MQTT接入使用樣本

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本文以C Link SDK中的Demo檔案./mqtt_basic_demo.c為例,介紹如何調用Link SDKAPI,MQTT協議的裝置接入物聯網平台並進行訊息收發。

背景資訊

MQTT接入的更多資訊,請參見概述

步驟一:初始化

  1. 添加標頭檔。

    #include "aiot_state_api.h"
    #include "aiot_sysdep_api.h"
    #include "aiot_mqtt_api.h"
  2. 配置底層依賴和日誌輸出。

        aiot_sysdep_set_portfile(&g_aiot_sysdep_portfile);
        aiot_state_set_logcb(demo_state_logcb);
  3. 調用aiot_mqtt_init,建立MQTT用戶端執行個體,並初始化預設參數。

        mqtt_handle = aiot_mqtt_init();
        if (mqtt_handle == NULL) {
            printf("aiot_mqtt_init failed\n");
            return -1;
        }

步驟二:配置功能

調用aiot_mqtt_setopt,配置以下功能。

  1. 配置串連參數

  2. 配置狀態監控和訊息回調

更多功能的配置項,請參見aiot_mqtt_option_t

  1. 配置串連參數

    • 範例程式碼:

          /* TODO: 替換為自己裝置的認證資訊。 */
          char *product_key       = "a18wP******";
          char *device_name       = "LightSwitch";
          char *device_secret     = "uwMTmVAMnGGHaAkqmeDY6cHxxB******";
          /* TODO: 替換為自己裝置的接入網域名稱。 */
          char  *mqtt_host = "iot-06z00ax1o******.mqtt.iothub.aliyuncs.com";
          ...
          ...
          /* 以下參數為可選,您可使用SDK檔案中預設內容。 */
          /* 配置MQTT伺服器位址。 */
          aiot_mqtt_setopt(mqtt_handle, AIOT_MQTTOPT_HOST, (void *)url);
          /* 配置MQTT伺服器連接埠。 */
          aiot_mqtt_setopt(mqtt_handle, AIOT_MQTTOPT_PORT, (void *)&port);
          /* 配置裝置ProductKey。 */
          aiot_mqtt_setopt(mqtt_handle, AIOT_MQTTOPT_PRODUCT_KEY, (void *)product_key);
          /* 配置裝置DeviceName。 */
          aiot_mqtt_setopt(mqtt_handle, AIOT_MQTTOPT_DEVICE_NAME, (void *)device_name);
          /* 配置裝置DeviceSecret。 */
          aiot_mqtt_setopt(mqtt_handle, AIOT_MQTTOPT_DEVICE_SECRET, (void *)device_secret);
          /* 配置網路連接的安全憑據。 */
          aiot_mqtt_setopt(mqtt_handle, AIOT_MQTTOPT_NETWORK_CRED, (void *)&cred);
                                                                  
    • 相關參數:

      參數

      樣本

      說明

      mqtt_host

      iot-06z00ax1o******.mqtt.iothub.aliyuncs.com

      product_key

      a18wP******

      裝置認證資訊。更多資訊,請參見擷取裝置認證資訊

      本常式的身份認證方式為一機一密。

      device_name

      LightSwitch

      device_secret

      uwMTmVAMnGGHaAkqmeDY6cHxxB******

    • MQTT保活說明:

      重要
      • 裝置端在保活時間間隔內,至少需要發送一次報文,包括ping請求。

      • 從物聯網平台發送CONNACK響應CONNECT訊息時,開始心跳計時。收到PUBLISH、SUBSCRIBE、PING或 PUBACK訊息時,會重設計時器。物聯網平台每隔30秒定時檢測一次裝置的保活心跳,裝置上線時間點距離最新定時檢測時間點的時間,是定時檢測的等待時間。定義最大逾時時間為:保活心跳時間*1.5+定時檢測的等待時間。超過最大逾時時間未收到裝置訊息,伺服器會自動中斷連線。

      C Link SDK具備保活能力,您可以設定以下配置項,自訂裝置串連的保活心跳。如果不配置,則取預設值。

      配置項

      預設值

      說明

      AIOT_MQTTOPT_HEARTBEAT_MAX_LOST

      2

      可容忍的心跳丟失閾值。即:心跳請求報文達到設定的次數後,發起重連。

      AIOT_MQTTOPT_HEARTBEAT_INTERVAL_MS

      25,000

      每次發起重連之間的間隔時間。單位毫秒, 取值範圍:1000~1,200,000。

      AIOT_MQTTOPT_KEEPALIVE_SEC

      1200

      可容忍的心跳丟失時間閾值。即:失去心跳後,設定的時間內,允許發起重連。單位秒,取值範圍:30~1,200。建議取值大於300。

  2. 配置狀態監控和訊息回調。

    1. 配置狀態監控回呼函數。

      • 範例程式碼:

         int main(int argc, char *argv[])
        {
            ...
            ...
            /* 配置MQTT預設訊息接收回呼函數。 */
            aiot_mqtt_setopt(mqtt_handle, AIOT_MQTTOPT_RECV_HANDLER, (void *)demo_mqtt_default_recv_handler);
            /* 配置MQTT事件回呼函數。 */
            aiot_mqtt_setopt(mqtt_handle, AIOT_MQTTOPT_EVENT_HANDLER, (void *)demo_mqtt_event_handler);
            ...
            ...
        }
                                      
      • 相關參數:

        配置項

        樣本值

        說明

        AIOT_MQTTOPT_RECV_HANDLER

        demo_mqtt_default_recv_handler

        當接收訊息時,根據該回呼函數定義的處理邏輯,執行對應的處理。

        AIOT_MQTTOPT_EVENT_HANDLER

        demo_mqtt_event_handler

        當裝置串連狀態發生變化時,根據該回呼函數定義的處理邏輯,執行對應的處理。

    2. 定義狀態監控的回呼函數。

      重要
      • 請勿將事件的處理邏輯,定義得過於耗時,以免阻塞收包線程。

      • 串連狀態的變化包括網路異常、自動重連已成功、已中斷連線等。

      • 如果要根據串連狀態的變化做應對處理,可在TODO處,按照需要修改代碼。

      /* MQTT事件回呼函數, 當網路連接、重連或斷開時,觸發該函數, 事件定義見core/aiot_mqtt_api.h。 */
      void demo_mqtt_event_handler(void *handle, const aiot_mqtt_event_t *event, void *userdata)
      {
          switch (event->type) {
              /* 調用了aiot_mqtt_connect()介面, 與MQTT伺服器建立串連。 */
              case AIOT_MQTTEVT_CONNECT: {
                  printf("AIOT_MQTTEVT_CONNECT\n");
                  /* TODO: 處理SDK建立串連成功, 不可在此調用耗時較長的阻塞函數。 */
              }
              break;
              /* SDK因網路狀況被動中斷連線後, 成功自動發起重連。 */
              case AIOT_MQTTEVT_RECONNECT: {
                  printf("AIOT_MQTTEVT_RECONNECT\n");
                  /* TODO: 處理SDK重連成功, 不可在此調用耗時較長的阻塞函數。 */
              }
              break;
              /* SDK因網路狀況被動斷開了串連, network底層讀寫失敗, heartbeat沒有按預期得到服務端心跳應答。 */
              case AIOT_MQTTEVT_DISCONNECT: {
                  char *cause = (event->data.disconnect == AIOT_MQTTDISCONNEVT_NETWORK_DISCONNECT) ? ("network disconnect") :
                                ("heartbeat disconnect");
                  printf("AIOT_MQTTEVT_DISCONNECT: %s\n", cause);
                  /* TODO: 處理SDK被動中斷連線, 不可在此調用耗時較長的阻塞函數。 */
              }
              break;
              default: {
              }
          }
      }
                                      
    3. 定義訊息接收的回呼函數。

      重要
      • 請勿將訊息的處理邏輯,定義得過於耗時,以免阻塞收包線程。

      • 如果您要根據接收的訊息做應對處理,可在TODO處,按照需要修改代碼。

      /* MQTT預設訊息處理回調, 當SDK從伺服器收到MQTT訊息時, 且您未設定對應回調的處理時,以下介面被調用。 */
      void demo_mqtt_default_recv_handler(void *handle, const aiot_mqtt_recv_t *packet, void *userdata)
      {
          switch (packet->type) {
              case AIOT_MQTTRECV_HEARTBEAT_RESPONSE: {
                  printf("heartbeat response\n");
                  /* TODO: 處理伺服器對心跳的回應, 一般不處理。 */
              }
              break;
              case AIOT_MQTTRECV_SUB_ACK: {
                  printf("suback, res: -0x%04X, packet id: %d, max qos: %d\n",
                         -packet->data.sub_ack.res, packet->data.sub_ack.packet_id, packet->data.sub_ack.max_qos);
                  /* TODO: 處理伺服器對訂閱請求的回應, 一般不處理。 */
              }
              break;
              case AIOT_MQTTRECV_PUB: {
                  printf("pub, qos: %d, topic: %.*s\n", packet->data.pub.qos, packet->data.pub.topic_len, packet->data.pub.topic);
                  printf("pub, payload: %.*s\n", packet->data.pub.payload_len, packet->data.pub.payload);
                  /* TODO: 處理伺服器下發的業務報文。 */
              }
              break;
              case AIOT_MQTTRECV_PUB_ACK: {
                  printf("puback, packet id: %d\n", packet->data.pub_ack.packet_id);
                  /* TODO: 處理伺服器對QoS=1上報訊息的回應, 一般不處理。 */
              }
              break;
              default: {
              }
          }
      }

步驟三:請求串連

調用aiot_mqtt_connect,根據配置串連的參數,向物聯網平台,發起串連認證請求。

/* 與伺服器建立MQTT串連。 */
    res = aiot_mqtt_connect(mqtt_handle);
    if (res < STATE_SUCCESS) {
        /* 嘗試建立串連失敗, 銷毀MQTT執行個體, 回收資源。 */
        aiot_mqtt_deinit(&mqtt_handle);
        printf("aiot_mqtt_connect failed: -0x%04X\n", -res);
        return -1;
    }

步驟四:開啟保活線程

調用aiot_mqtt_process,向伺服器發送心跳報文,使裝置保持長串連狀態,並重發QoS=1的未應答報文。

  1. 開啟保活線程。

        res = pthread_create(&g_mqtt_process_thread, NULL, demo_mqtt_process_thread, mqtt_handle);
        if (res < 0) {
            printf("pthread_create demo_mqtt_process_thread failed: %d\n", res);
            return -1;
        }
  2. 設定保活線程處理函數。

    void *demo_mqtt_process_thread(void *args)
    {
        int32_t res = STATE_SUCCESS;
        while (g_mqtt_process_thread_running) {
            res = aiot_mqtt_process(args);
            if (res == STATE_USER_INPUT_EXEC_DISABLED) {
                break;
            }
            sleep(1);
        }
        return NULL;
    }

步驟五:開啟接收線程

調用aiot_mqtt_recv,收取伺服器下發的MQTT訊息,根據訊息回呼函數,執行對應處理。在斷線時自動重連,根據事件回呼函數,執行對應處理。

  1. 開啟接收線程。

        res = pthread_create(&g_mqtt_recv_thread, NULL, demo_mqtt_recv_thread, mqtt_handle);
        if (res < 0) {
            printf("pthread_create demo_mqtt_recv_thread failed: %d\n", res);
            return -1;
        }
                                        
  2. 設定接收線程處理函數。

    void *demo_mqtt_recv_thread(void *args)
    {
        int32_t res = STATE_SUCCESS;
        while (g_mqtt_recv_thread_running) {
            res = aiot_mqtt_recv(args);
            if (res < STATE_SUCCESS) {
                if (res == STATE_USER_INPUT_EXEC_DISABLED) {
                    break;
                }
                sleep(1);
            }
        }
        return NULL;
    }

步驟六:訂閱Topic

調用aiot_mqtt_sub,訂閱指定Topic。

  • 範例程式碼:

        {
            char *sub_topic = "/a18wP******/LightSwitch/user/get";
            res = aiot_mqtt_sub(mqtt_handle, sub_topic, NULL, 1, NULL);
            if (res < 0) {
                printf("aiot_mqtt_sub failed, res: -0x%04X\n", -res);
                return -1;
            }
        }
    說明

    完成配置後,請刪除相關代碼兩邊的注釋符號。

  • 相關參數:

    參數

    樣本

    說明

    sub_topic

    /a18wP******/LightSwitch/user/get

    擁有訂閱許可權的Topic。

    • a18wP******為裝置的ProductKey。

    • LightSwitch為裝置的DeviceName。

    本樣本為預設的自訂Topic。

    裝置通過該Topic,可接收物聯網平台的訊息。

    關於Topic的更多資訊,請參見什麼是Topic

步驟七:發送訊息

調用aiot_mqtt_pub,向指定Topic發送訊息。

  • 範例程式碼:

         {
            char *pub_topic = "/a18wP******/LightSwitch/user/update";
            char *pub_payload = "{\"id\":\"1\",\"version\":\"1.0\",\"params\":{\"LightSwitch\":0}}";
            res = aiot_mqtt_pub(mqtt_handle, pub_topic, (uint8_t *)pub_payload, (uint32_t)strlen(pub_payload), 0);
            if (res < 0) {
                printf("aiot_mqtt_sub failed, res: -0x%04X\n", -res);
                return -1;
            }
        }
    說明

    完成配置後,請刪除相關代碼兩邊的注釋符號。

  • 相關參數:

    參數

    樣本

    說明

    pub_topic

    /a18wP******/LightSwitch/user/update

    擁有發布許可權的Topic。

    • a18wP******為裝置的ProductKey。

    • LightSwitch為裝置的DeviceName。

    裝置通過該Topic向物聯網平台發送訊息。

    關於Topic的更多資訊,請參見什麼是Topic

    pub_payload

    {\"id\":\"1\",\"version\":\"1.0\",\"params\":{\"LightSwitch\":0}}

    上報至物聯網平台的訊息內容。

    由於樣本訊息的Topic類型為自訂,因此資料格式可自訂。

    關於資料格式的更多資訊,請參見資料格式

裝置與物聯網平台建立MQTT通訊後,請確保通訊量不超過閾值

步驟八:中斷連線

說明

MQTT接入常應用於長串連的裝置,程式通常不會運行至此。

常式的主線程任務為配置參數並成功建立串連。串連建立後,主線程可進入休眠。

調用aiot_mqtt_disconnect,向物聯網平台發送中斷連線的報文,然後斷開網路連接。

    res = aiot_mqtt_disconnect(mqtt_handle);
    if (res < STATE_SUCCESS) {
        aiot_mqtt_deinit(&mqtt_handle);
        printf("aiot_mqtt_disconnect failed: -0x%04X\n", -res);
        return -1;
    }

步驟九:退出程式

調用aiot_mqtt_deinit,銷毀MQTT用戶端執行個體,釋放資源。

    res = aiot_mqtt_deinit(&mqtt_handle);
    if (res < STATE_SUCCESS) {
        printf("aiot_mqtt_deinit failed: -0x%04X\n", -res);
        return -1;
    }

後續步驟

  • 常式檔案配置完成後,需進行編譯,產生可執行檔./output/mqtt-basic-demo

    更多資訊,請參見編譯與運行

  • 關於運行結果的詳細說明,請參見作業記錄