Red8812 / freertos-stm32

FreeRTOS系统下的MQTT通讯

ZE_FreeRTOS_SDK [freeRTOS V8.2.1+LwIp]

库目录说明：

SDK: \ZE_FreeRTOS_SDK\Inc \ZE_FreeRTOS_SDK\Src

Sample: \ZE_FreeRTOS_SDK\Sample\mywork.c \ZE_FreeRTOS_SDK\Sample\mywork说明.docx

Object: \ZE_FreeRTOS_SDK\Sample\STM32实例

介绍

采用Eclipse Paho MQTT C/C++ Client，兼容V3.1 MQTT协议和V3.1.1 MQTT协议。

集成cJson包。

ZE_FreeRTOS_SDK使用说明：

• 开发板上已成功移植了LwIP的RTOS实现，实现了相关以太网（或Wi-Fi）芯片的LwIP驱动程序，可以使用LwIP协议的POSIX接口进行TCP/IP通信，有此基础的开发板才可以使用到ZE_FreeRTOS_SDK。

• 基于以C语言开发，实现了RTOS MQTT v3.1.1协议，适用于M2M和物联网应用。

• 本MQTT同步客户端基于paho项目的C/C++ MQTT Embedded clients开发，在EPL 1.0协议下发布。

• MQTT服务器平台采用j1st.io或j1st.io测试，注册属于你的账号并很好的使用它。

• 本MQTT同步客户端示例程序环境：

  • STM32Cube_FW_F4_V1.11.0（包含FreeRToS v8.2.1, LwIP）等
  • MDK V5.14
  • 硬件环境：STM32F407，RMII口连接DP83846PHY

文档目录

• Installation
• Usage and API
  • Getting Started
  • Constructor
  • NewNetwork / ConnectNetwork / MQTTConnect / MQTTDisconnect
  • Network loop
  • Publishing
  • Subscribe / Unsubscribe
• cJson
• Reporting bugs
• More information

Installation

下载库函数，Inc文件夹下包含.h文件，Src文件夹下包含.c文件，而mywork.c是此MQTT库的一个实用示例；

将这个包解压，并将Inc和Src文件夹添加入您的工程；

其中文件包括：

• cJSON.c, cJSON.h，这两个文件是JSON编解码包，最初期，你可以不管它们；
• 其它文件是MQTT库，MQTTClient.c是MQTT协议的接口库，MQTTLwIP是MQTT的LwIP/FreeRToS适配；
• mywork.c是ZE_FreeRTOS_SDK的一个实用示例，供参考。

Usage and API

Getting Started

使用ZE_FreeRTOS_SDK只需在你的代码中导入"cJSON.h"和"MQTTClient.h"即可调用所有的API;

#include "cJSON.h"
#include "MQTTClient.h"

你可以使用SDK封装的API来实现相关的MQTT操作，如下（详细说明在后面）：

• 使用NewNetwork()完成初始化网络适配
• 使用ConnectNetwork()检查TCP/IP栈是否就需并实施TCPIP连接
• 使用MQTTClient() 为MQTT连接准备空间（此处使用静态变量），创建一个MQTTClient
• 使用MQTTConnect()完成MQTT服务器登录
• 使用MQTTSubscribe() 去订阅一个topic然后接收MQTTMessages及消息处理
• 使用MQTTPublish() 去发送数据包
• 经常性调用MQTTYield() 以完成MQTT事务操作（例如检查是否有数据包等待处理，数据包的回应，KeepAlive的处理等）
• 使用MQTTDisconnect() 释放MQTT连接

Constructor

Network

struct Network
{
	int my_socket;
	int (*mqttread) (Network*, unsigned char*, int, int);
	int (*mqttwrite) (Network*, unsigned char*, int, int);
	void (*disconnect) (Network*);
};

Client

struct Client {
    unsigned int next_packetid;
    unsigned int command_timeout_ms;
    size_t buf_size, readbuf_size;
    unsigned char *buf;  
    unsigned char *readbuf; 
    unsigned int keepAliveInterval;
    char ping_outstanding;
    int isconnected;

    struct MessageHandlers
    {
        const char* topicFilter;
        void (*fp) (MessageData*);
    } messageHandlers[MAX_MESSAGE_HANDLERS];      // Message handlers are indexed by subscription topic
    
    void (*defaultMessageHandler) (MessageData*);
    
    Network* ipstack;
    Timer ping_timer;
};

MQTTPacket_connectData

typedef struct
{
	/** The eyecatcher for this structure.  must be MQTC. */
	char struct_id[4];
	/** The version number of this structure.  Must be 0 */
	int struct_version;
	/** Version of MQTT to be used.  3 = 3.1 4 = 3.1.1 */
	unsigned char MQTTVersion;
	MQTTString clientID;
	unsigned short keepAliveInterval;
	unsigned char cleansession;
	unsigned char willFlag;
	MQTTPacket_willOptions will;
	MQTTString username;
	MQTTString password;
} MQTTPacket_connectData;

MessageData

struct MessageData
{
    MQTTMessage* message;
    MQTTString* topicName;
};

MQTTMessage

struct MQTTMessage
{
    enum QoS qos;
    char retained;
    char dup;
    unsigned short id;
    void *payload;
    size_t payloadlen;
};

NewNetwork / ConnectNetwork / MQTTConnect / MQTTDisconnect

NewNetwork()

准备paho库所需要调用的操作系统API接口。

void NewNetwork(Network* n)

ConnectNetwork()

创建TCP端口，并连接到指定的服务器。

int ConnectNetwork(Network* n, char* addr, int port)

MQTTConnect()

执行MQTT连接操作。

int MQTTConnect(Client* c, MQTTPacket_connectData* options)

MQTTDisconnect

执行MQTT的断开操作。注意：在连接断开后，需另外执行close(handle)操作。

int MQTTDisconnect(Client* c)

Network loop

MQTTYield

循环指定时间，进行MQTT勤务操作。主循环应定期频繁调用该函数。

int MQTTYield(Client* c, int timeout_ms)

Publishing

MQTTPublish

向指定topic发送数据。MQTTMessage是C++语言风格的字符串，可以包含任意ASCII字符（包括字符0），但是必须显式给出字符串的长度。库函数已经妥善封装，以保证数据包ID的自增。

int MQTTPublish(Client* c, const char* topicName, MQTTMessage* message)

Subscribe

MQTTSubscribe

执行MQTT订阅操作。当收到相应的订阅内容的时候，messageHandle将被调用。注意：在本实现中，每个MQTTAgent最多只能订阅MAX_MESSAGE_HANDLERS个主题。

int MQTTSubscribe(Client* c, const char* topicFilter, enum QoS qos, messageHandler messageHandler)

cJson

cJSON库，具体使用请参见cJSON库主页。