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IO设备接入MQTT

ZLG致远电子 2023-09-28 08:26 次阅读

随着物联网的迅速发展,越来越多的IO设备需要与云平台进行通信,以实现远程监控和控制。本文将基于EsDA开发套件快速实现将IO设备接入MQTT的应用开发,帮助用户实现智能互联。

b417bde8-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.jpg  简介

在物联网应用中,接入IO设备是非常重要的一环。而MQTT作为轻量级的一种通信协议,被广泛应用于物联网领域。本文将介绍如何使用EPC6450-AWI开发板,以及图形化设计工具AWFlow Designer将IO设备接入MQTT,实现实时的数据传输和远程控制。


b41de84e-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.jpg  项目概述

MQTT是通过发布主题来上传消息,订阅相关的主题来接收消息。本文将通过对EPC6450-AWI核心板 上的IO设备执行数据采集和数据处理后,将数据以发布MQTT主题消息的形式进行上传;而MQTTX客户端以订阅相关主题来实时监控IO设备相关的数据,MQTTX客户端还可以以发布主题的形式对核心板进行远端控制和消息下发。

本文的IO设备主要是button按键和ADC数据采集,按键主要是interwetten与威廉的赔率体系 按下紧急按钮后上传紧急戒备的状态消息到云端,MQTTX客户端订阅紧急状态的主题就可以实时监控并显示相关状态。ADC数据采集是将采集到的数据与设定值对比,若大于设定值则发布数值过高报警的主题,MQTTX客户端订阅该主题就可以实时显示ADC数据采集的状态。本项目大概的逻辑处理可参考下图。

b423b666-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png
b41de84e-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.jpg  项目准备客户可阅读以下相关文章,对MQTT协议和IO设备在EsDA上的使用操作上可以有更多的了解:

  • 【EsDA应用】常用IO设备节点详解
  • EsDAMPC-ZC1入门(二)——LED控制
  • 基于EsDAMPC-ZC1快速实现——按键高级应用
  • EsDAMPC-ZC1应用——串口服务器(一)

1. 上位机准备

1.1 下载MQTTX在官网下载并安装MQTTX,一款开源跨平台MQTT协议的桌面客户端。在使用过程中不需要自行部署MQTT服务器,使用以下代理地址和端口号就能进行快速测试,MQTT代理地址:broker.emqx.io,端口号:1883(TCP);8883(SSL)。1.2 快速建立连接打开软件,点击左侧菜单栏的“+”按钮。如果页面为空,也可直接点击右侧的+ New Connection来快速设定新的客户端连接。

b42f9742-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png

在创建连接的页面上,需要设置连接服务器的相关信息,用户只需要填写Name(连接标识名称,客户随机设定即可),Client ID(客户端ID号,客户随机设定即可),Host(连接的服务器地址,因为不是自建服务器,所以使用公用的broker.emqx.io),Port(服务器对应的端口号1883)参数即可,设置成功后点击connect按钮,若网络无碍则等待连接成功即可。b436b25c-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png1.3 消息的订阅与发布
连接成功后,点击New Subscription按钮,在弹窗的Topic编辑框中填写客户需要订阅的主题名称,填写后点击Confirm确认,则订阅成功。b43d806e-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png若需要发布主题,则在下图中的发布主题编辑框中填写用户的发布主题名称,内容框中填写发布主题的内容。b4434206-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.pngMQTTX软件的更多使用操作,可以查看其官网进行阅读并学习。
2. 硬件准备

  • 在标有丝印为TF Card 的卡槽处,插入SD卡。
  • 在标有丝印为DUART的模块上,将TTL转USB串口模块的TX与板子丝印为RXD连接,TTL转USB串口模块的RX与板子丝印为TXD相连;并将串口模块的USB端口接入电脑
  • 在标有丝印为Type-C接口处,插上Type-C线,并将Type-C的USB端口插入电脑。
  • 在标有丝印为NET0或 NET1的网络接口处,插上网线头,另一端的网线头插在PC的网络接口处。

b44ae20e-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png

3. 网络搭建

打开串口调试助手检索并打开TTL转USB串口模块的设备端口号后,使用shell命令ip addr,查看网口的ip地址,根据下图可知,本文使用的网口设备ip地址是192.168.137.251。

b45226fe-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png因为AWFlow的mqtt节点是客户端节点,而访问的mqtt代理地址broker.emqx.io是需要流量的,所以需要通过PC电脑共享网络给开发板上网。配置PC上的以太网的IP与开发板的IP地址在同一局域网下。b458c6ee-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png将PC上的WLAN配置为共享给以太网。b4604b4e-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png在串口调试助手输入shell指令ping www.baidu.com,ping成功即开发板联网成功。

b4656976-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png


b41de84e-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.jpg  项目实施本项目业务主要分为三个部分:

  • MQTTX客户端:订阅核心板设备发布的主题,并发布对核心板控制和下发消息的主题;
  • 按键模块:报警按钮按下则触发报警状态,并发布报警的主题;
  • ADC采集模块:adc数据采集,若采集到的数值大于设定值则触发数值过高报警,并发布adc数值报警的主题。

1. 流图绘制

添加mqtt_in,fscript,log,adc,mqtt_out,button节点到画布中并连线如下图。

b470ca28-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png

2. 节点配置

双击mqtt_in节点,配置订阅的主题以及点击配置的铅笔图标对mqtt_config配置节点进行配置。

b476a5e2-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png

在mqtt_config配置节点中,可以只对主机地址,端口以及客户端id进行配置,如下图,因为本流图所有的mqtt_config节点配置值都相同,后面不再赘述。b47dea0a-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png

mqtt_in的消费者节点fscript的内容是对订阅主题的消息进行处理并输出,内容如下:

print("receive mqtt topic is "+msg.topic+'\n')rb = rbuffer_create(msg.payload, msg.payloadLength)f = "receive mqtt data is "msg.payload = f + rbuffer_read_string(rb)

双击adc节点,选择目标板对应丝印的ADC通道号。b482fa2c-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png

作为adc的消费者节点,fscript主要目的是对采集到的adc数值进行处理,因为本项目是数值过高报警,所以fscript的内容如下:

if (msg.payload > 2500){ print("adc data is high") msg.payload = "Collect data is high!\n" wbuffer_write_string(wb,msg.payload) output.payload = wbuffer_get_data(wb) output.payloadLength = len("Collect data is high!\n")}

接着双击adc排头的mqtt_out节点,编辑发布的MQTT主题,以及对mqtt_config进行配置。b488af30-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png双击button节点,选择目标板对应按键丝印的GPIO编号。b48e976a-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png

双击button的消费者节点fscript,本节点的主要内容是对button按键输出的数值进行处理后传递给mqtt_out节点,内容如下:

if (msg.payload == 'on' ){ print("button pressed") msg.payload = "Emergency button pressed!\n" wbuffer_write_string(wb,msg.payload) output.payload = wbuffer_get_data(wb) output.payloadLength = len("Emergency button pressed!\n")}else if(msg.payload == 'off') { print("button bounced")}

双击button按键排头的mqtt_out节点,对发布主题和mqtt_config进行配置。

b494e886-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png

3. 下载验证

基于上位机准备章节搭建好MQTTX客户端后对ADC_Status和Emergency_status的主题进行订阅,下载AWFlow流图到核心板中;进行按键按下和弹起等的操作以及adc数据采集的操作后,可以看到MQTTX客户端能接收到对应主题的消息,实现了对核心板的IO设备进行数据和状态等的实时监控。

b49b392a-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.pngMQTTX客户端发布zlgtest的主题,可以在核心板上的打印查看发布主题的消息内容如下,也可以根据客户端发布主题的消息对设备进行控制等操作。b4a23c7a-5d95-11ee-9788-92fbcf53809c.png根据上述实验可知,将IO设备接入MQTT后,即可实现对设备的监控和控制等能力,为用户带来了更好的使用体验。

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