北邮嵌入式实验_MQTT协议实验过程及代码说明

### 北邮嵌入式实验_MQTT协议实验过程及代码说明 #### 一、实验环境搭建 在开始实验之前，需要确保实验环境已经搭建完成。本次实验使用的是虚拟机Vmware12.5.7，并且安装了Ubuntu 17.10作为操作系统。为了实现MQTT协议的功能，还需要安装Broker服务，这里选择了mosquitto 1.4.12版本。 ##### 软件支撑 - **虚拟机**: Vmware 12.5.7 - **Linux版本**: Ubuntu 17.10 - **Broker**: mosquitto 1.4.12 (Linux version) ##### Linux下mosquitto安装方法 在Ubuntu中安装mosquitto可以通过以下命令来实现： 1. 打开终端。 2. 使用命令`sudo apt install snapd`来安装snap工具（如果尚未安装的话）。 3. 使用命令`snap install mosquitto`来通过snap安装mosquitto。 4. 或者直接使用命令`sudo apt install mosquitto`来通过apt安装mosquitto。 安装完成后，可以使用`mosquitto -v`命令来检查安装是否成功，并查看版本信息。 #### 二、通信过程介绍 MQTT协议是一种轻量级的消息发布/订阅模式的网络传输协议，它支持一对多的消息分发和应用之间的解耦。在本次实验中，我们通过以下步骤来实现MQTT的通信过程： 1. **启动Broker服务**：首先需要启动mosquitto服务。在终端中输入`mosquitto -v`，这将启动Broker并显示版本信息。 2. **运行订阅端**：在另一个终端窗口中，进入到`/paho.mqtt.c/build/output/samples`目录下，运行`./MQTTAsync_subscribe`来启动订阅端。 3. **运行发布端**：在第三个终端窗口中，同样进入到`/paho.mqtt.c/build/output/samples`目录下，运行`./MQTTClient_publish`来启动发布端。 4. **观察通信过程**：此时，发布端将向Broker发送消息，而订阅端将接收这些消息。通过观察终端输出的信息，可以看到消息是如何被订阅端接收到的。 #### 三、代码说明 本节将详细介绍实验中涉及的关键代码部分。 ##### 代码结构概述 实验所用的MQTT源码来自于GitHub上的`paho.mqtt.c-master`项目。此项目包含多个子文件夹，每个子文件夹都服务于特定的目的。其中，`src`文件夹是最核心的部分，包含了MQTT程序的主要实现代码。 - `src`文件夹包含了MQTT程序的主要实现代码。 - `Makefile`文件定义了如何编译源代码。 ##### 编译过程 在`src`文件夹所在目录中，执行`make`命令可以编译所有相关的源文件。编译完成后，会在当前目录下生成一个名为`build`的文件夹，其中包含了编译后的动态链接库和可执行程序。 - 动态链接库有四种类型：`paho-mqtt3a.so`（异步）、`paho-mqtt3as.so`（异步+加密）、`paho-mqtt3c.so`（同步）和`paho-mqtt3cs.so`（同步+加密）。 - 可执行程序也分为异步与同步两种模式，并进一步分为普通模式与加密模式。 ##### 同步订阅代码详解 接下来，我们将重点分析`MQTTClient_subscribe`函数，该函数实现了同步订阅功能。 ```c #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include "MQTTClient.h" #define ADDRESS "tcp://localhost:1883" #define CLIENTID "ExampleClientSub" #define TOPIC "MQTTExamples" #define QOS 1 #define TIMEOUT 10000L volatile MQTTClient_deliveryToken deliveredtoken; void delivered(void* context, MQTTClient_deliveryToken dt) { printf("Message with token value %d delivery confirmed\n", dt); deliveredtoken = dt; } int msgarrvd(void* context, char* topicName, int topicLen, MQTTClient_message* message) { int i; //... } ``` 在此代码段中，首先引入了必要的头文件，并定义了一些常量。`delivered`函数用于处理消息确认，当消息被成功传递时，这个函数会被调用。`msgarrvd`函数则用于处理接收到的消息。 通过上述步骤和代码，我们可以成功地实现一个基于MQTT协议的简单发布/订阅系统，并深入了解其实现原理和技术细节。