模块学习4：（1）通过MQTT协议和电信云平台的通信（内附MQTT协议V3.1.1的原版和中文参考资料）

这里就不对MQTT协议本身作过多的讲解了，网上也有很多更加详细的对MQTT博文的讲解，当然更直接的就是参看协议文件。
这里直接贴一篇写的比较完整的博客和菜鸟教材对协议的讲解，可以参考学习。
菜鸟教程，MQTT协议入门
MQTT协议详解

之前买了一块超纬电子出的一款开发板，进行ESP8266、以太网、WiFi和MQTT协议连接云平台相关实验的学习。原本MQTT协议的源代码是一个比较大的的工程，适用于多个平台，所以在使用的时候实际上也只用了一部分功能，它对其进行了单独封装，所以可读性和适用性更强，所以我主要参看了这部分代码，实现了我的目的。实现我手上的开发板和电信云平台的交互功能！

MQTT工程包括这么多文件。

主函数

前面的联网，使用以太网或者WIFI都可以，具体过程这里就省略了。直接从连接后的代码开始，当初学习的代码，注释很详细。

switch(getSn_SR(SOCK_TCPS))                              //获取TCP链接端口的状态
{case SOCK_INIT:        if(Connect_flag==0){ ret1 = connect(SOCK_TCPS,ServerIP,ServerPort);   //链接服务器printf("%d.%d.%d.%d\r\n",ServerIP[0],ServerIP[1],ServerIP[2],ServerIP[3]);      //串口输出信息printf("ServerPort = %d\r\n",ServerPort);       //串口输出信息printf("连接服务器返回码：%d\r\n",ret1);       //串口输出信息}break;case SOCK_ESTABLISHED:                                           // Socket处于连接建立状态if(getSn_IR(SOCK_TCPS) & Sn_IR_CON)                    {printf("连接已建立\r\n"); MQTT_Buff_Init();                        //初始化接收,发送,命令数据的 缓冲区 以及各状态参数setSn_IR(SOCK_TCPS, Sn_IR_CON);                    // Sn_IR的CON位置1，通知W5500连接已建立Connect_flag = 1;                                     //链接标志=1}ret2 = recv(SOCK_TCPS,gDATABUF,DATA_BUF_SIZE);      //接收数据if(ret2 > 0){                                     //如果ret大于0，表示有数据来         memcpy(&MQTT_RxDataInPtr[2],gDATABUF,ret2);      //拷贝数据到接收缓冲区MQTT_RxDataInPtr[0] = ret2/256;                  //记录数据长度MQTT_RxDataInPtr[1] = ret2%256;                  //记录数据长度 MQTT_RxDataInPtr+=RBUFF_UNIT;                   //指针下移     if(MQTT_RxDataInPtr==MQTT_RxDataEndPtr)         //如果指针到缓冲区尾部了MQTT_RxDataInPtr = MQTT_RxDataBuf[0];           //指针归位到缓冲区开头}if(Connect_flag==1){     /*-------------------------------------------------------------*//*                     处理发送缓冲区数据                      *//*-------------------------------------------------------------*/if(MQTT_TxDataOutPtr != MQTT_TxDataInPtr){                //if成立的话，说明发送缓冲区有数据了//3种情况可进入if//第1种：0x10 连接报文//第2种：0x82 订阅报文，且ConnectPack_flag置位，表示连接报文成功//第3种：SubcribePack_flag置位，说明连接和订阅均成功，其他报文可发if((MQTT_TxDataOutPtr[2]==0x10)||((MQTT_TxDataOutPtr[2]==0x82)&&(ConnectPack_flag==1))||(SubcribePack_flag==1)){      printf("发送数据:0x%x\r\n",MQTT_TxDataOutPtr[2]);  //串口提示信息MQTT_TxData(MQTT_TxDataOutPtr);                       //发送数据MQTT_TxDataOutPtr += TBUFF_UNIT;                       //指针下移if(MQTT_TxDataOutPtr==MQTT_TxDataEndPtr)              //如果指针到缓冲区尾部了MQTT_TxDataOutPtr = MQTT_TxDataBuf[0];            //指针归位到缓冲区开头}               }/*-------------------------------------------------------------*//*                     处理接收缓冲区数据                      *//*-------------------------------------------------------------*/if(MQTT_RxDataOutPtr != MQTT_RxDataInPtr){  //if成立的话，说明接收缓冲区有数据了                                                     printf("接收到数据: \r\n");/*-----------------------------------------------------*//*                    处理CONNACK报文                  *//*-----------------------------------------------------*/             //if判断，如果一共接收了4个字节，第一个字节是0x20，表示收到的是CONNACK报文//接着我们要判断第4个字节，看看CONNECT报文是否成功if(MQTT_RxDataOutPtr[2]==0x20 && ConnectPack_flag == 0){                         switch(MQTT_RxDataOutPtr[5]){                   case 0x00 : printf("CONNECT报文成功\r\n");                            //串口输出信息    ConnectPack_flag = 1;                                        //CONNECT报文成功，订阅报文可发//             MQTT_Subscribe(S_TOPIC_NAME,1);                   //发送缓冲区添加订阅topic，等级1
//                                                          printf("new  MQTT_TxDataOutPtr[6]: %x\r\n", MQTT_TxDataOutPtr[6]);break;                                                       //跳出分支case 0x00                                              case 0x01 : printf("连接已拒绝，不支持的协议版本，准备重启\r\n");     //串口输出信息NVIC_SystemReset();                                             //重启break;                                                       //跳出分支case 0x01   case 0x02 : printf("连接已拒绝，不合格的客户端标识符，准备重启\r\n"); //串口输出信息NVIC_SystemReset();                                             //重启break;                                                       //跳出分支case 0x02 case 0x03 : printf("连接已拒绝，服务端不可用，准备重启\r\n");         //串口输出信息NVIC_SystemReset();                                           //重启break;                                                       //跳出分支case 0x03case 0x04 : printf("连接已拒绝，无效的用户名或密码，准备重启\r\n");   //串口输出信息NVIC_SystemReset();                                           //重启break;                                                       //跳出分支case 0x04case 0x05 : printf("连接已拒绝，未授权，准备重启\r\n");               //串口输出信息NVIC_SystemReset();                                             //重启break;                                                       //跳出分支case 0x05       default   : printf("连接已拒绝，未知状态，准备重启\r\n");             //串口输出信息 NVIC_SystemReset();                                          //重启break;                                                       //跳出分支case default                                }               }           //if判断，如果一共接收了5个字节，第一个字节是0x90，表示收到的是SUBACK报文//接着我们要判断订阅回复，看看是不是成功else if(MQTT_RxDataOutPtr[2]==0x90){ switch(MQTT_RxDataOutPtr[6]){                   case 0x00 :case 0x01 : printf("订阅成功+++\r\n");            //串口输出信息SubcribePack_flag = 1;                //SubcribePack_flag置1，表示订阅报文成功，其他报文可发送//TIM3_ENABLE_30S();                    //启动30s的PING定时器break;                                //跳出分支                                             default: printf("订阅失败，准备重启\r\n");  //串口输出信息 NVIC_SystemReset();                     //重启break;                                //跳出分支                              }                   }//if判断，如果一共接收了2个字节，第一个字节是0xD0，表示收到的是PINGRESP报文else if(MQTT_RxDataOutPtr[2]==0xD0){ printf("PING报文回复\r\n");    }   //if判断，如果第一个字节是0x30，表示收到的是服务器发来的推送数据//我们要提取控制命令else if(MQTT_RxDataOutPtr[2]==0x30){ printf("服务器等级0推送\r\n");               //串口输出信息 MQTT_DealPushdata_Qs0(MQTT_RxDataOutPtr);       //处理等级0推送数据}                                           MQTT_RxDataOutPtr += RBUFF_UNIT;                     //指针下移if(MQTT_RxDataOutPtr==MQTT_RxDataEndPtr)            //如果指针到缓冲区尾部了MQTT_RxDataOutPtr = MQTT_RxDataBuf[0];          //指针归位到缓冲区开头                        }//处理接收缓冲区数据的else if分支结尾                   /*-------------------------------------------------------------*//*                     处理命令缓冲区数据                      *//*-------------------------------------------------------------*/if(MQTT_CMDOutPtr != MQTT_CMDInPtr){                             //if成立的话，说明命令缓冲区有数据了 if(Upload_data_succeed == 0){Upload_data();printf("Upload_data succeed+++ \r\n");}printf("命令:%s\r\n",&MQTT_CMDOutPtr[2]); MQTT_CMDOutPtr += CBUFF_UNIT;                               //指针下移if(MQTT_CMDOutPtr==MQTT_CMDEndPtr)                          //如果指针到缓冲区尾部了MQTT_CMDOutPtr = MQTT_CMDBuf[0];                          //指针归位到缓冲区开头               }if(Upload_data_succeed == 0 && SubcribePack_flag == 1){Upload_data();Upload_data_succeed = 1;}}       break;
case SOCK_CLOSE_WAIT:                                                 // Socket处于等待关闭状态disconnect(SOCK_TCPS);   break;
case SOCK_CLOSED:                                                       // Socket处于关闭状态socket(SOCK_TCPS,Sn_MR_TCP,5000,0x00);       // 打开Socket0，打开一个本地端口                mqtt1_flag=0;NTP_Timeouttimer_Start=1;break;
}

下面是对应的功能函数，基本上是从原来的工程文件中提取出来的。

云平台的相关参数初始化

/*----------------------------------------------------------*/
/*函数名：云初始化参数，得到客户端ID，用户名和密码          */
/*参  数：无                                                */
/*返回值：无                                                */
/*----------------------------------------------------------*/
void IoT_Parameter_Init(void)
{   memset(ClientID,128,0);                           //客户端ID的缓冲区全部清零sprintf(ClientID,"%s",PROJECTID);                //构建客户端ID，并存入缓冲区ClientID_len = strlen(ClientID);                  //计算客户端ID的长度memset(Username,128,0);                           //用户名的缓冲区全部清零sprintf(Username,"%s",DEVICENAME);                    //构建用户名，并存入缓冲区Username_len = strlen(Username);                  //计算用户名的长度memset(Passward,128,0);                           //密码的缓冲区全部清零sprintf(Passward,"%s",DEVICESECRE);               //构建密码   Passward_len = strlen(Passward);                  //计算密码的长度memset(ServerName,128,0); sprintf((char*)ServerName,"chongqing-mqtt.ctwing.cn");  //构建服务器域名ServerPort = 1883;                                                   //服务器端口号1883printf("服 务 器：%s\r\n",ServerName); printf("客户端ID：%s\r\n",ClientID); printf("用 户 名：%s\r\n",Username);printf("密    码：%s\r\n",Passward);
}

连接服务器报文

/*----------------------------------------------------------*/
/*函数名：连接服务器报文                                    */
/*参  数：无                                                */
/*返回值：无                                                */
/*----------------------------------------------------------*/
void MQTT_ConectPack(void)
{   int temp,Remaining_len;Fixed_len = 1;                                                        //连接报文中，固定报头长度暂时先=1Variable_len = 10;                                                    //连接报文中，可变报头长度=10Payload_len = 2 + ClientID_len + 2 + Username_len + 2 + Passward_len; //连接报文中，负载长度      Remaining_len = Variable_len + Payload_len;                           //剩余长度=可变报头长度+负载长度temp_buff[0]=0x10;                       //固定报头第1个字节 ：固定0x01      do{                                      //循环处理固定报头中的剩余长度字节，字节量根据剩余字节的真实长度变化temp = Remaining_len%128;            //剩余长度取余128Remaining_len = Remaining_len/128;   //剩余长度取整128if(Remaining_len>0)                 temp |= 0x80;                    //按协议要求位7置位          temp_buff[Fixed_len] = temp;         //剩余长度字节记录一个数据Fixed_len++;                        //固定报头总长度+1    }while(Remaining_len>0);                 //如果Remaining_len>0的话，再次进入循环temp_buff[Fixed_len+0]=0x00;    //可变报头第1个字节 ：固定0x00             temp_buff[Fixed_len+1]=0x04;    //可变报头第2个字节 ：固定0x04temp_buff[Fixed_len+2]=0x4D;  //可变报头第3个字节 ：固定0x4Dtemp_buff[Fixed_len+3]=0x51;    //可变报头第4个字节 ：固定0x51temp_buff[Fixed_len+4]=0x54;    //可变报头第5个字节 ：固定0x54temp_buff[Fixed_len+5]=0x54;    //可变报头第6个字节 ：固定0x54temp_buff[Fixed_len+6]=0x04;    //可变报头第7个字节 ：固定0x04temp_buff[Fixed_len+7]=0xC2;    //可变报头第8个字节 ：使能用户名和密码校验，不使用遗嘱，不保留会话temp_buff[Fixed_len+8]=0x00;  //可变报头第9个字节 ：保活时间高字节 0x00temp_buff[Fixed_len+9]=0x64;  //可变报头第10个字节：保活时间高字节 0x64   100s/*     CLIENT_ID      */temp_buff[Fixed_len+10] = ClientID_len/256;                                            //客户端ID长度高字节temp_buff[Fixed_len+11] = ClientID_len%256;                                           //客户端ID长度低字节memcpy(&temp_buff[Fixed_len+12],ClientID,ClientID_len);                            //复制过来客户端ID字串   /*     用户名        */temp_buff[Fixed_len+12+ClientID_len] = Username_len/256;                             //用户名长度高字节temp_buff[Fixed_len+13+ClientID_len] = Username_len%256;                           //用户名长度低字节memcpy(&temp_buff[Fixed_len+14+ClientID_len],Username,Username_len);                //复制过来用户名字串 /*      密码        */temp_buff[Fixed_len+14+ClientID_len+Username_len] = Passward_len/256;               //密码长度高字节temp_buff[Fixed_len+15+ClientID_len+Username_len] = Passward_len%256;              //密码长度低字节memcpy(&temp_buff[Fixed_len+16+ClientID_len+Username_len],Passward,Passward_len);   //复制过来密码字串TxDataBuf_Deal(temp_buff, Fixed_len + Variable_len + Payload_len);                  //加入发送数据缓冲区
}

SUBSCRIBE订阅topic报文

/*----------------------------------------------------------*/
/*函数名：SUBSCRIBE订阅topic报文                            */
/*参  数：QoS：订阅等级                                     */
/*参  数：topic_name：订阅topic报文名称                     */
/*返回值：无                                                */
/*----------------------------------------------------------*/
void MQTT_Subscribe(char *topic_name, int QoS)
{   Fixed_len = 2;                              //SUBSCRIBE报文中，固定报头长度=2Variable_len = 2;                           //SUBSCRIBE报文中，可变报头长度=2    Payload_len = 2 + strlen(topic_name) + 1;   //计算有效负荷长度 = 2字节(topic_name长度)+ topic_name字符串的长度 + 1字节服务等级temp_buff[0]=0x82;                                    //第1个字节 ：固定0x82                      temp_buff[1]=Variable_len + Payload_len;              //第2个字节 ：可变报头+有效负荷的长度    temp_buff[2]=0x00;                                    //第3个字节 ：报文标识符高字节，固定使用0x00temp_buff[3]=0x01;                                    //第4个字节 ：报文标识符低字节，固定使用0x01temp_buff[4]=strlen(topic_name)/256;                  //第5个字节 ：topic_name长度高字节temp_buff[5]=strlen(topic_name)%256;                 //第6个字节 ：topic_name长度低字节memcpy(&temp_buff[6],topic_name,strlen(topic_name));  //第7个字节开始 ：复制过来topic_name字串       temp_buff[6+strlen(topic_name)]=QoS;                  //最后1个字节：订阅等级TxDataBuf_Deal(temp_buff, Fixed_len + Variable_len + Payload_len);  //加入发送数据缓冲区printf("存储订阅成功=================\r\n");
}

等级0 发布消息报文

/*----------------------------------------------------------*/
/*函数名：等级0 发布消息报文                                */
/*参  数：topic_name：topic名称                             */
/*参  数：data：数据                                        */
/*参  数：data_len：数据长度                                */
/*返回值：无                                                */
/*----------------------------------------------------------*/
void MQTT_PublishQs0(char *topic, char *data, int data_len)
{   int temp,Remaining_len;Fixed_len = 1;                              //固定报头长度暂时先等于：1字节Variable_len = 2 + strlen(topic);           //可变报头长度：2字节(topic长度)+ topic字符串的长度Payload_len = data_len;                     //有效负荷长度：就是data_lenRemaining_len = Variable_len + Payload_len; //剩余长度=可变报头长度+负载长度temp_buff[0]=0x30;                       //固定报头第1个字节 ：固定0x30       do{                                      //循环处理固定报头中的剩余长度字节，字节量根据剩余字节的真实长度变化temp = Remaining_len%128;            //剩余长度取余128Remaining_len = Remaining_len/128;   //剩余长度取整128if(Remaining_len>0)                 temp |= 0x80;                    //按协议要求位7置位          temp_buff[Fixed_len] = temp;         //剩余长度字节记录一个数据Fixed_len++;                        //固定报头总长度+1    }while(Remaining_len>0);                 //如果Remaining_len>0的话，再次进入循环temp_buff[Fixed_len+0]=strlen(topic)/256;                      //可变报头第1个字节     ：topic长度高字节temp_buff[Fixed_len+1]=strlen(topic)%256;                      //可变报头第2个字节     ：topic长度低字节memcpy(&temp_buff[Fixed_len+2],topic,strlen(topic));           //可变报头第3个字节开始 ：拷贝topic字符串   memcpy(&temp_buff[Fixed_len+2+strlen(topic)],data,data_len);   //有效负荷：拷贝data数据TxDataBuf_Deal(temp_buff, Fixed_len + Variable_len + Payload_len);  //加入发送数据缓冲区
}

处理服务器发来的等级0的推送

/*----------------------------------------------------------*/
/*函数名：处理服务器发来的等级0的推送                       */
/*参  数：redata：接收的数据                                */
/*返回值：无                                                */
/*----------------------------------------------------------*/
void MQTT_DealPushdata_Qs0(unsigned char *redata)
{int  re_len;                              //定义一个变量，存放接收的数据总长度int  pack_num;                         //定义一个变量，当多个推送一起过来时，保存推送的个数int  temp,temp_len;                    //定义一个变量，暂存数据int  totle_len;                        //定义一个变量，存放已经统计的推送的总数据量int  topic_len;                       //定义一个变量，存放推送中主题的长度int  cmd_len;                          //定义一个变量，存放推送中包含的命令数据的长度int  cmd_loca;                         //定义一个变量，存放推送中包含的命令的起始位置int  i;                                //定义一个变量，用于for循环int  local,multiplier;unsigned char tempbuff[RBUFF_UNIT];       //临时缓冲区unsigned char *data;                   //redata过来的时候，第一个字节是数据总量，data用于指向redata的第2个字节，真正的数据开始的地方re_len = redata[0]*256+redata[1];                               //获取接收的数据总长度        data = &redata[2];                                              //data指向redata的第2个字节，真正的数据开始的 pack_num = temp_len = totle_len = temp = 0;                       //各个变量清零local = 1;multiplier = 1;do{pack_num++;                                                 //开始循环统计推送的个数，每次循环推送的个数+1   do{temp = data[totle_len + local];   temp_len += (temp & 127) * multiplier;multiplier *= 128;local++;}while ((temp & 128) != 0);totle_len += (temp_len + local);                             //累计统计的总的推送的数据长度re_len -= (temp_len + local) ;                              //接收的数据总长度 减去 本次统计的推送的总长度      local = 1;multiplier = 1;temp_len = 0;}while(re_len!=0);                                           //如果接收的数据总长度等于0了，说明统计完毕了printf("本次接收了%d个推送数据\r\n",pack_num);//串口输出信息temp_len = totle_len = 0;                                        //各个变量清零local = 1;multiplier = 1;for(i=0;i<pack_num;i++){                                        //已经统计到了接收的推送个数，开始for循环，取出每个推送的数据        do{temp = data[totle_len + local];   temp_len += (temp & 127) * multiplier;multiplier *= 128;local++;}while ((temp & 128) != 0);                topic_len = data[local+totle_len]*256+data[local+1+totle_len] + 2;    //计算本次推送数据中主题占用的数据量cmd_len = temp_len-topic_len;                               //计算本次推送数据中命令数据占用的数据量cmd_loca = totle_len + local +  topic_len;                  //计算本次推送数据中命令数据开始的位置memcpy(tempbuff,&data[cmd_loca],cmd_len);                   //命令数据拷贝出来                       CMDBuf_Deal(tempbuff, cmd_len);                             //加入命令到缓冲区totle_len += (temp_len+local);                              //累计已经统计的推送的数据长度local = 1;multiplier = 1;temp_len = 0;}
}

PING报文，心跳包

/*----------------------------------------------------------*/
/*函数名：PING报文，心跳包                                  */
/*参  数：无                                                */
/*返回值：无                                                */
/*----------------------------------------------------------*/
void MQTT_PingREQ(void)
{temp_buff[0]=0xC0;              //第1个字节 ：固定0xC0                      temp_buff[1]=0x00;              //第2个字节 ：固定0x00 TxDataBuf_Deal(temp_buff, 2);   //加入数据到缓冲区

处理发送缓冲区

/*----------------------------------------------------------*/
/*函数名：处理发送缓冲区                                    */
/*参  数：data：数据                                        */
/*参  数：size：数据长度                                    */
/*返回值：无                                                */
/*----------------------------------------------------------*/
void TxDataBuf_Deal(unsigned char *data, int size)
{int i;memcpy(&MQTT_TxDataInPtr[2],data,size);      //拷贝数据到发送缓冲区    MQTT_TxDataInPtr[0] = size/256;              //记录数据长度MQTT_TxDataInPtr[1] = size%256;              //记录数据长度printf("MQTT_TxDataInPtr=");for(i = 0; i<size; i++){printf("%x ", MQTT_TxDataInPtr[i]);}MQTT_TxDataInPtr+=TBUFF_UNIT;                 //指针下移if(MQTT_TxDataInPtr==MQTT_TxDataEndPtr)      //如果指针到缓冲区尾部了MQTT_TxDataInPtr = MQTT_TxDataBuf[0];    //指针归位到缓冲区开头}

处理命令缓冲区

/*----------------------------------------------------------*/
/*函数名：处理命令缓冲区                                    */
/*参  数：data：数据                                        */
/*参  数：size：数据长度                                    */
/*返回值：无                                                */
/*----------------------------------------------------------*/
void CMDBuf_Deal(unsigned char *data, int size)
{memcpy(&MQTT_CMDInPtr[2],data,size);      //拷贝数据到命令缓冲区MQTT_CMDInPtr[0] = size/256;              //记录数据长度MQTT_CMDInPtr[1] = size%256;              //记录数据长度MQTT_CMDInPtr[size+2] = '\0';             //加入字符串结束符MQTT_CMDInPtr+=CBUFF_UNIT;                 //指针下移if(MQTT_CMDInPtr==MQTT_CMDEndPtr)         //如果指针到缓冲区尾部了MQTT_CMDInPtr = MQTT_CMDBuf[0];       //指针归位到缓冲区开头
}

总结

具体的功能代码可以根据自己的需要进行改写，如果需要相关学习源代码和学习视频可以私信我，对应的MQTT协议可在我的资源里面寻找！

模块学习4：（1）通过MQTT协议和电信云平台的通信（内附MQTT协议V3.1.1的原版和中文参考资料）相关推荐

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