本文介绍如何使用Paho提供的嵌入式C语言MQTT开源工程，将设备接入阿里云物联网平台，并进行消息收发。

前提条件

已在物联网平台控制台，对应实例下，创建产品和设备，并获取MQTT接入域名和设备证书信息（ProductKey、DeviceName和DeviceSecret）。具体操作，请参见：

准备开发环境

本示例使用Ubuntu 16.04-LTS作为开发环境。执行以下命令构建开发环境。

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential git sed cmake

下载C语言Paho MQTT库

执行以下命令，克隆C语言版本的Paho MQTT库。

git clone https://github.com/eclipse/paho.mqtt.embedded-c.git
说明 编写本Demo示例时，使用master分支， commit id为 29ab2aa29c5e47794284376d7f8386cfd54c3eed。

Paho嵌入式C工程提供了以下三个子项目：

  • MQTTPacket：提供MQTT数据包的序列化与反序列化，以及部分辅助函数。
  • MQTTClient：封装MQTTPacket生成的高级别C++客户端程序。
  • MQTTClient-C：封装MQTTPacket生成的高级别C客户端程序。

    MQTTClient-C中包含：

    ├── CMakeLists.txt
├── samples
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── FreeRTOS
│   └── linux
├── src
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── FreeRTOS
│   ├── MQTTClient.c
│   ├── MQTTClient.h
│   ├── cc3200
│   └── linux
└── test
    ├── CMakeLists.txt
    └── test1.c
    • samples目录提供FreeRTOS和Linux两个例程，分别支持FreeRTOS和Linux系统。
    • src目录提供MQTTClient的代码实现能力，以及用于移植到FreeRTOS、cc3200和Linux的网络驱动。

    了解Paho MQTT的更多API细节，可以查看MQTTClient.h。

接入物联网平台

  1. 单击打开aiot_mqtt_sign.c，复制阿里云提供的计算MQTT连接参数所需的源码，然后粘贴保存为本地的aiot_mqtt_sign.c文件。

    aiot_mqtt_sign.c文件定义了函数aiotMqttSign()，函数说明如下：

    • 原型： 
      int aiotMqttSign(const char *productKey, const char *deviceName, const char *deviceSecret,
                 char clientId[150], char username[65], char password[65]);
    • 功能：

      用于计算设备接入物联网平台的MQTT连接参数username、password和clientid。

    • 输入参数：
      参数 类型 说明
      productKey const char * 设备所属产品的ProductKey，该设备在物联网平台上的身份证书信息之一。
      deviceName const char * 设备名称，该设备在物联网平台上的身份证书信息之一。
      deviceSecret const char * 设备密钥，该设备在物联网平台上的身份证书信息之一。
    • 输出参数：
      参数 类型 说明
      username char * MQTT连接所需的用户名。
      password char * MQTT连接所需的密码。
      clientId char * MQTT客户端ID。
    • 返回码说明：
      返回码 说明
      0 成功
      -1 失败
  2. 添加实现设备接入物联网平台的程序文件。

    您需编写程序调用aiot_mqtt_sign.c中的aiotMqttSign()函数计算MQTT连接参数，实现接入物联网平台和通信。

    开发说明和示例代码如下：

    • 调用aiotMqttSign()接口，生成连接MQTT服务端的三个建连参数clientId、username和password。 
      #define EXAMPLE_PRODUCT_KEY            "a11xsrW****"
#define EXAMPLE_DEVICE_NAME            "paho_****"
#define EXAMPLE_DEVICE_SECRET       "Y877Bgo8X5owd3lcB5wWDjryNPoB****"

extern int aiotMqttSign(const char *productKey, const char *deviceName, const char *deviceSecret,
                        char clientId[150], char username[65], char password[65]);

/* invoke aiotMqttSign to generate mqtt connect parameters */
char clientId[150] = {0};
char username[65] = {0};
char password[65] = {0};

if ((rc = aiotMqttSign(EXAMPLE_PRODUCT_KEY, EXAMPLE_DEVICE_NAME, EXAMPLE_DEVICE_SECRET, clientId, username, password) < 0)) {
    printf("aiotMqttSign -%0x4x\n", -rc);
    return -1;
}
printf("clientid: %s\n", clientId);
printf("username: %s\n", username);
printf("password: %s\n", password);
    • 接入物联网平台。

      需配置以下内容：

      • 调用NetworkInit和NetworkConnect建立TCP连接。
      • 调用MQTTClientInit初始化MQTT客户端。
      • 配置MQTT建连参数结构体MQTTPacket_connectData。

      示例代码：

      /* network init and establish network to aliyun IoT platform */
NetworkInit(&n);
rc = NetworkConnect(&n, host, port);
printf("NetworkConnect %d\n", rc);

/* init mqtt client */
MQTTClientInit(&c, &n, 1000, buf, sizeof(buf), readbuf, sizeof(readbuf));

/* set the default message handler */
c.defaultMessageHandler = messageArrived;

/* set mqtt connect parameter */
MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;
data.willFlag = 0;
data.MQTTVersion = 3;
data.clientID.cstring = clientId;
data.username.cstring = username;
data.password.cstring = password;
data.keepAliveInterval = 60;
data.cleansession = 1;
printf("Connecting to %s %d\n", host, port);

rc = MQTTConnect(&c, &data);
printf("MQTTConnect %d, Connect aliyun IoT Cloud Success!\n", rc);
    • 发布消息。

      调用MQTTPublish()接口，向指定的自定义Topic发布自定义格式消息。

      通信Topic介绍，请参见什么是Topic。

      char *pubTopic = "/"EXAMPLE_PRODUCT_KEY"/"EXAMPLE_DEVICE_NAME"/user/update";
int cnt = 0;
unsigned int msgid = 0;
while (!toStop)
{
    MQTTYield(&c, 1000);    

    if (++cnt % 5 == 0) {
        MQTTMessage msg = {
            QOS1,
            0,
            0,
            0,
            "Hello world",
            strlen("Hello world"),
        };
        msg.id = ++msgid;
        rc = MQTTPublish(&c, pubTopic, &msg);
        printf("MQTTPublish %d, msgid %d\n", rc, msgid);
    }
}
    • 订阅Topic，获取云端下发的消息。 
      void messageArrived(MessageData* md)
{
    MQTTMessage* message = md->message;

    printf("%.*s\t", md->topicName->lenstring.len, md->topicName->lenstring.data);
    printf("%.*s\n", (int)message->payloadlen, (char*)message->payload);
}

char *subTopic = "/"EXAMPLE_PRODUCT_KEY"/"EXAMPLE_DEVICE_NAME"/user/get";

printf("Subscribing to %s\n", subTopic);
rc = MQTTSubscribe(&c, subTopic, 1, messageArrived);
printf("MQTTSubscribe %d\n", rc);

    关于设备、服务器和物联网平台的通信方式介绍，请参见通信方式概述。

  3. 将步骤1下载的aiot_mqtt_sign.c文件和步骤2编辑的文件放到../paho.mqtt.embedded-c/MQTTClient-C/samples/linux中，然后编译工程。

示例代码

使用Demo代码程序接入物联网平台。

  1. 下载Demo包，并解压缩。
    解压缩后，代码包里有以下两个文件：
    文件 说明
    aiot_mqtt_sign.c 该文件中的代码用于生成MQTT建连参数。aiot_c_demo.c运行时，会调用该文件中定义的aiotMqttSign()函数，计算出连接参数username、password和clientId。
    aiot_c_demo.c 该文件包含设备与物联网平台连接和通信的逻辑代码。
  2. 在aiot_c_demo.c中，将设备信息修改为您的设备信息。
    • 替换以下代码中EXAMPLE_PRODUCT_KEY、EXAMPLE_DEVICE_NAME和EXAMPLE_DEVICE_SECRET后的值为您的设备证书信息。
      #define EXAMPLE_PRODUCT_KEY            "产品ProductKey" 
#define EXAMPLE_DEVICE_NAME            "设备名称DeviceName" 
#define EXAMPLE_DEVICE_SECRET          "设备密钥DeviceSecret"
    • 修改代码char *host = EXAMPLE_PRODUCT_KEY".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"中的值为对应接入域名。

      公共实例和企业版实例接入域名的格式说明，请参见查看实例终端信息。

  3. 将aiot_mqtt_sign.c和已修改的aiot_c_demo.c文件放到Paho工程的目录../paho.mqtt.embedded-c/MQTTClient-C/samples/linux中。
  4. 编译工程，并运行程序。

    有两种方法可以编译出可执行的程序：

    • 使用CMake。
      1. 在/paho.mqtt.embedded-c/MQTTClient-C/samples/linux目录下的CMakeLists.txt文件中，增加aiot_c_demo.c和aiot_mqtt_sign.c。

        修改后的CMakeLists.txt文件内容如下。

        add_executable(
  stdoutsubc
  stdoutsub.c
)

add_executable(
  aiot_c_demo
  aiot_c_demo.c
  aiot_mqtt_sign.c
)

target_link_libraries(stdoutsubc paho-embed-mqtt3cc paho-embed-mqtt3c)
target_include_directories(stdoutsubc PRIVATE "../../src" "../../src/linux")
target_compile_definitions(stdoutsubc PRIVATE MQTTCLIENT_PLATFORM_HEADER=MQTTLinux.h)

target_link_libraries(aiot_c_demo paho-embed-mqtt3cc paho-embed-mqtt3c)
target_include_directories(aiot_c_demo PRIVATE "../../src" "../../src/linux")
target_compile_definitions(aiot_c_demo PRIVATE MQTTCLIENT_PLATFORM_HEADER=MQTTLinux.h)
      2. 回到/paho.mqtt.embedded-c目录，执行以下命令，完成编译。 
        mkdir build.paho
cd build.paho
cmake ..
make
      3. 编译完成后，在/paho.mqtt.embedded-c/build.paho目录下执行以下命令，运行程序。 
        ./MQTTClient-C/samples/linux/aiot_c_demo
    • 使用build.sh。
      1. 打开/paho.mqtt.embedded-c/MQTTClient-C/samples/linux目录下的build.sh文件。
      2. 将build.sh中的stdoutsub.c替换为aiot_mqtt_sign.c aiot_c_demo.c，-o stdoutsub替换为-o aiot_c_demo，然后保存build.sh。
      3. 修改完成后，在/paho.mqtt.embedded-c/MQTTClient-C/samples/linux目录下，执行命令./build.sh，完成编译。

        完成编译后，生成aiot_c_demo可执行文件。

      4. 执行命令./aiot_c_demo，运行程序。
    运行成功，接入物联网平台的本地日志如下： 
    clientid: paho_mqtt&a11xsrW****|timestamp=2524608000000,_v=sdk-c-1.0.0,securemode=3,signmethod=hmacsha256,lan=C|
username: paho_mqtt&a11xsrW****
password: 36E955DC3D9D012EF62C80657A29328B1CFAE6186C611A17DC7939FAB637****
NetworkConnect 0
Connecting to a11xsrW****.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com 443
MQTTConnect 0, Connect aliyun IoT Cloud Success!
Subscribing to /a11xsrW****/paho_mqtt/user/get
MQTTSubscribe 0
MQTTPublish 0, msgid 1
MQTTPublish 0, msgid 2
MQTTPublish 0, msgid 3
MQTTPublish 0, msgid 4
MQTTPublish 0, msgid 5
...

    登录物联网平台控制台，可查看设备状态和日志。

    • 选择设备管理 > 设备，可看到该设备的状态显示为在线。
    • 选择监控运维 > 日志服务，可查看云端运行日志和设备本地日志日志。详细内容，请参见云端运行日志、设备本地日志。

错误码

如果设备通过MQTT协议接入物联网平台失败，请根据错误码排查问题。服务端错误码说明，请参见错误排查。