OpenHarmony Neptune开发板-MQTT连接华为IoT平台 原创 精华

前言：
之前有发过Neptune开发板-MQTT连接华为IoT平台文章，但发现写的程序有很大BUG，导致程序运行到开发板经常发生CPU异常（直接不能运行)和平台命令下发错误，在此和之前使用我写的程序发生问题的人说一句抱歉，本次我修改程序，解决了CPU异常（直接不能运行)和平台命令下发错误问题，并测试20~30分钟，确保稳定运行，并将一些遇到问题做相关介绍。

介绍：
本示例将演示如何在Neptune开发板上使用MQTT协议连接华为IoT平台,使用的是ATH20温湿度传感器模块与Neptune开发板
本示例实现AHT20温湿度数据上报华为IoT平台,IoT平台下发命令控制LED灯的开关
使用W800 SDK功能包中libemqtt来实现连接华为IoT平台

程序设计

一、MQTT初始化

void mqtt_init(mqtt_broker_handle_t* broker, const char* clientid);

初始化要连接到代理的信息

二、写入username与password

void mqtt_init_auth(mqtt_broker_handle_t* broker, const char* username, const char* password);

启用身份验证以连接到代理。

三、建立TCP连接

编写TCP连接函数,代码示例如下：

static int init_socket(mqtt_broker_handle_t *broker, const char *hostname, short port, int keepalive)
{
    int flag = 1;
    struct hostent *hp;

    // 创建套接字
    if((socket_id = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
        return -1;

    // 禁用Nagle算法
    if (setsockopt(socket_id, IPPROTO_TCP, 0x01, (char *)&flag, sizeof(flag)) < 0)
    {
        close_socket(&mqtt_broker);
        return -2;
    }

    // 查询主机IP启动
    hp = gethostbyname(hostname);
    if (hp == NULL )
    {
        close_socket(&mqtt_broker);
        return -2;
    }

    struct sockaddr_in socket_address;
    memset(&socket_address, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
    socket_address.sin_family = AF_INET;
    socket_address.sin_port = htons(port);
    memcpy(&(socket_address.sin_addr), hp->h_addr, hp->h_length);

    // 连接套接字
    if((connect(socket_id, (struct sockaddr *)&socket_address, sizeof(socket_address))) < 0)
    {
        close_socket(&mqtt_broker);
        return -1;
    }

    // MQTT stuffs
    mqtt_set_alive(broker, mqtt_keepalive);
    broker->socketid = socket_id;
    broker->mqttsend = send_packet;
    return 0;
}

四、建立MQTT连接

int mqtt_connect(mqtt_broker_handle_t* broker);

五、订阅MQTT

编写订阅MQTT主题函数,代码示例如下：

static int subscribe_topic(char *topic)//订阅主题
{
    unsigned short msg_id = 0, msg_id_rcv = 0;
    int packet_lengthgth = 0;
	int ret = -1;
 
    if(topic == NULL) {
        return -1;
    }
    
    ret = mqtt_subscribe(&mqtt_broker, topic, &msg_id);
	if( ret == -1 ) {
		close_socket(&mqtt_broker);
		return -1;
	}
    packet_lengthgth = read_packet(MQTT_DEMO_READ_TIME_SEC, MQTT_DEMO_READ_TIME_US);
    if(packet_lengthgth < 0)
    {
        printf("Error(%d) on read packet!\n", packet_lengthgth);
        close_socket(&mqtt_broker);
        return -1;
    }
 
    if(MQTTParseMessageType(pcaket_buffer) != MQTT_MSG_SUBACK)
    {
        printf("SUBACK expected!\n");
        close_socket(&mqtt_broker);
        return -2;
    }
 
    msg_id_rcv = mqtt_parse_msg_id(pcaket_buffer);
	if(msg_id != msg_id_rcv)
	{
		printf("%d message id was expected, but %d message id was found!\n", msg_id, msg_id_rcv);
        close_socket(&mqtt_broker);
        return -3;
	}
 
    return 0;
}

数据推送与解析

采用cJSON封包与解包(使用W800 SDK功能包中cJSON实现),共有两个封包(一个设备属性上报,一个命令应答上报),一个解包解析IoT平台命令,其他不过多赘述具体详见华为IoTDA 设备接入文档: 设备接入 IoTDA 文档

例如设备属性上报，代码示例如下:

/*************************打包发布请求*****************/
static int packPublishReq(char *jsonBuffer)
{
	cJSON *jsRet = NULL;
	cJSON *jsArray = NULL;
	int ackLen = 0;
	
	jsRet = cJSON_CreateObject();
	if(jsRet)
	{   
		jsArray = cJSON_CreateArray();
        cJSON_AddItemToObject(jsRet, "services", jsArray);
        {
            cJSON *arrayObj_1 = cJSON_CreateObject();
            cJSON_AddItemToArray(jsArray, arrayObj_1);
			cJSON_AddStringToObject(arrayObj_1, "service_id", "Temperature");

            cJSON *arrayObj_2 = cJSON_CreateObject();
            cJSON_AddItemToObject(arrayObj_1, "properties", arrayObj_2);
            cJSON_AddStringToObject(arrayObj_2, "temp", Temperature.temp);
            cJSON_AddStringToObject(arrayObj_2, "humi", Temperature.humi);
            cJSON_AddStringToObject(arrayObj_2, "led",  Temperature.ON_OFF);
            
            cJSON_AddStringToObject(arrayObj_1,"event_time", Temperature.timestamp);
        }
        char *databuf = cJSON_PrintUnformatted(jsRet);
		if(databuf) {
			if( jsonBuffer ) {
				ackLen = strlen(databuf);
				memcpy( jsonBuffer, databuf,ackLen);
			}
            tls_mem_free(databuf);
        }
        cJSON_Delete(jsRet); 
    }
    return ackLen;
}

数据应答(重点）

按照华为云IoT设备平台命令下发文档需要将
下行中的request_id={request_id} 复制到上行中，只有这样下行与上行request_id相同才能保证平台命令数据下发成功任务

下行 $oc/devices/{device_id}/sys/commands/request_id={request_id}

上行：$oc/devices/{device_id}/sys/commands/response/request_id={request_id}

这里展示一小段代码：

            len = mqtt_parse_pub_topic(pcaket_buffer, topic);    //接收平台下发的topic
	        topic[len] = '\0';
	        len = mqtt_parse_publish_msg(pcaket_buffer, &msg);
            strncpy(request_id,topic+63,47);                        
            sprintf(ACK_TOPIC,"%s%s",MQTT_DEMO_ACK_TOPIC,request_id);//复制request_id={request_id}

这里我出的问题就在->strncpy(request_id,topic+63,47);在我之前是topic+62 而且再我之前创建demo平台下发成功，就没想了，但在这几天测试时就发现这问题故说明。

CPU中断异常问题

由于定时器使用不当，导致CPU中断异常，致程序崩溃(以更改）

华为IoT平台配置

请参考：BearPi-HM_Nano开发板WiFi编程开发——MQTT连接华为IoT平台（Demo我以导出模型）
添加华为云IoT参数：(这只是示例，无法使用）

#define MQTT_DEMO_CLIENT_ID            "616268529fff74057ddd731b_202110101314_0_0_2021101006"                        //ID
#define MQTT_DEMO_DEVICE_ID            "616268529fff74057ddd731b_202110101314"
#define MQTT_DEMO_PASSWORD             "b6fd9631cd69eee9ce565a36564b93d26760a49ace05be96cbe9dfaab91f275d"
#define MQTT_DEMO_SUB_TOPIC            "$oc/devices/616268529fff74057ddd731b_202110101314/sys/commands/#"             //订阅主题
#define MQTT_DEMO_PUB_TOPIC            "$oc/devices/616268529fff74057ddd731b_202110101314/sys/properties/report"      //发布主题
#define MQTT_DEMO_ACK_TOPIC            "$oc/devices/616268529fff74057ddd731b_202110101314/sys/commands/response/"

在wifi_connecter.h修改wifi热点信息

示例代码编译烧录代码后，按下开发板的RESET按键:

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

在华为云平台设备详情页，单击“命令”，选择同步命令下发，选中创建的命令属性，单击“确定”，即可发送下发命令控制设备

总结：

现以解决经常发生CPU异常（直接不能运行)和平台命令下发错误，同时创建使用两个定时器，一个20秒上报AHT20数据，一个1分钟ping一次(用以保活),使之稳定运行,支持1.0版本与1.1版本。

注意：！！！需要将libemqtt.h下！！！

MQTT_CONF_USERNAME_LENGTH 修改为64
MQTT_CONF_PASSWORD_LENGTH 修改为64+8
clientid[50]修改为clientid[64]

相关说明：
本程序部分参考基于联盛德w600的mqtt客户端程序示例

具体代码和相关操作详见Gitee