摘要:本篇文章主要介绍设备上云的详细流程,介绍华为云物联网云端产品、设备创建流程,数据转存方式,应用侧开发接口等等。

本文分享自华为云社区《采用华为云IOT平台设计的高速公路多节点温度采集系统(STM32+NBIOT)》,作者:DS小龙哥。

一、前言

当前的场景是,在高速公路上部署温度采集设备,在高速路地表安装温度检测传感器,检测当前路段的路面实际温度。一段高速路上有多个地点需要采集温度数据。 采集温度数据需要上传到云平台进行数据存储,并且通过可视化界面展示温度变化曲线,支持查询最近几天的温度信息。

二、设计思路

(1)云平台选型:使用华为云物联网云平台。

(2)云数据存储: 使用OBS存储,存放设备上传的历史数据。

(3)设备选项:NBIOT模块+温度采集模块,实现温度采集上报。

(4)数据可视化:采用华为云IoT应用侧接口,获取传感器设备上传到云端的数据,在本地设计界面进行可视化显示温度数据。

下面是温度数据可视化展示效果:

本篇文章主要介绍设备上云的详细流程,介绍华为云物联网云端产品、设备创建流程,数据转存方式,应用侧开发接口等等。

硬件选型:

(1)STM32开发板: STM32F103C8T6

(2)NBIOT模块--BC26

BC26模块是一款高性能、低功耗、多频段LTE Cat NB1无线通信模块。

(3)温度采集模块

pt100是铂热电阻,它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆,在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。其工作原理:当PT100在0℃时,其电阻为100欧姆。它的电阻会随着温度的升高而上升,并且它的电阻会匀速增加。热电阻是一种常用于中低温的温度传感器。它的工作原理是基于电阻的热效应,即电阻的阻值随温度的变化而变化。铂金热敏电阻的热阻精度最高,具有抗振动、稳定性好、耐高压等特点。因此,它被制成各种标准温度计进行测量和校准。

三、华为云IOT平台

3.1 创建产品

官网地址: 共建智能世界云底座-华为云

(1)设备接入IOTDA

在产品页面找到iot物联网,选择设备接入IOTDA

设备接入服务(IoT Device Access)是华为云的物联网平台,提供海量设备连接上云、设备和云端双向消息通信、批量设备管理、远程控制和监控、OTA升级、设备联动规则等能力,并可将设备数据灵活流转到华为云其他服务,帮助物联网行业用户快速完成设备联网及行业应用集成,基础版每月一百万条消息免费。

在页面上选择免费试用。

点击后,会进入到设备接入控制台页面。

(2)设备接入地址

在基础版详情页面,点击右边的按需计费详情,可以查看物联网服务器接入的IP地址,端口号、接入方式。

如果是设备接入,可以选择MQTT或者MQTTS协议,在单片机上只有MQTT协议验证比较方便,通过MQTT三元组即可完成设备连接,当前我这里的设备选择是MQTT协议连接华为云平台。

 域名:a161a58a78.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com
 IP地址: 121.36.42.100
 端口号: 1883

(3)创建产品

在左边选项卡里点击产品,进入产品页面,点击右上角创建产品。

根据自己的产品信息,填写表单:

(4)完成产品创建

点击查看详情,可以进入到创建成功的产品页面。

(5)定义产品模型

产品创建之后,接着需要在平台上构建一款设备的抽象模型,使平台理解该款设备支持的功能。

比如:温度采集设备肯定会向云平台上传采集的温度信息;在产品模型里就可以定义一个温度的属性字段。

选择下面的自定义模型

添加服务ID。

添加属性。

新增属性字段。当前在多节点温度采集的设备里,主要是采集温度上传,这里就新增一个温度的属性。

产品模型创建完成。

3.2 创建设备

(1)创建单个设备

设备注册的方式有很多:

【1】创建支持单个设备手动创建。

【2】如果设备特别多可以选择批量注册。

【3】通过API接口进行动态注册。

当前为了演示流程,这里选择第一种方式,手动创建单个设备。

在设备页面,选择所有设备选项,点击右边的注册设备按钮。

(2)单设备注册填写信息

点击注册设备之后,会弹出一个表单填写信息。

其中产品就选择刚才创建的产品,设备标识码这一项一般是填设备的ID(设备的唯一标识符,方便绑定设备)。目前还没有对接硬件,我这里就填dev1,方便接下来的测试。 下面的设备ID这一项如果不填,会自动生成,可以不管;最后输入密匙(这个密匙的作用:通过对每个设备进行身份验证,可以安全地将每个设备连接到平台,并且安全地管理这些设备),填好之后点击确定。

(3)设备创建完成

创建好之后,保存生成的设备ID和密匙。

得到的密匙和ID的格式文本如下:

 {
     "device_id": "6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev1",
     "secret": "12345678"
 }

这个设备密匙和ID,后面生成MQTT登录参数时需要用到。

(4)创建多个温度设备节点

由于本项目是实现多节点温度上传到云平台,每个节点都是一个独立的温度采集设备,为了方便演示效果,还需要多创建几个设备。

接下来的创建流程,和刚才第一个设备一样,这里就不再截图演示了。

点击创建设备按钮,继续注册。

目前一共创建了4个设备,其中main_dev设备是用来作为显示终端,在本地用显示屏显示其他温度采集节点采集的温度信息。 剩下3个设备dev1dev2dev3是表示3个独立的温度采集节点。

这4个设备的密匙和ID信息如下:

 {
     "device_id": "6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev1",
     "secret": "12345678"
 }
 ​
 ​
 {
     "device_id": "6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev2",
     "secret": "12345678"
 }
 ​
 ​
 {
     "device_id": "6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev3",
     "secret": "12345678"
 }
 ​
 ​
 {
     "device_id": "6353a8163ec34a6d03c8dfe5_main_dev",
     "secret": "12345678"
 }

3.3 模拟设备上云测试

目前设备创建之后,这些设备都还没有激活。接下来会使用MQTT客户端来模拟真实设备上云,上传温度数据。

这里的上云,包括数据交互都采用MQTT客户端来模拟实现,不涉及到实际的硬件,只要模拟能测试成功,并且能得到自己想要的结果,那硬件就没有问题了。

(1)生成MQTT鉴权三元组

设备要连接华为云平台的方式,在第一节创建产品的时候就已经介绍了,本次项目里的设备是采用MQTT协议接入云平台。 在完成设备模拟上云之前,需要先生成设备的MQTT协议鉴权三元组。

华为云提供了一个在线工具,用来生成MQTT鉴权三元组: Huaweicloud IoTDA Mqtt ClientId Generator

工具打开的界面如下效果:

前面两行就是填设备创建后生成的设备ID和设备密匙,填好之后,生成下面3行信息,生成的3行就是MQTT协议登录需要用的参数。

按照格式分别生成4个设备的鉴权信息:

得到的三元组如下:

 ClientId  6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev1_0_0_2022102209
 Username  6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev1
 Password  c58c45d514832b119b4302eafb3e74854849ca94079e9aed75efedf176e9c388
 ​
 ClientId  6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev2_0_0_2022102209
 Username  6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev2
 Password  c58c45d514832b119b4302eafb3e74854849ca94079e9aed75efedf176e9c388
 ​
 ClientId  6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev3_0_0_2022102209
 Username  6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev3
 Password  c58c45d514832b119b4302eafb3e74854849ca94079e9aed75efedf176e9c388
 ​
 ClientId  6353a8163ec34a6d03c8dfe5_main_dev_0_0_2022102209
 Username  6353a8163ec34a6d03c8dfe5_main_dev
 Password  c58c45d514832b119b4302eafb3e74854849ca94079e9aed75efedf176e9c388

(2)MQTT客户端模拟设备登录

得到MQTT三元组之后,接下来用MQTT客户端模拟设备登录云平台。

按照软件的输入框提示,输入对应的信息,点击登录。 其中的IP地址和端口号在第一小节的产品创建里就介绍过了。 后面输入的这3行就是上一步生成的MQTT鉴权三元组。

登录成功。

然后打开云平台的控制台,查看设备在线情况:

可以看到dev1已经在线了, 刚才模拟的设备就是dev1。

(3)主题订阅与发布

目前设备已经成功登录,接下来要解决的问题就是数据传输问题了。

MQTT协议里要理解的两个概念就是主题订阅,主题发布。 设备上传数据到平台,属于 主题发布。 设备想要知道其他设备的数据或者云平台下发的指令,需要进行主题订阅。

帮助文档的地址: 使用前必读_设备接入 IoTDA_API参考_设备侧MQTT/MQTTS接口参考_华为云

MQTT消息由固定报头(Fixed header)、可变报头(Variable header)和有效载荷(Payload)三部分组成。

其中固定报头(Fixed header)和可变报头(Variable header)格式的填写请参考MQTT标准规范,有效载荷(Payload)的格式由应用定义,即设备和物联网平台之间自己定义。

常见MQTT消息类型主要有CONNECT、SUBSCRIBE、PUBLISH。

 CONNECT:指客户端请求和服务端连接。有效载荷(Payload)的主要参数,参考设备连接鉴权填写。
 SUBSCRIBE:指客户端订阅请求。有效载荷(Payload)中的主要参数“Topic name”,参考Topic定义中订阅者为设备的Topic。
 PUBLISH:平台发布消息。
 可变报头(Variable header)中的主要参数“Topic name”,指设备上报到物联网平台时发布者为设备的Topic。详细请参考Topic定义。
 有效载荷(Payload)中的主要参数为完整的数据上报和命令下发的消息内容,目前是一个JSON对象。
 ​
 上行Topic是指设备向平台发送请求,或上报数据,或回复响应。
 下行Topic是指平台向设备下发指令,或回复响应。
 设备与平台建立连接后,需要订阅下行Topic,否则无法收到平台下发的指令或回复的响应。应用侧接口的调用,需要设备侧的配合,例如应用侧下发命令,设备侧需要先订阅“平台命令下发”的下行Topic,否则设备无法收到平台命令,应用下发命令的接口也会报超时。

在产品页面,可以看到主题的格式,以及对于主题的用途:**

【1】订阅主题

对于设备而言,一般会订阅平台下发消息给设备 这个主题。

设备想接收平台下发的消息,就需要订阅平台下发消息给设备 的主题,订阅后,平台下发消息给设备,设备就会收到消息。

主题的格式如下:

$oc/devices/{device_id}/sys/messages/down
     
 以dev1设备1为例,最终的格式:
 $oc/devices/6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev1/sys/messages/down

【2】发布主题

对于设备,发布主题,也就显示向云平台上传数据。

发布的主题格式如下:

$oc/devices/{device_id}/sys/properties/report
 ​
 以dev1设备1为例最终的格式:
 $oc/devices/6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev1/sys/properties/report

发布主题时,需要上传数据,这个数据格式是JSON格式。

上传的JSON数据格式如下:

 {
   "services": [
     {
       "service_id": <填服务ID>,
       "properties": {
         "<填属性名称1>": <填属性值>,
         "<填属性名称2>": <填属性值>,
         ..........
       }
     }
   ]
 }

根据JSON格式,一次可以上传多个属性字段。 这个JSON格式里的,服务ID,属性字段名称,属性值类型,在前面创建产品的时候就已经介绍了,不记得可以翻到前面去查看。

根据这个格式,组合温度节点一次上传的数据:

 {"services": [{"service_id": "temp","properties":{"temp":24.6}}]}

(4)MQTT客户端模拟设备上报数据

打开MQTT客户端填入订阅主题,发布主题,和需要发布的数据,然后分别点击订阅主题按钮,发布主题按钮。 右边提示成功之后,就可以打开云平台看上传的效果了。 (这里是以dev1,设备1为例)

打开云平台看到dev1已经在线。

点击dev1,进去查看设备上传的数据。 可以看到,刚才上传的数据已经收到了。

到此,设备上传数据到云平台已经完成。

四、设备数据转存

如果设备上传的数据需要进行保存,后续进行分析做其他用途,可以利用数据转发服务,让平台将设备上报数据推送给自己的应用服务器,由应用服务器进行保存;也可以选择让平台将设备上报数据转发给OBS对象存储服务,由OBS进行存储,进行永久保存,非常方便。如果存储在OBS里,自己设计应用侧界面时,也可以直接拉取OBS里的数据下来进行显示,处理,分析。

4.1 创建OSB存储

地址: 对象存储服务OBS官网_海量安全高可靠_数据云存储解决方案-华为云

对象存储服务(Object Storage Service,OBS)是一个基于对象的存储服务,提供了海量、安全、高可靠、低成本的数据存储能力。

(1)选择管理控制台

(2)创建桶

填充桶信息: 我这里选择的是 华北-北京一

我这里因为要长期使用,这里选择1年的购买权。

(3)创建成功

4.2 配置数据转发规则

(1)创建规则

选择左侧导航栏的规则>数据转发,单击右上角的创建规则

填充规则转发的信息:

(2)设置转发目标

单击添加,设置转发目标。

这里的区域选择--华北-北京一。 因为前面的OBS桶创建的时候,设置区域设置的是北京一,然后点击授权。

授权之后,选择刚才创建的OBS桶,设置存储数据的目录和文件名字。

存储的数据可以直接转存JSON数据到OBS存储桶,也可以存放成CSV文件到存储桶。

如果选择存储JSON,就是直接将设备上传的数据存放到OBS存储里,如果选择存储CSV文件,可以自己选择需要存储的字段。 下面我演示一下存储成CSV文件时如何进行设置。 (选择JSON文件不需要进行任何设置,直接将设备上传的数据JSON存储进去了)。

下面设置转发的字段: (如果提示没有授权,点击授权即可)

这个转发字段就是表示需要存放的数据是那些,对于路灯而言,肯定是需要存储上报的温度、湿度、电量、光照强度的属性的。 这些属性在创建产品的时候设置,设备上报的也是这些属性。

这是设备上传一次云平台的完整JSON数据格式:

 {
   "resource": "device.property",
   "event": "report",
   "event_time": "20221018T131627Z",
   "request_id": "5ee95a0c-262d-43c3-8d31-af453f9952ef",
   "notify_data": {
     "header": {
       "app_id": "7211833377cf435c8c0580de390eedbe",
       "device_id": "634e3e423ec34a6d03c84bfb_1126626497",
       "node_id": "1126626497",
       "product_id": "634e3e423ec34a6d03c84bfb",
       "gateway_id": "634e3e423ec34a6d03c84bfb_1126626497"
     },
     "body": {
       "services": [
         {
           "service_id": "temp",
           "properties": {
             "temp": 28,
           },
           "event_time": "20221018T131627Z"
         }
       ]
     }
   }
 }

当前设备上传到云端服务器有一个温度属性字段temp,如果想转发设备上传的这个温度字段,就可以这样写:

notify_data.body.services[0].properties.temp

后面的存储目标字段,为了好区分,直接填temp即可。

如果设备还上传了其他属性字段也想转发,按照上面格式设置即可。

如果存储数据时,想知道这个数据是那个产品,那个设备上传的,也可以将设备ID和产品ID转发存储起来:格式如下。

 notify_data.header.app_id  
 notify_data.header.device_id

下面是我设置好,转发存储的字段:

确定后,点击设置完成。

(3)测试规则

设置好之后,在设置转发目标的页面点击测试。

输入数据模板,然后点击连通性测试。如果测试结果显示成功,说明整体流程没有问题了。

(4)启用规则

设置完成后,点击启用规则。

(5)数据上报测试

为了验证转发规则是否生效,接下来使用MQTT客户端多上报几次数据到云平台。

上传之后,打开OBS存储桶的控制台页面。打开转发规则存储的OBS桶。

找到存储数据的文件,点击下载。

下载下来,打开可以看到存储的数据:

到此,数据转发,存储已经成功了。

五、应用侧-可视化大屏开发

对于数据的可视化显示,华为云提供了(Data Lake Visualization)一站式数据可视化平台,数据可视化服务(DLV)可以从OBS文件读取数据呈现为可视化报表,实现数据的可视化显示。

下面是华为云的DLV大屏从OBS读取数据显示的流程:

当前我这里的需求是需要在本地自己设计界面显示数据,没有采用华为云的DLV大屏,如果自己本地软件需要显示设备上传的数据,就需要使用华为云物联网的平台的应用侧API接口,读取设备上传的数据进行,本地进行显示;如果需要历史数据,可以读取OBS存储桶里存储的数据进行显示。

5.1 应用侧接口

帮助文档地址: 数据上报_设备接入 IoTDA_用户指南_消息通信_华为云

5.2 查询设备影子数据接口

应用侧接口可以查询发送指令给设备查询属性,也可以读取设备的影子数据。

【1】查询设备查询: 这个是实时查询,相当于应用侧接口发送指令给在线设备,设备收到指令,将当前最新的数据再上传。这个需要保证设备在线,离线是无法调用的。

【2】影子数据:影子数据相当于保存设备上传的最新一次数据。 读取读取影子设备数据,是不需要设备在线。

(1)接口URI地址

(2)请求参数说明

(3)响应参数

(4)请求示例

 GET https://{Endpoint}/v5/iot/{project_id}/devices/{device_id}/shadow
 Content-Type: application/json
 X-Auth-Token: ********
 Instance-Id: ********

(5)响应示例

Status Code: 200 OK

 Content-Type: application/json
 ​
 {
   "device_id" : "40fe3542-f4cc-4b6a-98c3-61a49ba1acd4",
   "shadow" : [ {
     "service_id" : "WaterMeter",
     "desired" : {
       "properties" : {
         "temperature" : "60"
       },
       "event_time" : "20151212T121212Z"
     },
     "reported" : {
       "properties" : {
         "temperature" : "60"
       },
       "event_time" : "20151212T121212Z"
     },
     "version" : 1
   } ]
 }

(6)错误码

5.3 接口调试

在线调试地址:https://apiexplorer.developer.huaweicloud.com/apiexplorer/debug?product=IoTDA&api=ShowDeviceShadow

下面是调试影子 数据查询接口,查询设备影子数据: 右边返回的是设备上传的最新数据。

5.4 接口总结

 请求地址: 
 https://iotda.cn-north-4.myhuaweicloud.com/v5/iot/{project_id}/devices/{device_id}/shadow
 ​
 请求方式: GET
 ​
 请求头:
 {
  "X-Auth-Token": "这个需要自己获取",   
  "Content-Type": "application/json"
 }

5.5 如何获取X-Subject-Token

使用API访问华为云的所有服务接口,都需要填X-Subject-Token参数,下面介绍步骤:

(1)创建一个新的IAM帐户

鼠标悬停在右上角的用户名称上,弹出下拉框,选择统一身份认证。

(2)选择创建用户

(3)使用调试接口测试获取oken

调试接口地址: https://apiexplorer.developer.huaweicloud.com/apiexplorer/debug?product=IAM&api=KeystoneCreateUserTokenByPassword

右边响应头里的X-Subject-Token就是获取的token。

(4)上面的这些账户名称从哪里获取?

(5)请求地址和数据格式

获取X-Subject-Token请求的地址: https://iam.cn-north-4.myhuaweicloud.com/v3/auth/tokens

请求头数据:

  {
   "User-Agent": "API Explorer",
   "X-Auth-Token": "******",
   "Content-Type": "application/json;charset=UTF-8"
  }

请求体数据:

  {
    "auth": {
      "identity": {
        "methods": [
          "password"
        ],
        "password": {
          "user": {
            "domain": {  
              "name": "xxxxx"  //这里填当前主账户名称
            },
            "name": "xxxx",  //这个新建的子账户名称
            "password": "xxxxx"    //这个是新建的子账户密码
          }
        }
      },
      "scope": {
        "project": {
          "name": "cn-north-4"
        }
      }
    }
  }

(6)代码实现

  /*
  功能: 获取token
  */
  void Widget::GetToken()
  {
      //表示获取token
      function_select=3;
  
      QString requestUrl;
      QNetworkRequest request;
  
      //设置请求地址
      QUrl url;
  
      //获取token请求地址
      requestUrl = QString("https://iam.%1.myhuaweicloud.com/v3/auth/tokens")
                   .arg(SERVER_ID);
  
      //自己创建的TCP服务器,测试用
      //requestUrl="http://10.0.0.6:8080";
  
      //设置数据提交格式
      request.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader, QVariant("application/json;charset=UTF-8"));
  
      //构造请求
      url.setUrl(requestUrl);
  
      request.setUrl(url);
  
      QString text =QString("{"auth":{"identity":{"methods":["password"],"password":"
      "{"user":{"domain": {"
      ""name":"%1"},"name": "%2","password": "%3"}}},"
      ""scope":{"project":{"name":"%4"}}}}")
              .arg(MAIN_USER)
              .arg(IAM_USER)
              .arg(IAM_PASSWORD)
              .arg(SERVER_ID);
  
      //发送请求
      manager->post(request, text.toUtf8());
  }

5.6 查询设备影子数据代码

(1)这是请求代码

 //查询设备属性
 void Widget::Get_device_properties()
 {
     //表示获取token
     function_select=0;
 ​
     QString requestUrl;
     QNetworkRequest request;
 ​
     //设置请求地址
     QUrl url;
 ​
     //获取token请求地址
     requestUrl = QString("https://iotda.%1.myhuaweicloud.com/v5/iot/%2/devices/%3/shadow")
                  .arg(SERVER_ID)
             .arg(PROJECT_ID)
             .arg(device_id);
 ​
     //设置数据提交格式
     request.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader, QVariant("application/json"));
 ​
     //设置token
     request.setRawHeader("X-Auth-Token",Token);
 ​
     //构造请求
     url.setUrl(requestUrl);
 ​
     request.setUrl(url);
 ​
     //发送请求
     manager->get(request);
 }
 ​
 //更新设备属性
 void Widget::on_pushButton_update_device_clicked()
 {
     Get_device_properties();
 }

(2)这是请求一次返回的JSON数据

 {
   "device_id": "6353a8163ec34a6d03c8dfe5_dev1",
   "shadow": [
     {
       "service_id": "temp",
       "desired": {
         "properties": null,
         "event_time": null
       },
       "reported": {
         "properties": {
           "temp": 45.6
         },
         "event_time": "20221024T013607Z"
       },
       "version": 49
     }
   ]
 }

5.7 界面设计最终效果

六、硬件部分

6.1 MQTT版本

注意:华为云、OneNet、腾讯IOT 等平台规定接入的MQTT协议版本必须是3.1.1 。

在BC26里,需要执行这行代码配置MQTT协议版本为3.1.1

 AT+QMTCFG="version",0,4

6.2 BC26上云配置代码

 #include "BC26.h"
 ​
 //BC26复位
 //引脚是PC0
 //高电平有效
 void BC26_Reset(void)
 {
     //开时钟
     RCC->APB2ENR|=1<<4;
 ​
     //配置GPIO口
     GPIOC->CRL&=0xFFFFFFF0;
     GPIOC->CRL|=0x00000003;
     
     //开始复位
     GPIOC->ODR|=1<<0;
     DelayMs(2000);
     GPIOC->ODR&=~(1<<0);
 }
 ​
 ​
 /*
 函数功能:向BC26模块发送指令
 函数参数:
                 char *cmd  发送的命令
               char *check_data 检测返回的数据
 返回值: 0表示成功 1表示失败
 */
 u8 BC26_SendCmd(char *cmd,char *check_data)
 {
    u16 i,j;
    for(i=0;i<5;i++) //测试的总次数
    {
       USART2_RX_FLAG=0;
       USART2_RX_CNT=0;
       memset(USART2_RX_BUFFER,0,sizeof(USART2_RX_BUFFER));
       USARTx_StringSend(USART2,cmd); //发送指令
       for(j=0;j<500;j++) //等待的时间(ms单位)
       {
           if(USART2_RX_FLAG)
           {
               USART2_RX_BUFFER[USART2_RX_CNT]='\0';
               if(strstr((char*)USART2_RX_BUFFER,check_data))
               {
                   return 0;
               }
               else break;
           }
           delay_ms(30); //一次的时间
       }
    }
    return 1;
 }
 ​
 ​
 ​
 ​
 //初始化BC26模块
 int BC26_Init(void)
 {
     if(BC26_SendCmd("AT\r\n","OK"))
     {
         USART1_Printf("BC26模块不存在.\r\n");
         return 1;
     }
     else 
     {
         USART1_Printf("BC26模块正常!\r\n");
     }
 ​
     if(BC26_SendCmd("AT+CIMI\r\n","OK"))
     {
         USART1_Printf("模块未插卡.\r\n");
         return 3;
     }
     else 
     {
         USART1_Printf("卡已经插好.\r\n");
     }
 ​
  
     if(BC26_SendCmd("AT+CGATT=1\r\n","OK"))
     {
         USART1_Printf("配置:网络激活失败.\r\n");
         return 3;
     }
     else 
     {
         USART1_Printf("配置:网络激活成功.\r\n");
     }
     
     if(BC26_SendCmd("AT+CGATT?\r\n","OK"))
     {
         USART1_Printf("状态:网络激活失败.\r\n");
         return 4;
     }
     else 
     {
         USART1_Printf("状态:网络激活成功.\r\n");
     }
     
     if(BC26_SendCmd("AT+CSQ\r\n","OK"))
     {
         USART1_Printf("查询信号质量失败.\r\n");
         return 5;
     }
     else 
     {
         USART1_Printf("信号质量:%s\r\n",USART2_RX_BUFFER);
     }
     
     
 //    if(BC26_SendCmd("AT+QGNSSC=1\r\n","OK"))
 //    {
 //        USART1_Printf("激活GPS定位失败.\r\n");
 //        return 6;
 //    }
 //    else 
 //    {
 //        USART1_Printf("激活GPS定位成功.\r\n");
 //    }
 //    
 //    if(BC26_SendCmd("AT+QGNSSAGPS=1\r\n","OK"))
 //    {
 //        USART1_Printf("开启AGPS定位失败.\r\n");
 //        return 6;
 //    }
 //    else 
 //    {
 //        USART1_Printf("开启AGPS定位成功.\r\n");
 //    }
 //    
 //    if(BC26_SendCmd("AT+CGPADDR=1\r\n","OK"))
 //    {
 //        USART1_Printf("激活GPRS场景失败.\r\n");
 //        return 7;
 //    }
 //    else 
 //    {
 //        USART1_Printf("激活GPRS场景成功.\r\n");
 //    }
 //    
 //    DelayMs(1000);
 //    DelayMs(1000);
     
     if(BC26_SendCmd("AT+CEREG?\r\n","+CEREG: 0,1"))
     {
         USART1_Printf("网络注册状态:失败.\r\n");
         return 9;
     }
     else 
     {
         USART1_Printf("网络注册状态:成功.\r\n");
     }
      
     return 0;
 }
 ​
 ​
 //发送使用的缓冲区
 char BC26_SEND_BUFF[500];
 ​
 //MQTT协议登录服务器
 int BC26_MQTT_Connect(void)
 {
     //1. 先关闭之前的连接
      USART1_Printf("正在关闭之前的连接...\r\n");
     BC26_SendCmd("AT+QMTCLOSE=0\r\n","OK");
     DelayMs(4000);
     
     //关闭服务
     BC26_SendCmd("AT+QMTCONN?\r\n","OK");
     DelayMs(4000);
     
     //2. 连接MQTT服务器
     USART1_Printf("正在连接MQTT服务器..\r\n");
     sprintf(BC26_SEND_BUFF,"AT+QMTOPEN=0,"%s",%s\r\n",MQTT_SERVER_ADDR,MQTT_SERVER_PORT);
     if(BC26_SendCmd(BC26_SEND_BUFF,"OK"))
     {
         USART1_Printf("MQTT服务器连接失败:%s\r\n",BC26_SEND_BUFF);
         return 1;
     }
     else 
     {
         USART1_Printf("MQTT服务器连接成功.\r\n");
     }
     DelayMs(3000);
     
     
     //3. 登录MQTT服务器
     USART1_Printf("正在登录MQTT服务器...\r\n");
     sprintf(BC26_SEND_BUFF,"AT+QMTCONN=0,"%s","%s","%s"\r\n",MQTT_CLIENT_ID,MQTT_USERNAME,MQTT_PASSWORD);
     if(BC26_SendCmd(BC26_SEND_BUFF,"OK"))
     {
         USART1_Printf("MQTT服务器登录失败:%s\r\n",BC26_SEND_BUFF);
         return 2;
     }
     else 
     {
         USART1_Printf("MQTT服务器登录成功.\r\n");
     }
     DelayMs(3000);
     
     //4. 订阅主题
     USART1_Printf("正在订阅主题...\r\n");
     sprintf(BC26_SEND_BUFF,"AT+QMTSUB=0,1,"%s",2\r\n",MQTT_TOPIC_SUB_GET);
     if(BC26_SendCmd(BC26_SEND_BUFF,"OK"))
     {
         USART1_Printf("MQTT主题订阅失败:%s\r\n",BC26_SEND_BUFF);
     }
     else 
     {
         USART1_Printf("MQTT主题订阅成功.\r\n");
     }
     return 0;
 }
 ​
 ​
 //MQTT发布主题
 int MQTT_PublishTheme(char *text)
 {
     char send_buf[3];
     sprintf(BC26_SEND_BUFF,"AT+QMTPUB=0,0,0,0,"%s"\r\n",MQTT_TOPIC_SUB_SET);
     if(BC26_SendCmd(BC26_SEND_BUFF,">"))
     {
         USART1_Printf("发布主题等待输入失败:%s\r\n",BC26_SEND_BUFF);
         return 1;
     }
     USARTx_StringSend(USART2,text);     //发送主题内容
     
     //发送结束符
     send_buf[0] = 0x1a;
     send_buf[1] = '\0';
     if(BC26_SendCmd(send_buf,"OK"))
     {
         USART1_Printf("发布主题内容失败:%s\r\n",BC26_SEND_BUFF);
         return 2; //发送结束符号
     }
     else
     {
         USART1_Printf("发布主题内容成功.\r\n");
     }
     
      USART1_Printf("发布主题内容:%s\r\n",text);
     return 0;
 }
 ​
 //MQTT响应应用层的属性请求
 int MQTT_SendAttribute(char *text,char *request_id)
 {
     char send_buf[3];
     sprintf(BC26_SEND_BUFF,"AT+QMTPUB=0,0,0,0,"%s%s"\r\n",MQTT_TOPIC_SUB_SET_RUN,request_id);
     if(BC26_SendCmd(BC26_SEND_BUFF,">"))
     {
         USART1_Printf("(响应)发布主题等待输入失败:%s\r\n",BC26_SEND_BUFF);
         return 1;
     }
     USARTx_StringSend(USART2,text);     //发送主题内容
     
     //发送结束符
     send_buf[0] = 0x1a;
     send_buf[1] = '\0';
     if(BC26_SendCmd(send_buf,"OK"))
     {
         USART1_Printf("(响应)发布主题内容失败:%s\r\n",BC26_SEND_BUFF);
         return 2; //发送结束符号
     }
     else
     {
         USART1_Printf("(响应)发布主题内容成功.\r\n");
     }
     
      USART1_Printf("(响应)发布主题内容:%s\r\n",text);
     return 0;
 }
 ​
 ​
 ​
 /*
 函数功能: 获取一次GPS经纬度数据
 函数参数:
         double *Longitude  :经度
         double *latitude   :纬度
 返回值: 0表示定位成功,1表示数据接收失败,2表示定位失败
 */
 u8 BC26_GetGPS_Data(double *Longitude,double *latitude)
 {
     /*1. 发送获取GPS数据的指令*/
     if(BC26_SendCmd("AT+QGNSSRD="NMEA/RMC"\r\n", "OK\r\n"))return 1;
     
     /*2. 对GPS数据进行解码*/
     if(GPS_GNRMC_Decoding((char *)USART2_RX_BUFFER,Longitude,latitude))return 2;
     
     //解码成功
     return 0; 
 }
 ​
 ​
 /*
 函数功能: 开启GPS功能
 返 回 值:0表示成功  1表示失败
 */
 u8 BC26_StartGPS(void)
 {
     //先判断GPS功能是否启动
     if(BC26_SendCmd("AT+QGNSSC?\r\n","+QGNSSC: 1")) 
     {
         //没有启动就启动GPS功能
         if(BC26_SendCmd("AT+QGNSSC=1\r\n","OK\r\n"))
         {
             USART1_Printf("开启GPS功能失败.\r\n");
             return 1;  //GPS功能启动失败
         }
         else
         {
             USART1_Printf("开启GPS功能成功.\r\n");
         }
     }
     return 0;
 }

6.3 MQTT 3.1协议介绍

地址: http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/os/mqtt-v3.1.1-os.html

 规范共分七章:
 第一章 - 介绍
 第二章 - MQTT控制包格式
 第三章 - MQTT控制包
 第四章 - 操作行为
 第五章 - 安全
 第六章 - 使用WebSocket进行网络传输
 第七章 - 一致性目标

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