【EsDA应用】IO设备接入MQTT

原创 ZLG致远电子 2023-09-27 11:32

【50份好礼】首发直播：解密Keysight最新模拟信号源 【北京12.5号】无线前沿新技术与测试技术峰会

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。

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。

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，按键主要是模拟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。

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
EsDA MPC-ZC1入门（二）—— LED控制
基于 EsDA MPC-ZC1 快速实现——按键高级应用
EsDA MPC-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。

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。

1.3 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。

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。

MQTTX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 的接口处，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。

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。

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。

将PC上的WLAN配置为共享给以太网。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

双击button节点，选择目标板对应按键丝印的GPIO编号。

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。

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。