STM32驱动SDIO wifi Marvell8801/Marvell88w8801 介绍（十二） ---- IoT MQTT介绍

原创专注于无线通信的蓬勃 2020-01-10 14:47

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Marvell自己实现驱动系列文章分为几篇介绍：

每篇更新打开专栏可以看到：

本章介绍内容如下：
在这里插入图片描述
之所以有MQTT的介绍，主要目的是通过本章让我们的驱动连接物联网云服务，在Marvell8801中，我们主要是针对百度云做操作

1. 总体介绍

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。
MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。
具有以下特点：
• 轻量级通信协议
• 适用资源受限设备，低带宽，高延时，不稳定网络中进行消息传输
• 运行在TCP/IP协议之上
• 客户端/服务器模式
• 发布/订阅消息模式，提供一对多消息分发
• 对传输消息有三种服务质量（QoS）
• 通知机制，在异常中断时通知相关方

2. MQTT常用术语介绍

2.1 角色

MQTT角色分为客户端（client）跟服务器(broker)
客户端
• 消息发布者和消息接收者都是客户端
• 总是由客户端发起到服务器的连接或断开连接
服务器（Broker）
• 接收客户端发起的网络连接
• 对客户端的认证和授权管理
• 接收客户端发送的消息
• 处理来自客户端的订阅和取消订阅的请求
• 将消息下发到订阅客户端
你可以理解为我们的板子或者PC或者其他能云服务器通信的设备都是客户端，云服务器就是服务端（broker）,比如我们的板子跟百度云通信，那么我们板子就是客户端，百度云就是服务端

2.2 主题（topic）

也可叫做策略
附加在应用消息上的标签
Topic由一级或多级Topic组成，每个级别之间由“/”分开
Topic区分大小写
服务器根据Topic对客户端发布的消息进行管理，并分发给订阅了

2.3 QoS级别

QoS0(At most once)
QoS1(At least once)
QoS2(Exactly once)
客户端发布消息到服务器的QoS由Publish消息的QoS决定
服务器发送消息到已订阅消息的客户端，QoS是由客户端订阅消息
时的QoS决定
不同客户端，不同Topic的QoS是独立的
对于同一个Topic, 向服务器发布消息和服务器向客户端发送消息的
QoS也可以不一样，客户端可以根据自己的网络情况和应用逻辑选择合适的QoS
1）Qos0是只发一次，不管客户端有没有收到
在这里插入图片描述
2）Qos1是至少发一次，确保对方能收到，但是也可能收到重复的信息

3）Qos2是确保发一次，切不会重复性发送

3. MQTT工作原理

在这里插入图片描述
MQTT通过“topic”实现将消息从发布者客户端送达至接收者客户端。“topic”是附加在消息上的一个标签，发布者客户端将“主题”和“消息”发送至代理服务器，代理服务器将该消息转发至每一个订阅了该“topic”的订阅者客户端。同一个客户端既可以当发布者也可以当订阅者。

4. 通信控制报文格式

在这里插入图片描述
分为3个部分：固定头部，可变头部，payload数据
1）固定头部格式如下：

其中的MQTT Control Packet type如下：

具体将在小一小节挑重要的介绍
标志位如下：

剩余长度就是可变头部以及payload的size
2）可变头部格式如下：
在这里插入图片描述
根据MQTT Control Packet type来决定是否要可变头部，如下表

3）Payload
此部分也是根据MQTT Control Packet type来决定是否需要，如下图

5. MQTT具体消息类型介绍

1）连接服务器（Client ---- > Server）
在这里插入图片描述
连接控制报文

其中byte10的connect flag如下：

2）接受连接（Server — >Client）

3）发布消息（Client — > Server/Server — > Client）

4）发布确认

5）消息订阅（Client — > Server）

6）订阅确认

7）消息订阅取消（Client — > Server）
在这里插入图片描述

8）消息订阅取消确认（Server —> Client）

最基本的用法大概已经介绍，至于保留消息，遗嘱消息，TLS等我们暂时不涉及