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如何在鸿蒙系统中移植Paho-MQTT实现MQTT协议

百家 作者：51CTO技术栈 2020-10-23 18:54:26

MQTT 是当前最主流的物联网通信协议，需要物联网云平台，例如华为云、阿里云、移动 OneNET 都支持 MQTT。而 Hi3861则是一款专为 IoT 应用场景打造的芯片。


图片来自 Pexels


本节主要讲如何在鸿蒙系统中通过移植第 3 方软件包 Paho-MQTT 去实现 MQTT 协议功能，最后会给出测试验证。为后续的物联网项目打好基础。


友情预告，本节内容较多，源码也贴出来了，大家最好先看一遍，然后再操作一次。


相关源码已经打包上传，顺便上传了一个测试 OK 的固件，大家可以直接下载附件直接测试。解压后会得到 5 个压缩包，继续解压即可：

MQTT 介绍


MQTT 全称为 Message Queuing Telemetry Transport（消息队列遥测传输）是一种基于发布/订阅范式的二进制“轻量级”消息协议，由 IBM 公司发布。针对于网络受限和嵌入式设备而设计的一种数据传输协议。


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。


MQTT 模型如图所示：

更多 MQTT 协议的介绍见上篇文章：MQTT 协议开发入门。



移植 Paho-MQTT 软件包


下载 paho mqtt 软件包，添加到鸿蒙代码中


paho mqtt-c 是基于 C 语言实现的 MQTT 客户端，非常适合用在嵌入式设备上。


首先下载源码：
https://github.com/eclipse/paho.mqtt.embedded-c

下载之后解压，会得到这么一个文件夹：

我们在鸿蒙系统源码的 third_party 文件夹下创建一个 pahomqtt 文件夹，然后把解压后的所有文件都拷贝到 pahomqtt 文件夹下。


目录结构大致如下：

下一步，我们在 pahomqtt 文件夹下面新建 BUILD.gn 文件，用来构建编译。


其内容如下：
# Copyright (c) 2020 Huawei Device Co., Ltd.
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.

import("//build/lite/config/component/lite_component.gni")
import("//build/lite/ndk/ndk.gni")

config("pahomqtt_config") {
    include_dirs = [
        "MQTTPacket/src",
        "MQTTPacket/samples",
        "//vendor/hisi/hi3861/hi3861/third_party/lwip_sack/include",
        "//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0",
    ]
}


pahomqtt_sources = [
"MQTTPacket/samples/transport.c",
"MQTTPacket/src/MQTTConnectClient.c",
"MQTTPacket/src/MQTTConnectServer.c",
"MQTTPacket/src/MQTTDeserializePublish.c",
"MQTTPacket/src/MQTTFormat.c",
"MQTTPacket/src/MQTTPacket.c",
"MQTTPacket/src/MQTTSerializePublish.c",
"MQTTPacket/src/MQTTSubscribeClient.c",
"MQTTPacket/src/MQTTSubscribeServer.c",
"MQTTPacket/src/MQTTUnsubscribeClient.c",
"MQTTPacket/src/MQTTUnsubscribeServer.c",
]


lite_library("pahomqtt_static") {
    target_type = "static_library"
    sources = pahomqtt_sources
    public_configs = [ ":pahomqtt_config" ]
}

lite_library("pahomqtt_shared") {
    target_type = "shared_library"
    sources = pahomqtt_sources
    public_configs = [ ":pahomqtt_config" ]
}

ndk_lib("pahomqtt_ndk") {
    if (board_name != "hi3861v100") {
        lib_extension = ".so"
        deps = [
            ":pahomqtt_shared"
        ]
    } else {
        deps = [
            ":pahomqtt_static"
        ]
    }
    head_files = [
        "//third_party/pahomqtt"
    ]
}



让 hi3861编译的时候，编译 paho mqtt软件包


打开 vendor\hisi\hi3861\hi3861\BUILD.gn 文件。


在 lite_component("sdk") 中增加 "//third_party/pahomqtt:pahomqtt_static"。


修改后文件内容如下：

完成以上修改后，就可以开始编译了，然而很不幸的...你会发现好多编译报错。


不过没事，我们来一个一个解决。


移植，修改编译报错


打开 third_party\pahomqtt\MQTTPacket\samples\transport.c 文件，这个文件也是我们主要移植的文件，我们需要实现 socket 相关的操作，包括发送、接收数据。


其实移植就 3 步：


①首先我们导入几个头文件：

#include "lwip/ip_addr.h"
#include "lwip/netifapi.h"

#include "lwip/sockets.h"

②其次修改 transport_sendPacketBuffer 函数，内容修改后如下：
int transport_sendPacketBuffer(int sock, unsigned char* buf, int buflen)
{
    int rc = 0;
    rc = send(sock, buf, buflen, 0);
    return rc;
}


③后面编译的时候会报错说 close 函数不存在，我们修改 transport_close 函数，修改后内容如下：
int transport_close(int sock)
{
int rc;

    rc = shutdown(sock, SHUT_WR);
    rc = recv(sock, NULL, (size_t)0, 0);
    rc = lwip_close(sock);

    return rc;
}

④修改完 transport.c 文件后，大家编译的时候估计会遇到很多编译错误，都是某个局部变量未使用那种，大家可以修改就行。


类似于这样的，提示 buflen 未使用的错误，大家只需要在代码中随便写个buflen = buflen; 即可。

编写测试代码


测试代码比较好写。主要是 3 个文件，内容我都贴出来了：

①BUILD.gn 文件内容


# Copyright (c) 2020 Huawei Device Co., Ltd.
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.

static_library("mqtt_test_at") {
    sources = [
        "mqtt_test.c",
        "at_entry.c"
    ]

    include_dirs = [
        "//utils/native/lite/include",
        "//kernel/liteos_m/components/cmsis/2.0",
        "//base/iot_hardware/interfaces/kits/wifiiot_lite",
        "//vendor/hisi/hi3861/hi3861/third_party/lwip_sack/include",
        "//foundation/communication/interfaces/kits/wifi_lite/wifiservice",
        "//third_party/pahomqtt/MQTTPacket/src",
        "//third_party/pahomqtt/MQTTPacket/samples",
        "//vendor\hisi\hi3861\hi3861\components\at\src"
    ]
}

②at_entry.c 文件主要是注册了一个 AT 指令，后面大家可以使用  AT+MQTTTEST 指令来测试 MQTT 功能


代码内容如下：
#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"

#include <unistd.h>

#include <at.h>
#include <hi_at.h>

#include "hi_wifi_api.h"


#include "mqtt_test.h"


void mqtt_test_thread(void * argv)
{
    argv = argv;

    mqtt_test();

}

hi_u32 at_exe_mqtt_test_cmd(void)
{
    osThreadAttr_t attr;

    attr.name = "wifi_config_thread";
    attr.attr_bits = 0U;
    attr.cb_mem = NULL;
    attr.cb_size = 0U;
    attr.stack_mem = NULL;
    attr.stack_size = 4096;
    attr.priority = 36;

    if (osThreadNew((osThreadFunc_t)mqtt_test_thread, NULL, &attr) == NULL) {
        printf("[LedExample] Falied to create LedTask!\n");
    }

    AT_RESPONSE_OK;
    return HI_ERR_SUCCESS;
}

const at_cmd_func g_at_mqtt_func_tbl[] = {
    {"+MQTTTEST", 9, HI_NULL, HI_NULL, HI_NULL, (at_call_back_func)at_exe_mqtt_test_cmd},
};

void AtExampleEntry(void)
{
    hi_at_register_cmd(g_at_mqtt_func_tbl, sizeof(g_at_mqtt_func_tbl)/sizeof(g_at_mqtt_func_tbl[0]));
}

SYS_RUN(AtExampleEntry);

③mqtt_test.c 文件则是编写了一个简单的 MQTT 测试代码，具体代码讲解，后面会重新开一篇


其中测试用的 mqtt 服务器是我自己的服务器：106.13.62.194，大家也可以改成自己的，也可以直接用我个人的 mqtt 服务器。
#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"

#include <unistd.h>
#include "hi_wifi_api.h"
//#include "wifi_sta.h"
#include "lwip/ip_addr.h"
#include "lwip/netifapi.h"

#include "lwip/sockets.h"

#include "MQTTPacket.h"
#include "transport.h"

int toStop = 0;

int mqtt_connect(void)
{
    MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;
    int rc = 0;
    int mysock = 0;
    unsigned char buf[200];
    int buflen = sizeof(buf);
    int msgid = 1;
    MQTTString topicString = MQTTString_initializer;
    int req_qos = 0;
    char* payload = "hello HarmonyOS";
    int payloadlen = strlen(payload);
    int len = 0;
    char *host = "106.13.62.194";
    //char *host = "192.168.1.102";
    int port = 1883;


    mysock = transport_open(host, port);
    if(mysock < 0)
        return mysock;

    printf("Sending to hostname %s port %d\n", host, port);

    data.clientID.cstring = "me";
    data.keepAliveInterval = 20;
    data.cleansession = 1;
    data.username.cstring = "testuser";
    data.password.cstring = "testpassword";

    len = MQTTSerialize_connect(buf, buflen, &data);
    rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, buf, len);

    /* wait for connack */
    if (MQTTPacket_read(buf, buflen, transport_getdata) == CONNACK)
    {
        unsigned char sessionPresent, connack_rc;

        if (MQTTDeserialize_connack(&sessionPresent, &connack_rc, buf, buflen) != 1 || connack_rc != 0)
        {
            printf("Unable to connect, return code %d\n", connack_rc);
            goto exit;
        }
    }
    else
        goto exit;

    /* subscribe */
    topicString.cstring = "substopic";
    len = MQTTSerialize_subscribe(buf, buflen, 0, msgid, 1, &topicString, &req_qos);
    rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, buf, len);
    if (MQTTPacket_read(buf, buflen, transport_getdata) == SUBACK)  /* wait for suback */
    {
        unsigned short submsgid;
        int subcount;
        int granted_qos;

        rc = MQTTDeserialize_suback(&submsgid, 1, &subcount, &granted_qos, buf, buflen);
        if (granted_qos != 0)
        {
            printf("granted qos != 0, %d\n", granted_qos);
            goto exit;
        }
    }
    else
        goto exit;

    /* loop getting msgs on subscribed topic */
    topicString.cstring = "pubtopic";
    while (!toStop)
    {
        /* transport_getdata() has a built-in 1 second timeout,
        your mileage will vary */
        if (MQTTPacket_read(buf, buflen, transport_getdata) == PUBLISH)
        {
            unsigned char dup;
            int qos;
            unsigned char retained;
            unsigned short msgid;
            int payloadlen_in;
            unsigned char* payload_in;
            int rc;
            MQTTString receivedTopic;
            rc = MQTTDeserialize_publish(&dup, &qos, &retained, &msgid, &receivedTopic,
                    &payload_in, &payloadlen_in, buf, buflen);
            printf("message arrived %.*s\n", payloadlen_in, payload_in);

            rc = rc;
        }

        printf("publishing reading\n");
        len = MQTTSerialize_publish(buf, buflen, 0, 0, 0, 0, topicString, (unsigned char*)payload, payloadlen);
        rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, buf, len);
    }

    printf("disconnecting\n");
    len = MQTTSerialize_disconnect(buf, buflen);
    rc = transport_sendPacketBuffer(mysock, buf, len);
exit:
    transport_close(mysock);

    rc = rc;

    return 0;
}


void mqtt_test(void)
{
    mqtt_connect();
}


mqtt_test.h 文件内容：
#ifndef __MQTT_TEST_H__
#define __MQTT_TEST_H__

void mqtt_test(void);

#endif /* __MQTT_TEST_H__ */

到这里就完成了代码部分，可以开始编译了。


MQTT 实验


这里我们需要先下载一个 Windows 电脑端的 MQTT 客户端，这样我们就可以用电脑订阅开发板的 MQTT 主题信息了。


电脑版的 mqtt 客户端下载链接：
https://repo.eclipse.org/content/repositories/paho-releases/org/eclipse/paho/org.eclipse.paho.ui.app/1.1.1/

我们选择这一个：

弄完后打开软件，按图操作：

操作完后，我们把编译后程序烧写到开发板，输入如下串口指令，让开发板连接上网络，因为 MQTT 功能需要网络支持。


输入如下串口指令：

AT+STARTSTA                                                       开启STA模式

AT+CONN="12-203",,2,"07686582488"               连接到路由器，注意wifi热点名和密码用自己的

AT+DHCP=wlan0,1                                              获取IP地址

AT+IFCFG                                                             打印查看IP地址

串口指令的应答应该如下：

成功连接上路由器后，请确保路由器是可以上网的。然后我们输入我们的  MQTT 测试的 AT 指令：AT+MQTTTEST。


应该可以看到如下打印：
此时我们去查看 我们电脑端的 MQTT 客户端软件，可以看到右边已经有接收 MQTT 信息了，主题未 pubtopic，消息内容为 hello HarmonyOS ! 说明实验成功。

总结


这一次的内容比较多，其中总结起来就 4 步：

  • 添加第三方软件包 paho mqtt，关于如何添加第3方软件包，我之前有一篇文章已经讲了。可以参考：如何往鸿蒙系统源码中添加第三方软件包。

  • 移植 paho mqtt。

  • 编写测试代码，这里我们用的是注册 AT 指令的方式，方便大家使用AT指令测试。

  • 测试，这里用电脑装 mqtt 客户端程序，去验证。


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原文链接 https://www.ijiandao.com/2b/baijia/385620.html
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