一批做云的平臺，論壇十分活躍，各種技術分享資料層出不窮，非常適合希望了解物聯網的朋友深入學習，下圖是目前onenet社區的會員和帖子總體情況：

二、使用實例

1.云端創建產品

接下來咱們進入正題，首先需要在云端創建一個產品，步驟如下：

創建產品

登錄onenet官網，注冊一個賬號，地址：https://open.iot.10086.cn，點進開發者中心，創建產品，產品配置信息如下：

注意；操作系統這里使用RT_Thread，沒有此選項，選用linux即可

創建數據點

數據流模板->添加數據流模板

創建產品數據點，此處創建power和color兩個數據點，power表示總開關，power為0時候，燈關閉;power不為0的時候，color數值起作用，用以選擇不同模式。

創建后臺顯示數據面板

應用管理->獨立應用->添加應用

注意：紅色、綠色、藍色按鈕和顏色顯示圖片均鏈接color數據點，顏色顯示圖片僅顯示左右，按鈕可以下發選擇不同的燈顏色。

到此為止，我們已經完成了產品的創建工作，接下來將要處理設備接入問題。

2.設備SDK移植

下載onenet組件包

打開包管理工具，進入RT-Thread online packages/IOT-internet of things目錄，選擇Paho MQTT、webClient、cJSON組件，如下所示：

選擇IOT Cloud --->進入配置頁面，將創建的產品信息配置進去，onenet配置信息如下：

注意：選擇Enable OneNET automatic register device，設備可以注冊到云端，而不需要每個設備都手動在平臺注冊，然后把設備信息再寫入設備中，這樣一來將為工廠產線減少工作量，解決燒錄容易出現設備信息寫錯等問題。

下載fal、easyflash組件

這兩個組件主要是用來存放設備自動注冊獲取的設備認證信息，下次設備啟動檢測是否含有設備信息，如果有可以直接進行mqtt連云，否則需要重新注冊。

進入RT-Thread online packages/system packages目錄，選擇fal組件，如下所示：

進入RT-Thread online packages/tools packages目錄，選擇easyflash組件，如下所示：

移植fal、easyflash組件

在w60x路徑下新建ports文件夾，然后在ports下創建兩個移植組件fal和easyflash，注意fal下SConscrip指定Group名字為fal和packages/fal-latest中對應，easyflash亦然；至于移植細節，之后會另行介紹，現在著重開發項目。

修改onenet組件

a.修改函數指針:cmd_rsp_cb

函數指針cmd_rsp_cb指向一個函數，用來接收onenet下發的數據，RT_Thread中的處理方式是云端下發數據后，通過調用onenet_mqtt.cmd_rsp_cb，將數據拋給應用層的一個函數，并通過參數uint8_t **resp_data獲取應用層處理后的結果，緊接著返回給onenet；我這里所作的修改是用戶自行控制上發數據，因此不需要原函數中后兩個參數，此外增加了char *topic_name,字段，因為用戶自己控制上報數據時候，需要區分數據是云端下發的相應還是設備觸發的主動上報。

設備主動上報topic_name是$dp，需要調用：

send_mq_msg("$dp", send_msg.data_ptr, send_msg.data_size);

設備應答云端下發的topic_name通過cmd_rsp_cb對應的回調函數可以獲得，回調函數中首先獲取數據，然后調用：

send_mq_msg(topic_name, (uint8_t *)res_buf, rt_strlen(res_buf));

b.發送隊列統一發送數據，解決高頻控制或常問題

send_mq_msg（）函數實際上是把數據扔進發送隊列中，發送隊列在一個線程中等待，檢測到有內容扔進隊列的時候，則從隊列中取出數據發送給onenet，實現代碼如下所示：

static void onenet_upload_entry(void *parameter)
{
mq_send_msg_t send_msg = { 0x00 };
led_blue_on();
send_mq_msg("$dp", (uint8_t *)POST_DATA4, rt_strlen((char *)POST_DATA4));
while (1)
{
rt_memset(&send_msg, 0x00, sizeof(send_msg));
if (RT_EOK == rt_mq_recv(mq_send, &send_msg, sizeof(send_msg), RT_WAITING_FOREVER))
{
if (onenet_mqtt_upload_data(send_msg.topic_name, (const char *)send_msg.data_ptr))
{
rt_kprintf("upload has an error, stop uploading\n");
break;
}
else
{
if (NULL==rt_strstr(send_msg.topic_name, "$dp")) //上次上報是返回給mqtt服務器，需要更新下數據以求同步數據到onnect
{
send_mq_msg("$dp", send_msg.data_ptr, send_msg.data_size);
}
rt_kprintf("buffer : %s\ntopic_name is:%s", send_msg.data_ptr, send_msg.topic_name);
rt_free(send_msg.data_ptr);
}
}
rt_thread_mdelay(50);
}
exit:
rt_kprintf("upload thread exit!!!");
}

復制代碼

c.發送所有狀態數據到onenet

RT_Thread提供的是一次性發送一個數據點給云端，我修改后也支持一次性上報所有數據，這樣APP只需要每次刷新各個狀態就行，不需要判斷是哪個數據發生了改變。

函數具體實現如下：

rt_err_t onenet_mqtt_upload_data(const char *topic_name, const char *msg_str)
{
char *send_buffer = RT_NULL;
rt_err_t result = RT_EOK;
size_t length = 0;
assert(msg_str);
send_buffer = ONENET_MALLOC(strlen(msg_str) + 4);
if (!(send_buffer))
{
log_e("ONENET mqtt upload string data failed! No memory for send buffer!");
return -RT_ENOMEM;
}
*(send_buffer + strlen(msg_str) + 3) = 0x00;
strncpy(&send_buffer[3], msg_str, strlen(msg_str));
length = strlen(msg_str);
/* mqtt head and json length */
send_buffer[0] = 0x03;
send_buffer[1] = (length & 0xff00) >> 8;
send_buffer[2] = length & 0xff;
length += 3;
result = onenet_mqtt_publish(topic_name, (uint8_t *)send_buffer, length);
if (result < 0)
{
log_e("onenet mqtt publish digit data failed!");
goto __exit;
}
__exit:
if (send_buffer)
{
ONENET_FREE(send_buffer);
}
return result;
}

復制代碼

3.程序分析

mqtt組件入口

main()函數中注冊網絡狀態變化函數，然后連接網絡，連接成功后，調用

onenet_mqtt_init()開啟mqtt服務：首先獲取設備信息，如果獲取不到，則進行注冊流程，獲取設備信息后，進行mqtt初始化設置，設置認證參數和數據接收、連接狀態變化回調函數。

int onenet_mqtt_init(void)
{
int result = 0;
if (init_ok)
{
LOG_D("onenet mqtt already init!");
return 0;
}
if (onenet_get_info() < 0)
{
result = -1;
goto __exit;
}
onenet_mqtt.onenet_info = &onenet_info;
onenet_mqtt.cmd_rsp_cb = RT_NULL;
if (onenet_mqtt_entry() < 0)
{
result = -2;
goto __exit;
}
__exit:
if (!result)
{
LOG_I("RT-Thread OneNET package(V%s) initialize success.", ONENET_SW_VERSION);
init_ok = RT_TRUE;
}
else
{
LOG_E("RT-Thread OneNET package(V%s) initialize failed(%d).", ONENET_SW_VERSION, result);
}
return result;
}

復制代碼

數據下發入口

當有平臺數據下發，設備會進入mqtt_callback()回調函數，回調函數中處理數據，然后拋給應用層數據接收處理函數onenet_cmd_rsp_cb()，可通過onenet_set_cmd_rsp_cb(onenet_cmd_rsp_cb)在應用層設置。

static void onenet_cmd_rsp_cb(char *topic_name, uint8_t *recv_data, size_t recv_size)
{
char res_buf[128] = { 0 };
int value = 0;
rt_kprintf("recv data is %.*s\n", recv_size, recv_data);
value = atoi((char *)recv_data);
rt_kprintf("recv int data is:%d\r\n", value);
/* match the command */
if (value == 10) //總開關，默認為紅色
{
/* led on */
led_red_on();
rt_snprintf(res_buf, sizeof(res_buf), "{\"power\":\"10\",\"color\":\"2\"}");
}else if (value == 0)
{
/* led off */
led_off();
rt_snprintf(res_buf, sizeof(res_buf), "{\"power\":\"0\",\"color\":\"1\"}");
}
else if (value == 2)//紅色
{
/* red led on */
led_red_on();
rt_snprintf(res_buf, sizeof(res_buf), "{\"power\":\"10\",\"color\":\"2\"}");
}
else if (value == 3)//綠色
{
/* green led on */
led_green_on();
rt_snprintf(res_buf, sizeof(res_buf), "{\"power\":\"10\",\"color\":\"3\"}");
}
else if (value == 4)//藍色
{
/* blue led on */
led_blue_on();
rt_snprintf(res_buf, sizeof(res_buf), "{\"power\":\"10\",\"color\":\"4\"}");
}
send_mq_msg(topic_name, (uint8_t *)res_buf, rt_strlen(res_buf));
}

復制代碼

數據上報入口

當設備通過連接到onenet服務器的時候，會進入mqtt_online_callback()回調函數，數據上報入口函數就是在這里觸發，創建一個發送線程，檢測發送隊列中的數據，一旦有數據需要發送，立刻取出隊列發送給云端。

static void mqtt_online_callback(MQTTClient *c)
{
LOG_D("Enter mqtt_online_callback!");
onenet_upload_cycle();
}

復制代碼

4.配置

在applications目錄下新建一個文件夾：3-cloud/1-onenet_led，然后同理需要修改aplications/SConscript腳本。

Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
from building import *
cwd = GetCurrentDir()
src = Glob('3-cloud/1-onenet_led/*.c')
CPPPATH = [cwd]
group = DefineGroup('Applications', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)
Return('group')

復制代碼

三、下載運行

在ENV控制臺，輸入scons命令，在build/Bin目錄下生成rtthread_1M.FLS，

燒錄運行后，設備端按照下圖所示連接電路：

設備Log如下所示：

\ | /
- RT -    Thread Operating System
/ | \    4.0.0 build Jun 30 2019
2006 - 2018 Copyright by rt-thread team
lwIP-2.0.2 initialized!
[32m[5] I/SAL_SOC: Socket Abstraction Layer initialize success.

[0m[32m[64] I/WLAN.dev: wlan init success

[0m[32m[95] I/WLAN.lwip: eth device init ok name:w0

[0m[32m[100] I/WLAN.dev: wlan init success

[0m[32m[132] I/WLAN.lwip: eth device init ok name:w1

[0m[D/FAL] (fal_flash_init:61) Flash device |             nor_flash | addr: 0x00000000 | len: 0x00100000 | blk_size: 0x00001000 |initialized finish.
[32;22m[I/FAL] ==================== FAL partition table ====================[0m
[32;22m[I/FAL] | name    | flash_dev | offset | length  |[0m
[32;22m[I/FAL] -------------------------------------------------------------[0m
[32;22m[I/FAL] | app    | nor_flash | 0x00010000 | 0x00080000 |[0m
[32;22m[I/FAL] | download  | nor_flash | 0x00090000 | 0x00060000 |[0m
[32;22m[I/FAL] | fs_part | nor_flash | 0x000f0000 | 0x0000b000 |[0m
[32;22m[I/FAL] | easyflash | nor_flash | 0x000fb000 | 0x00001000 |[0m
[32;22m[I/FAL] =============================================================[0m
[32;22m[I/FAL] RT-Thread Flash Abstraction Layer (V0.3.0) initialize success.[0m
[Flash] EasyFlash V3.3.0 is initialize success.
[Flash] You can get the latest version on https://github.com/armink/EasyFlash .
msh />[32m[4268] I/WLAN.mgnt: wifi connect success ssid:LBAGMY

[0m[D/ONENET] (onenet_mqtt_init:201) onnect mqtt init
[D/ONENET] (mqtt_connect_callback:85) Enter mqtt_connect_callback!
[36;22m[I/ONENET] RT-Thread OneNET package(V1.0.0) initialize success.[0m
[32m[5296] I/WLAN.lwip: Got IP address : 192.168.1.6

[0m[32m[5477] I/MQTT: MQTT server connect success

[0m[D/ONENET] (mqtt_online_callback:90) Enter mqtt_online_callback!
buffer : {"power":"10","color":"4"}
topic_name is:$dp[31m[30547] E/MQTT: [30547] wait Ping Response res: 0

[0m[D/ONENET] (mqtt_offline_callback:96) Enter mqtt_offline_callback!
[D/ONENET] (mqtt_connect_callback:85) Enter mqtt_connect_callback!
[32m[35662] I/MQTT: MQTT server connect success

[0m[D/ONENET] (mqtt_online_callback:90) Enter mqtt_online_callback!
buffer : {"power":"10","color":"4"}
topic_name is:$dp[D/ONENET] (mqtt_callback:60) topic $creq/a2a663b4-5b87-57ad-81d8-9e563659e540 receive a message
[D/ONENET] (mqtt_callback:62) message length is 1
recv data is 2
recv int data is:2

buffer : {"power":"10","color":"2"}
topic_name is:$crsp/a2a663b4-5b87-57ad-81d8-9e563659e540buffer : {"power":"10","color":"2"}
topic_name is:$dp[D/ONENET] (mqtt_callback:60) topic $creq/e08cd093-66ec-5e43-812c-ae7d2cd2cf5c receive a message
[D/ONENET] (mqtt_callback:62) message length is 1
recv data is 3
recv int data is:3

buffer : {"power":"10","color":"3"}
topic_name is:$crsp/e08cd093-66ec-5e43-812c-ae7d2cd2cf5cbuffer : {"power":"10","color":"3"}
topic_name is:$dp[D/ONENET] (mqtt_callback:60) topic $creq/65824a18-f17c-5286-b4b6-7f13a4d76246 receive a message
[D/ONENET] (mqtt_callback:62) message length is 1
recv data is 4
recv int data is:4

buffer : {"power":"10","color":"4"}
topic_name is:$crsp/65824a18-f17c-5286-b4b6-7f13a4d76246buffer : {"power":"10","color":"4"}
topic_name is:$dp

后臺顯示：

紅燈模式

綠燈模式

藍燈模式

四、結語

1.總結：

本節完，實際操作過程中需要注意的地方有如下幾點：

(1) 組件方式調整

之前的教程都是，每篇當作一個新的項目來做，每次都重新拉取組件包，但是更新本篇內容時候，我發現有時候組件包和RT_Thread menuconfig控制工具沒有很好的協調一致，比如本篇中用到的W600組件包，wm_libraries，這次配置工具并沒有該選項，于是通過RT_Thread官網尋找wm_libraries組件，提示可以在包管理工具中選擇，如下：

實際包管理工具如下圖所示，并沒有wm_libraries,但是有realtek的RTL8710組件，這也為之后做個鋪墊，接下來會出一些RTL8710的教程，敬請期待。

考慮到目前存在的問題，為了防止大家在使用的時候遇到和我類似的問題，從本篇開始，項目使用到的組件都會上傳到github，大家下載后，配置SConscript選擇需要運行的應用即可。

(2) 修改了RT_Thread的連接onenet連接組件包

a. 修改數據上報邏輯

原有組件包是每次回復單個數據點的數據，修改后支持一次性上報所有數據點，同時調整mqtt數據上報處理邏輯。

b. 增加隊列緩沖發送機制

解決連續兩次調用數據發送接口，僅有第一次發出去的問題。

2.后記：

如您在使用過程中有任何問題，請加QQ群進一步交流,也可以github提Issue。

QQ交流群：906015840 (備注：物聯網項目交流)

github倉庫地址：https://github.com/solitary-sand/rt_thread

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