esp32通过NBIoT模块连入MQTT服务器

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esp32通过NBIoT模块连入MQTT服务器

2024-07-07 20:19| 来源: 网络整理| 查看: 265

title: esp32通过NBIoT模块连入MQTT服务器 keywords: nbiot,esp32,c++,python,mqtt tags: [esp32,c++,python,mqtt,nbiot] categories: [嵌入式,前后端]

先简单介绍一下 MQTT

（Message Queuing Telemetry Transport），是一种轻量级、开放的发布-订阅式通信协议。它适用于物联网、移动应用和其他带有低带宽或不稳定网络的场景。MQTT遵循“生产者/消费者”模型，其中生产者是发送消息的客户端（称为发布者），而消费者是接收消息的客户端（称为订阅者）。MQTT基于TCP/IP协议栈，它具有简单、可扩展、低开销等特点，且支持多种安全验证机制。

通过这个方式以便于我们管理大量单片机

NB-IoT介绍

NB-IoT 和 AT 指令 NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种基于蜂窝网络的低功耗广域网（LPWAN）技术，旨在连接各种设备到互联网，特别适合于需要低数据传输率、长电池寿命和远程连接的应用。AT指令是用于控制和配置调制解调器的指令集。在NB-IoT设备中，AT指令用于与模块进行通信，执行操作如连接网络、发送和接收数据等。

搭建一个基于Django的NB-IoT云平台样例涉及到几个步骤：创建Django项目、定义模型来存储从NB-IoT设备接收到的数据、创建视图和URL来处理数据的接收，以及编写相应的NB-IoT设备端代码来发送数据。

从零开始搭建MQTT服务器(python Django)

Linux下安装好Mosquitto与python管理插件

步骤1：安装paho-mqtt

首先，你需要安装paho-mqtt库。可以通过pip安装：

pip install paho-mqtt

步骤2：创建MQTT客户端订阅者 import paho.mqtt.client as mqtt MQTT_SERVER = "localhost" MQTT_PATH = "test_channel"

当连接到服务器时的回调函数

def on_connect(client, userdata, flags, rc): print("Connected with result code "+str(rc)) #或可收到字典处理 client.subscribe(MQTT_PATH)

当从服务器接收到消息时的回调函数

def on_message(client, userdata, msg): print(msg.topic+" "+str(msg.payload)) client = mqtt.Client() client.on_connect = on_connect client.on_message = on_message client.connect(MQTT_SERVER, 1883, 60)

保持连接，直到收到消息

client.loop_forever() 步骤3：创建MQTT客户端发布者测试 import paho.mqtt.publish as publish MQTT_SERVER = "localhost" MQTT_PATH = "test_channel" publish.single(MQTT_PATH, "{"LED_SW":1}", hostname=MQTT_SERVER)

MQTT服务器配置（使用Mosquitto）如果你没有MQTT服务器，你可以安装并使用Mosquitto。Mosquitto是一个流行的开源MQTT代理。

安装Mosquitto

在Ubuntu上：

sudo apt-get update sudo apt-get install mosquitto sudo apt-get install mosquitto-clients 配置路由

在MQTT的上下文中，“配置路由”通常指的是设置主题（topics）和相关的消息传递逻辑。这通常在客户端进行设置，而不是在MQTT服务器本身上配置。MQTT主题是由斜杠（/）分隔的字符串，客户端可以订阅这些主题，以接收发布到这些主题的消息。例如，如果你有一个关于温度的主题，可以命名为home/living_room/temperature，客户端可以订阅这个主题来获取客厅的温度更新。

通过上面的步骤，你可以创建Python脚本来发布和订阅MQTT消息，从而实现基于MQTT的通信。这可以用于各种应用，例如物联网（IoT）项目、远程传感器数据收集、消息发布/订阅系统等。

对于MQTT协议，默认情况下，它使用TCP协议作为底层的传输层协议。因此，当你在学习配置MQTT服务时，确实需要在你的服务器的安全组（或称作防火墙规则）中开放MQTT所使用的TCP端口。对于MQTT，有两个主要的端口需要考虑：

默认端口：1883是MQTT协议的标准非加密通信端口。加密通信端口：8883是用于通过TLS/SSL进行加密通信的端口

esp32串口适配NBIoT收发确定好模块没问题 // NB-IOT激活上网AT指令集 String ATcommands[] = { {"AT+NRB"}, // 模块重启 {"AT"}, // {"AT+CPIN?"}, //SIM卡检测 {"AT+CGSN=1"}, // 查询模组编号 {"AT+CIMI"}, // 查询国际移动设备身份码 {"AT+NCCID"}, // 获取NB卡的唯一编码 {"AT+CGATT=1"}, // 模块连接到基站/模组入网 {"AT+CSQ"}, // 获取信号强度 {"AT+CEREG=1"}, // 模组网络注册 {"AT+CEREG?"}, // 查询模组网络连接状态 {"AT+CGATT?"} // 查询模块是否连接到基站 };

通过以上指令确定好模块没问题

连接到服务器 AT+QMTOPEN=0,"你的IP",你的端口 AT+QMTCONN=0,"clientid","mqttusername","mqttpwd"

完成以上两步你就发现你的服务器已经激活了

接下来就是适配的过程(路由,json一系列内容)

主题

以我的举例

//设置mqtt主题topic const char* transdatatopic = "v1/devices/me/telemetry"; // 网关/直连设备遥测 const char* serverpubtopic = "v1/devices/me/rpc/request/+"; //服务端命令下发到设备端代码示范

代码示范来自学长学姐感谢学长学姐

const char* mqttServer_ip = "xxxxxxxx"; //ip地址 const char* mqttServer_Port = "xxxxxx"; // MQTT 端口号 //设置mqtt设备名和访问密码 const char* deviceid = "0"; //设备唯一标识号 const char* clientid = "titochan's esp32"; //本设备的名称 const char* mqttusername = "xxxx"; //使用mqtt协议连接云平台时所用的用户名 const char* mqttpwd = "xxxx"; //使用mqtt协议连接云平台时所用的密码 //云平台的mqtt产品名称、设备名称、设备属性 const char* productname = "titoTest"; const char* devicename = "titoTest"; //设置mqtt主题topic const char* transdatatopic = "v1/devices/me/telemetry"; // 网关/直连设备遥测 const char* serverpubtopic = "v1/devices/me/rpc/request/+"; //服务端命令下发到设备端 void setup() { //初始化Serial和SerialL610 Serial.begin(9600); SerialNB.begin(9600, SERIAL_8N1, PIN_NB_RX,PIN_NB_TX); NB_Attach(1); //发送AT指令使L610联网 #ifdef MQTT MqttConnect(mqttusername,mqttpwd,clientid,mqttServer_ip,mqttServer_Port,"0","60"); //建立Mqtt连接 NB_MQTTSub(1,serverpubtopic,0); //订阅主题 #endif } void loop() { #ifdef MQTT // 如果建立MQTT连接，则使用MQTT形式的jsonpayload形式上报数据 // 读取数据 bool ledsw=readLedSw(); // 将数据整理成json格式 String jsonpayload = "{\"LED_SW"; jsonpayload = jsonpayload + "\":"; jsonpayload = jsonpayload + ledsw; jsonpayload = jsonpayload + "}"; NB_MQTTPub(msgID, transdatatopic, 0, 0, jsonpayload); #endif } /*函数名称: MqttConnect *说明: 通过NB-IoT与云平台建立MQTT连接 *参数: devide_id: 设备唯一标识号 user_name: 云平台对应设备的用户名 password：云平台对应设备的密钥 ClientIDStr：云平台对应设备的client_id mqttServer_ip：待连接的云平台ip地址 mqttServer_Port：待连接的云平台mqtt协议端口号 CleansessionFlag：遗嘱标志位(0:保留所有订阅主题,1:清楚所有订阅主题) Qos: 服务质量等级(0-2，部分平台不支持QoS 等级 2) Keepalive_Time：心跳保活时间 *返回值:无 */ void MqttConnect(const char* user_name,const char* password,const char* ClientIDStr, const char* mqttServer_ip,const char* mqttServer_Port,const char* CleansessionFlag ,const char* Keepalive_Time ) { // //设置本设备的数据格式、心跳保活时间、断开后是否保留信息设置 String cmd; // cmd = cmd + "AT+QMTCFG=\"dataformat\",1,0,0"; //数据格式设置,send_format和recv_format：可选值0（文本格式）、1（十六进制格式） // SendCmdToNB_IoT(cmd,"OK"); // cmd = ""; // cmd = cmd + "AT+QMTCFG=\"keepalive\",1,"; // cmd = cmd + Keepalive_Time; // SendCmdToNB_IoT(cmd,"OK"); // cmd = ""; // cmd = cmd + "AT+QMTCFG=\"session\",1,"; // cmd = cmd + CleansessionFlag; // SendCmdToNB_IoT(cmd,"OK"); //再建立mqtt连接 cmd = ""; cmd = cmd + "AT+QMTOPEN=0,\""; cmd = cmd + mqttServer_ip; cmd = cmd + "\","; cmd = cmd + mqttServer_Port; // SendCmdToNB_IoT(cmd,"+QMTOPEN: 0,0"); SendCmdToNB_IoT(cmd,"+QMTOPEN: 0,0"); //最后进行鉴权连接绑定云平台设备 cmd = ""; cmd = cmd + "AT+QMTCONN=0,\""; cmd = cmd + ClientIDStr; cmd = cmd + "\",\""; cmd = cmd + user_name; cmd = cmd + "\",\""; cmd = cmd + password; cmd = cmd + "\""; SendCmdToNB_IoT(cmd,"+QMTCONN: 0,0,0"); } /*函数名称: SendCmdToNB_IoT *说明: esp32向NB-IoT模组发送指令 *参数: data: 要发送的指令 res:期望NB-IoT模组返回的消息 *返回值:无 */ void SendCmdToNB_IoT(String data,const char* res) { Serial.println(data); SerialNB.println(data); //向SerialNB串口发送数据 if (data.indexOf("+QMTPUB")){ char end = (char)0x1A; SerialNB.print(end); //"CTRL+Z"发送数据 } delay(200); int i = 0; rpy = ""; while(SerialNB.available()) { rpy=SerialNB.readString(); //读取SerialNB串口缓存数组内的数据保存到rpy中 //xx指令接收处理程序 int LED_SWIndex = rpy.indexOf("LED_SW"); if (LED_SWIndex != -1) { String LED_SWValueString = rpy.substring(LED_SWIndex + 7,rpy.indexOf("}")); if(LED_SWValueString.toInt()){ //接收到xx启动指令 digitalWrite(LED_SW, HIGH); //给模拟xx输出高电平，启动 }else{ digitalWrite(LED_SW, LOW); //给模拟xx输出高电平，启动 } } if(rpy.indexOf(res)>=0) //在rpy中查找是否存在与res相同的内容，若找到，则返回字符串所在的位置 { Serial.println(rpy); //打印获取到的回复信息 break; } else { Serial.println("error"); SerialNB.println(data); if (data.indexOf("+QMTPUB")){ char end = (char)0x1A; SerialNB.print(end); //"CTRL+Z"发送数据 } } delay(100); i++; if(i>5) break; } } /*函数名称: NB_MQTTSub *说明: 订阅某个主题的消息内容 *参数: msgID: 消息标识符,范围：1-65535 topic: 待订阅的主题 Qos: 服务质量等级(0-2，部分平台不支持QoS 等级 2) *返回值:无 */ void NB_MQTTSub(const int msgID, const char* topic,const int QoS) { String cmd; cmd=""; cmd = cmd + "AT+QMTSUB=0,"; cmd = cmd + (char)(msgID+'0'); cmd = cmd + ",\""; cmd = cmd + topic; cmd = cmd + "\","; cmd = cmd + (char)(QoS+'0'); SendCmdToNB_IoT(cmd,"+QMTSUB: 0,1,0,0"); }

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