使用RT-Thread通過MQTT連接華為物聯網平台實驗

硬件環境：

（1）開發板：ST官方的stm32wb55-st-nucleo開發板

（2）wifi模塊：esp8266

（3）溫濕度傳感器：DHT22

（4）單色oled屏：主控ssd1306，分辨率126x64

軟件環境：

（1）開發環境：Keil MDK v5.29

（2）RTOS：RT-Thread 4.0.3

實現目標：將溫度、濕度數據上報到華為雲物聯網平台。

 

一、准備工作

（1）安裝ENV工具，參見官方文檔《Env 用戶手冊》：

https://www.rt-thread.org/document/site/#

（2）安裝git下載最新的rt-thread源碼，可到github或碼雲gitee上下載：

git clone https://gitee.com/rtthread/rt-thread.git

（3）查看rt-thread源碼的bsp文件夾內已經適配了stm32wb55-st-nucleo開發板，進入“...\rt-thread\bsp\stm32\stm32wb55-st-nucleo”，打開env運行scons --dist將工程抽離成獨立工程（看個人習慣，喜歡一個項目一個工程文件夾就抽離一下）。

（4）先對工程文件進行編譯，看看有沒有錯誤，理論上官方默認狀態是無錯誤的。打開env再運行：

        pkgs --upgrade

        pkgs --update

        scons --target=mdk5

然后用keil打開工程，編譯0錯誤，0警告。准備工作完成。

二、獲取需要的軟件包

   rt-thread提供非常多的軟件包，主要任務就是怎么把軟件包利用起來。本次操作需要的軟件包：DHT22驅動、ESP8266驅動、MQTT軟件包、json軟件包，另外把oled屏驅動添加到工程。

1. 添加DHT22驅動

（1）DHT22與開發板連接，電源、地、數據就三根線，數據線我連接到開發板的GPIOB 9引腳上，需要查找一下GPIOB 9在rt-thread系統內對應的引腳號（打開drv_gpio.c文件，看到引腳列表pins[]可見對應編號為25），后面需要配置到menuconfig內。（注意：新版驅動去掉了pins[]列表，暫時不知道去哪里查找引腳對應的編號，可能需要在代碼內使用GET_PIN(B,9)獲取了）

（2）添加DHTxx驅動軟件包，工程目錄內打開env，執行menuconfig，開啟軟件包和例程，版本選擇最新，引腳號配置為25：

2. 添加oled顯示屏驅動

（1）在工程目錄內建立user_add_files文件夾，將后期用戶代碼都放在這個文件夾內。並在user_add_files文件夾內新建SConscript文件，內容如下（目的是scons時自動添加文件夾內的所有文件到工程）：

1.  
   import os
2.  
   from building import *
3.  
   objs = []
4.  
   cwd = GetCurrentDir()
5.  
   list = os.listdir(cwd)
6.  
    
7.  
   for item in list:
8.  
   if os.path.isfile(os.path.join(cwd, item, 'SConscript')):
9.  
   objs = objs + SConscript( os.path.join(item, 'SConscript'))
10.  
    Return( 'objs')

（2）在user_add_files文件夾內新建oled_ssd1306_drv文件夾並新建對應的SConscript文件， oled驅動文件放到oled_ssd1306_drv文件夾：

SConscript文件內容：

1.  
   from building import *
2.  
   cwd = GetCurrentDir()
3.  
   src = Glob( '*.c')
4.  
   CPPPATH = [cwd]
5.  
   group = DefineGroup( 'oled_ssd1306_drv', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)
6.  
   Return('group')

 

（3）使用scons --target=mdk5重新構建工程，發現oled驅動已添加到工程：

（4）在main.c中添加測試代碼：

1.  
   #include <rtthread.h>
2.  
   #include <rtdevice.h>
3.  
   #include <board.h>
4.  
   #include "oled.h"
5.  
   #include "dhtxx.h"
6.  
   /* defined the LED1 pin: PB5 */
7.  
   #define LED_G_PIN GET_PIN(B, 0)
8.  
   #define LED_R_PIN GET_PIN(B, 1)
9.  
   #define LED_B_PIN GET_PIN(B, 5)
10.  
    int main(void)
11.  
    {
12.  
    /* set LED0 pin mode to output */
13.  
    rt_pin_write(LED_R_PIN, PIN_LOW);
14.  
    rt_pin_write(LED_G_PIN, PIN_LOW);
15.  
    rt_pin_write(LED_B_PIN, PIN_LOW);
16.  
    rt_pin_mode(LED_R_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
17.  
    rt_pin_mode(LED_G_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
18.  
    rt_pin_mode(LED_B_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
19.  
    dht_device_t sensor = dht_create(PKG_USING_DHTXX_SAMPLE_PIN);
20.  
    oled_dev.display_on();
21.  
    char disp_str[50];
22.  
    for(;;)
23.  
    {
24.  
    rt_thread_mdelay( 3000);
25.  
    if(dht_read(sensor))
26.  
    {
27.  
    rt_int32_t temp = dht_get_temperature(sensor);
28.  
    rt_int32_t humi = dht_get_humidity(sensor);
29.  
    rt_kprintf( "Temp: %d, Humi: %d\n", temp, humi);
30.  
    rt_sprintf(disp_str, "Humi: %d.%d %%",humi/10,humi%10);
31.  
    oled_dev.show_string( 0,4,(unsigned char *)disp_str,16,1);
32.  
    rt_sprintf(disp_str, "Temp: %d.%d C",temp/10,temp%10);
33.  
    oled_dev.show_string( 0,24,(unsigned char *)disp_str,16,1);
34.  
    oled_dev.refresh();
35.  
    }
36.  
    else
37.  
    {
38.  
    rt_kprintf( "Read dht sensor failed.\n");
39.  
    rt_pin_write(LED_R_PIN, PIN_HIGH);
40.  
    }
41.  
    }
42.  
    return RT_EOK;
43.  
    }

編譯燒錄運行：

 3. 添加ESP8266 WIFI模塊驅動

（1）stm32wb55芯片有兩個串口（lpuart1和uart1，正好一個做控制台、一個連接wifi模塊，配置時注意區分，我將lpuart1作為控制台，uart1連接wifi），在menuconfig下面路徑找到esp8266，開啟並根據實際情況配置wifi密碼和串口號：

（2）保存 --> pkgs --update --> scons --target=mdk5

（3）keil打開工程 --> 編譯 --> 燒錄 --> 運行，打開串口工具，查看信息，已經可以發現wifi正常連接上了。

4. 添加MQTT軟件包，當時有4個MQTT軟件包可選，哪個好用不了解，暫時選擇my mqtt。

利用軟件包自帶的sample進行測試，直接編譯燒錄，控制台輸入mqtt_start:

根據打印信息，可以看出已與服務器連接；之后發布一個消息試試，內容為hello!，由於例程已訂閱的默認主題和發布的默認主題相同，所以如果MQTT運行正常則發布的內容會被原樣接收到，測試如下，說明my mqtt軟件包初步運行正常。

5.因為需要使用json串傳輸數據，所以添加json軟件包。

三、在華為物聯網平台上創建產品

注冊華為雲賬號，在華為物聯網平台上創建產品、建立產品模型、創建設備，具體過程及傳輸的json字符串格式參見官方指導文件《MQTT設備快速接入》文檔：

（https://support.huaweicloud.com/qs-iothub/iot_05_0006.html）

我的產品截圖：

模型定義截圖（只添加溫度和濕度兩個屬性）：

四、上傳溫度和濕度數據到華為雲

（1）根據my_mqtt軟件包自帶的sample例程的函數，稍作調整，用於上報數據，mqtt_start函數采用rtthread上電自動運行方式INIT_APP_EXPORT(mqtt_start)。

編寫數據上報函數（JSON串格式參見上面華為MQTT設備快速接入文檔）：

1.  
   /*
2.  
   * 函數名稱：user_humiture_send_to_server
3.  
   * 輸入參數：temp 溫度數據，單位0.1C
4.  
   * humi 濕度數據，單位0.1%
5.  
   * 返回數據：-1 發送失敗
6.  
   * 0 發送成功
7.  
   */
8.  
   int8_t user_humiture_send_to_server(int temp,int humi)
9.  
   {
10.  
    cJSON *root_prop;
11.  
    cJSON *root_serv;
12.  
    cJSON *array_serv;
13.  
    cJSON *root;
14.  
    char *cjson_str = NULL;
15.  
    //檢查mqtt連接狀態
16.  
    if(paho_mqtt_is_connected(&client) == 0) return -1;
17.  
    //生成json字符串
18.  
    root_prop = cJSON_CreateObject();
19.  
    cJSON_AddNumberToObject(root_prop, "humidity", (humi/10) + 0.1 * (humi%10));
20.  
    cJSON_AddNumberToObject(root_prop, "temperature", (temp/10) + 0.1 * (temp%10));
21.  
    //
22.  
    root_serv = cJSON_CreateObject();
23.  
    cJSON_AddStringToObject(root_serv, "service_id", "humiture");
24.  
    cJSON_AddItemToObject(root_serv, "properties", root_prop);
25.  
    cJSON_AddStringToObject(root_serv, "event_time", "NULL"); //"20201207T002920Z"
26.  
    //
27.  
    array_serv = cJSON_CreateArray();
28.  
    cJSON_AddItemToArray(array_serv,root_serv);
29.  
    //
30.  
    root = cJSON_CreateObject();
31.  
    cJSON_AddItemToObject(root, "services", array_serv);
32.  
    //發布數據
33.  
    cjson_str = cJSON_PrintUnformatted(root);
34.  
    mqtt_publish(cjson_str);
35.  
    //釋放內存
36.  
    cJSON_Delete(root);
37.  
    cJSON_free(cjson_str);
38.  
    return 0;
39.  
    }

 

（2）在main函數內調用數據上報函數，具體見后面我的實驗工程代碼，編譯燒寫運行程序；登錄華為雲查看設備狀態為在線，可見雲端已收到數據：

（3）數據上報華為雲初步測試成功，我的測試工程代碼：

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