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注：本学习笔记基于以下教程，实现**BearPi-HM_Nano开发板WiFi编程开发——MQTT连接华为IoT平台** >bearpi_hm_nano\applications\BearPi\BearPiHM_Nano\sample\D6_iot_cloud_oc\README.md # 一、开发环境、平台与硬件需求 本实验**软件开发环境**为VSCode，通过与Ubuntu系统远程连接映射工程文件，使用DevEco Device Tool插件在Windows中的VSCode进行编程、编译、烧录与调试。  **云平台**使用华为IoT平台。华为云物联网平台即华为设备接入服务（IoT Device Access），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。  **硬件**采用BearPi-HM_Nano开发板，并使用E53_IA1 智慧农业扩展板。  # 二、华为IoT平台API ## 2.1 初始化 ### 2.1.1 设备信息初始化 > void device_info_init(char *client_id, char * username, char *password); 说明：对与华为IoT平台对接的设备的有关信息进行初始化。相关信息的配置见 中说明。 **参数**|**描述** --|:--: client_id|设备ID username|用户名 password|密钥 | **返回** | **描述** | |0 | 成功 | |-1 | 获得设备信息失败 | |-2 | mqtt 客户端初始化失败 | ### 2.1.2 华为IoT平台 初始化 >int oc_mqtt_init(void); 华为IoT平台初始化函数，需要在使用 华为IoT平台 功能前调用。 | **参数** | **描述** | | :----- | :----- | |无 | 无 | | **返回** | **描述** | |0 | 成功 | |-1 | 获得设备信息失败 | |-2 | mqtt 客户端初始化失败 | ### 2.1.3 设置命令响应函数 > void oc_set_cmd_rsp_cb(void(*cmd_rsp_cb)(uint8_t *recv_data, size_t recv_size, uint8_t **resp_data, size_t *resp_size)); 设置命令响应回调函数。 | **参数** | **描述** | | :----- | :----- | |void(*cmd_rsp_cb)()|自定义回调函数| |recv_data | 接收到的数据 | |recv_size | 数据的长度 | |resp_data | 响应数据 | |resp_size | 响应数据的长度 | | **返回** | **描述** | |无 | 无 | ## 2.2 数据上报 ### 2.2.1 设备上报属性数据 > int oc_mqtt_profile_propertyreport(char *deviceid,oc_mqtt_profile_service_t *payload); 用于设备按产品模型中定义的格式将属性数据上报给平台。 | **参数** | **描述** | | :----- | :----- | |deviceid | 设备id | |payload | 要上传的消息 | | **返回** | **描述** | |0 | 上传成功 | |1 | 上传失败 | ### 2.2.2 将命令的执行结果返回给平台 > int oc_mqtt_profile_cmdresp(char *deviceid,oc_mqtt_profile_cmdresp_t *payload); 平台下发命令后，需要设备及时将命令的执行结果返回给平台，如果设备没回响应，平台会认为命令执行超时。 | **参数** | **描述** | | :----- | :----- | |deviceid | 设备id | |payload | 要上传的消息 | | **返回** | **描述** | |0 | 上传成功 | |1 | 上传失败 | *注：除此之外还有其他API，但这里不需要用到，故不介绍* # 三、华为IoT平台设备接入 ## 3.1 登录 设备接入华为云平台之前，需要在平台注册用户账号，华为云地址：/www.huaweicloud.com/> 在华为云首页单击产品，找到IoT物联网，单击设备接入IoTDA 并单击免费试用。   ## 3.2 创建产品 在设备接入页面点击基础版-详情  可看到总览界面，展示了华为云平台接入的协议与域名信息，根据需要选取MQTT通讯必要的信息备用。  接入协议（端口号）：MQTT 1883 域名：a1619a8401.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com 选中侧边栏产品页，单击右上角“创建产品”  在页面中选中所属资源空间，并且按要求填写产品名称，选中MQTT协议，数据格式为JSON，并填写厂商名称，在下方模型定义栏中选择所属行业以及添加设备类型，并单击右下角“确定”如图：  创建完成后，在产品页会自动生成刚刚创建的产品，单击“查看”可查看创建的具体信息。  单击产品详情页自定义模型，在弹出页面中添加服务 服务ID：`Agriculture`(必须一致) 服务类型：`Senser`(可自定义)  在“Agriculture”的右侧菜单中点击“添加属性”填写相关信息“Temperature”，“Humidity”，“Luminance”，“LightStatus”，“MotorStatus”。       在“Agriculture”的右侧菜单中点击“添加命令”填写相关信息。  命令名称：`Agriculture_Control_light` 参数名称：`Light` 数据类型：`string` 长度：`3` 枚举值：`ON,OFF`  命令名称：`Agriculture_Control_Motor` 参数名称：`Motor` 数据类型：`string` 长度：`3` 枚举值：`ON,OFF`  ### 3.3 注册设备 在产品详情页点击“在线调试”，再点击“新增测试设备”。 选择设备类型为真实设备，设置设备名称为 *Agriculture_Device*（可自定义），设置设备标识码（可自定义），如 *123456789*，设备注册方式默认不加密，点击确定。  注意记录下设备ID和设备密钥  注册完成后，在设备页面单击“所有设备”，即可看到新建的设备，同时设备处于未激活状态  通过华为云设备接入提供的[MQTT ClientId生成工具](https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/)获取CLIENT_ID、USERNAME、PASSWORD。 输入上面记录的设备ID和设备密钥，点击Generate，保存生成的CLIENT_ID、USERNAME、PASSWORD。  # 四、软件设计 >基于例程代码bearpi_hm_nano\applications\BearPi\BearPi_HM_Nano\sample\D6_iot_cloud_oc\iot_cloud_oc_sample.c ## 4.1 创建消息队列和任务 本实验设备端数据上报以及命令下发到设备端需要借助消息队列。即设备端要上报的数据打包成消息放入消息队列，而云平台下发的命令数据包也放入消息队列。 ```c mid_MsgQueue = osMessageQueueNew(MSGQUEUE_OBJECTS, 10, NULL);//添加消息队列 if (mid_MsgQueue == NULL) { printf("Falied to create Message Queue!\n"); } ``` 创建两个任务`task_main_entry()`与`task_sensor_entry()`。 ```c osThreadAttr_t attr; attr.name = "task_main_entry"; attr.attr_bits = 0U; attr.cb_mem = NULL; attr.cb_size = 0U; attr.stack_mem = NULL; attr.stack_size = 10240; attr.priority = 24; if (osThreadNew((osThreadFunc_t)task_main_entry, NULL, &attr) == NULL) { printf("Falied to create task_main_entry!\n"); } attr.stack_size = 2048; attr.priority = 25; attr.name = "task_sensor_entry"; if (osThreadNew((osThreadFunc_t)task_sensor_entry, NULL, &attr) == NULL) { printf("Falied to create task_sensor_entry!\n"); } ``` ## 4.2 主任务task_main_entry()实现 `task_main_entry()`为主任务，负责实现设备连接平台，以及获取队列中的消息，实现数据上报以及命令解析。 任务实现代码如下： ```c static int task_main_entry(void) { app_msg_t *app_msg; //连接wifi uint32_t ret = WifiConnect(SELECT_WIFI_SSID,SELECT_WIFI_PASSWORD);//需要在同一个局域网中 //设备信息初始化 device_info_init(CLIENT_ID, USERNAME, PASSWORD); //初始化oc_mqtt oc_mqtt_init(); //华为IoT平台初始化 oc_set_cmd_rsp_cb(oc_cmd_rsp_cb); while (1) { app_msg = NULL; //获取队列中的消息 (void)osMessageQueueGet(mid_MsgQueue, (void **)&app_msg, NULL, 0U); if (NULL != app_msg) { switch (app_msg->msg_type)//判断消息类型 { case en_msg_cmd://若为cmd(命令)消息 deal_cmd_msg(&app_msg->msg.cmd); break; case en_msg_report://若为report(上报)消息 deal_report_msg(&app_msg->msg.report); break; default: break; } free(app_msg); } } return 0; } ``` >1.连接平台包括连接Wifi、设备信息初始化以及华为IoT平台初始化。 ```c //连接wifi uint32_t ret = WifiConnect(SELECT_WIFI_SSID,SELECT_WIFI_PASSWORD);//需要在同一个局域网中 //设备信息初始化 device_info_init(CLIENT_ID, USERNAME, PASSWORD); //初始化oc_mqtt oc_mqtt_init(); //华为IoT平台初始化 oc_set_cmd_rsp_cb(oc_cmd_rsp_cb); ``` >>其中 （1）`WifiConnect(SELECT_WIFI_SSID,SELECT_WIFI_PASSWORD)`的两个参数为wifi的SSID以及密码。注意这里配置的wifi为设备端连接的wifi，需要与登录华为IoT平台的PC端连接的wifi保持一致，即保证处于同一个局域网中。 （2）`device_info_init(CLIENT_ID, USERNAME, PASSWORD)`的三个参数即为**3.3节**中生成的CLIENT_ID、USERNAME、PASSWORD。 （3）`oc_set_cmd_rsp_cb(oc_cmd_rsp_cb)`的参数为自定义的命令响应回调函数。当云平台下发命令时，会回调`oc_cmd_rsp_cb`函数，在其中将下发的数据打包成命令型消息并放入消息队列中。 >>>`oc_cmd_rsp_cb`函数实现如下: ```c void oc_cmd_rsp_cb(uint8_t *recv_data, size_t recv_size, uint8_t **resp_data, size_t *resp_size) { app_msg_t *app_msg; int ret = 0; app_msg = malloc(sizeof(app_msg_t)); app_msg->msg_type = en_msg_cmd; app_msg->msg.cmd.payload = (char *)recv_data; printf("recv data is %.*s\n", recv_size, recv_data); ret = osMessageQueuePut(mid_MsgQueue, &app_msg, 0U, 0U); if (ret != 0) { free(recv_data); } *resp_data = NULL; *resp_size = 0; } ``` >2.在任务主循环中，等待并获取消息队列中的信息，当队列有消息时，判断消息类型。若为命令型消息（来自云平台的命令下发），则调用`deal_cmd_msg(&app_msg->msg.cmd)`进行命令解析；若为上报型消息（来自设备端的传感器任务），则调用`deal_report_msg(&app_msg->msg.report)`进行数据上报。 ## 4.3 数据上报 当需要上报数据时，需要先进行json数据拼装，然后通过`oc_mqtt_profile_propertyreport`上报数据。代码示例如下： ```c /// REPORT DEAL 上报消息处理函数 static void deal_report_msg(report_t *report) { oc_mqtt_profile_service_t service; oc_mqtt_profile_kv_t temperature; oc_mqtt_profile_kv_t humidity; oc_mqtt_profile_kv_t luminance; oc_mqtt_profile_kv_t led; oc_mqtt_profile_kv_t motor; //json数据拼装 service.event_time = NULL; service.service_id = "Agriculture";//在华为云设备接入中创建的产品BearPi_HM_Nano中创建的服务Agriculture service.service_property = &temperature;//属性名称（属性的第一个为temperature） service.nxt = NULL; temperature.key = "Temperature"; temperature.value = &report->temp; temperature.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_INT; temperature.nxt = &humidity;//nxt 下一个属性 humidity.key = "Humidity"; humidity.value = &report->hum; humidity.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_INT; humidity.nxt = &luminance; luminance.key = "Luminance"; luminance.value = &report->lum; luminance.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_INT; luminance.nxt = &led; led.key = "LightStatus"; led.value = g_app_cb.led ? "ON" : "OFF"; led.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_STRING; led.nxt = &motor; motor.key = "MotorStatus"; motor.value = g_app_cb.motor ? "ON" : "OFF"; motor.type = EN_OC_MQTT_PROFILE_VALUE_STRING; motor.nxt = NULL; oc_mqtt_profile_propertyreport(USERNAME, &service);//mqtt数据上报 return; } ``` ## 4.4 命令解析 由**3.2节**知，当设备接收到华为IoT平台下发的命令后会将命令数据发送到队列中，task_main_entry函数中读取队列数据并调用deal_cmd_msg函数进行处理。 命令解析函数`deal_cmd_msg()`首先进行json数据（也就是华为IoT平台下发的命令数据）解析，根据解析得到的指令进行灯、电机的开关处理，并调用`oc_mqtt_profile_cmdresp`向平台响应，表达命令执行成功（由于命令并未设置响应参数，故这里响应数据为空）。 代码示例如下： ```c /// COMMAND DEAL 命令消息处理函数，作json解析与灯、电机的开关处理 #include static void deal_cmd_msg(cmd_t *cmd) { cJSON *obj_root; cJSON *obj_cmdname; cJSON *obj_paras; cJSON *obj_para; int cmdret = 1; oc_mqtt_profile_cmdresp_t cmdresp; obj_root = cJSON_Parse(cmd->payload); if (NULL == obj_root) { goto EXIT_JSONPARSE; } obj_cmdname = cJSON_GetObjectItem(obj_root, "command_name"); if (NULL == obj_cmdname) { goto EXIT_CMDOBJ; } if (0 == strcmp(cJSON_GetStringValue(obj_cmdname), "Agriculture_Control_light")) { obj_paras = cJSON_GetObjectItem(obj_root, "paras"); if (NULL == obj_paras) { goto EXIT_OBJPARAS; } obj_para = cJSON_GetObjectItem(obj_paras, "Light"); if (NULL == obj_para) { goto EXIT_OBJPARA; } /// operate the LED here if (0 == strcmp(cJSON_GetStringValue(obj_para), "ON")) { g_app_cb.led = 1; Light_StatusSet(ON); printf("Light On!"); } else { g_app_cb.led = 0; Light_StatusSet(OFF); printf("Light Off!"); } cmdret = 0; } else if (0 == strcmp(cJSON_GetStringValue(obj_cmdname), "Agriculture_Control_Motor")) { obj_paras = cJSON_GetObjectItem(obj_root, "Paras"); if (NULL == obj_paras) { goto EXIT_OBJPARAS; } obj_para = cJSON_GetObjectItem(obj_paras, "Motor"); if (NULL == obj_para) { goto EXIT_OBJPARA; } /// operate the Motor here if (0 == strcmp(cJSON_GetStringValue(obj_para), "ON")) { g_app_cb.motor = 1; Motor_StatusSet(ON); printf("Motor On!"); } else { g_app_cb.motor = 0; Motor_StatusSet(OFF); printf("Motor Off!"); } cmdret = 0; } EXIT_OBJPARA: EXIT_OBJPARAS: EXIT_CMDOBJ: cJSON_Delete(obj_root); EXIT_JSONPARSE: /// do the response cmdresp.paras = NULL; cmdresp.request_id = cmd->request_id; cmdresp.ret_code = cmdret; cmdresp.ret_name = NULL; (void)oc_mqtt_profile_cmdresp(NULL, &cmdresp); return; } ``` ## 4.5 传感器任务task_sensor_entry()实现 `task_sensor_entry()`为传感器任务，负责传感器初始化，以及读取传感器数据、并将传感器数据打包成消息放入消息队列中。 代码实现如下： ```c tatic int task_sensor_entry(void) { app_msg_t *app_msg; E53_IA1_Data_TypeDef data; E53_IA1_Init();//传感器初始化 while (1) { E53_IA1_Read_Data(&data);//读取传感器数据 app_msg = malloc(sizeof(app_msg_t)); printf("SENSOR:lum:%.2f temp:%.2f hum:%.2f\r\n", data.Lux, data.Temperature, data.Humidity); if (NULL != app_msg) { app_msg->msg_type = en_msg_report;//消息类型为上报消息 app_msg->msg.report.hum = (int)data.Humidity; app_msg->msg.report.lum = (int)data.Lux; app_msg->msg.report.temp = (int)data.Temperature; if (0 != osMessageQueuePut(mid_MsgQueue, &app_msg, 0U, 0U))//将消息放入消息队列中 { free(app_msg); } } sleep(3); } return 0; } ``` # 五、编译、烧录与调试 ## 5.1 修改 BUILD.gn文件 修改 `applications\sample\BearPi\BearPi-HM_Nano`路径下 BUILD.gn 文件，指定 `oc_mqtt` 参与编译（即取消注释）。 ```r #"D1_iot_wifi_sta:wifi_sta", #"D2_iot_wifi_sta_connect:wifi_sta_connect", #"D3_iot_udp_client:udp_client", #"D4_iot_tcp_server:tcp_server", #"D5_iot_mqtt:iot_mqtt", "D6_iot_cloud_oc:oc_mqtt", #"D7_iot_cloud_onenet:onenet_mqtt", ``` ## 5.2 编译、烧录 通过`hpm dist`在终端处进行编译。  编译成功后，点击Upload进行烧录（借助DevEco Device Tool插件）。  烧录完成后，点击Monitor，并按下开发板的RESET按键，查看串口打印日志，可看到在连接到平台后，不断打印温湿度及光照强度等信息。  ```c --System Init--> --Wifi Init--> register wifi event succeed! callback function for wifi scan:0, 0 +NOTICE:SCANFINISH callback function for wifi scan:1, 7 WaitSacnResult:wait success[1]s ******************** no:001, ssid:RMWiFi , rssi: -37 no:002, ssid:GL-AX1800 , rssi: -52 no:003, ssid:GL-AX1800-132-Guest , rssi: -53 no:004, ssid:zdq , rssi: -72 no:005, ssid:HC5861B_1AD2 , rssi: -84 no:006, ssid:scut-student , rssi: -66 no:007, ssid:scut-student , rssi: -85 ******************** Select: 3 wireless, Waiting... +NOTICE:CONNECTED SENSOR:lum:32.50 temp:28.09 hum:58.37 WaitConnectResult:wait success[1]s WiFi connect succeed! begain to dhcp -- DHCP state:Inprogress --> -- DHCP state:Inprogress --> -- DHCP state:Inprogress --> SENSOR:lum:32.50 temp:28.10 hum:58.64 -- DHCP state:Inprogress --> -- DHCP state:Inprogress --> -- DHCP state:OK --> server : server_id : 192.168.9.1 mask : 255.255.255.0, 1 gw : 192.168.9.1 T0 : 43200 T1 : 21600 T2 : 37800 clients 1> : mac_idx mac addr state lease tries rto 0 681131d4046d 192.168.9.241 10 0 1 4 SENSOR:lum:32.50 temp:28.09 hum:58.03 SENSOR:lum:32.50 temp:28.12 hum:58.14 SENSOR:lum:32.50 temp:28.10 hum:57.76 SENSOR:lum:31.67 temp:28.12 hum:56.74 SENSOR:lum:32.50 temp:28.13 hum:56.13 SENSOR:lum:32.50 temp:28.12 hum:55.95 …… ``` ## 5.3 查看华为IoT平台数据上报信息以及命令下发 登录华为IoT平台，进入设备接入页面，点击左侧“设备-所有设备”，可看到之前注册的设备已处于“在线状态”。  点击设备右侧的“查看”，进入设备详情页面，可看到上报的数据。  在产品页面，点击“在线调试”，点击设备右侧的“调试”。  可看到这里显示上报的数据以及发送的命令。  点击右侧的“命令下发”，选择“服务”类型为Sensor，选择之前配置的“命令”，并设置枚举值。如选择`Agriculture_Control_light`，并设置为`ON`,点击“发送”。  可看到数据显示栏中显示命令发送成功。  同时设备上灯点亮。  同理，发送其他命令也可显示对应的现象（如灯开、灯光、电机开、电机关等）。 至此，实验成功。
