设备间通信

如何通过Waveshare Cloud实现设备与设备之间的通信？

通信原理

发布/订阅模式

发布订阅模式（Publish-Subscribe Pattern）是一种消息传递模式，它将发送消息的客户端（发布者）与接收消息的客户端（订阅者）解耦，使得两者不需要建立直接的联系也不需要知道对方的存在。

MQTT 发布/订阅模式的精髓在于由一个被称为代理（Broker）的中间角色负责所有消息的路由和分发工作，发布者将带有主题的消息发送给代理，订阅者则向代理订阅主题来接收感兴趣的消息。

在 MQTT 中，主题和订阅无法被提前注册或创建，所以代理也无法预知某一个主题之后是否会有订阅者，以及会有多少订阅者，所以只能将消息转发给当前的订阅者，如果当前不存在任何订阅，那么消息将被直接丢弃。

MQTT 发布/订阅模式有 4 个主要组成部分：发布者、订阅者、代理和主题。

发布者（Publisher）
负责将消息发布到主题上，发布者一次只能向一个主题发送数据，发布者发布消息时也无需关心订阅者是否在线。
订阅者（Subscriber）
订阅者通过订阅主题接收消息，且可一次订阅多个主题。MQTT还支持通过共享订阅的方式在多个订阅者之间实现订阅的负载均衡。
代理（Server）
负责接收发布者的消息，并将消息转发至符合条件的订阅者。另外，代理也需要负责处理客户端发起的连接、断开连接、订阅、取消订阅等请求。
主题（Topic）
主题是 MQTT 进行消息路由的基础，它类似 URL 路径，使用斜杠 / 进行分层，比如 sensor/1/temperature。一个主题可以有多个订阅者，代理会将该主题下的消息转发给所有订阅者；一个主题也可以有多个发布者，代理将按照消息到达的顺序转发。

MQTT 发布/订阅中的消息路由

在 MQTT 发布/订阅模式中，一个客户端既可以是发布者，也可以是订阅者，也可以同时具备这两个身份。当客户端发布一条消息时，它会被发送到代理，然后代理将消息路由到该主题的所有订阅者。当客户端订阅一个主题时，它会收到代理转发到该主题的所有消息。

Waveshare Cloud的消息过滤是通过主题的：订阅者向代理订阅自己感兴趣的主题，发布者发布的所有消息中都会包含自己的主题，代理根据消息的主题判断需要将消息转发给哪些订阅者。

ESP32代码实现

获取地址参数

代码参考: ESP32接入Waveshare Cloud SDK （建议复制下述整体代码）

这里定义了消息回调控制参数为

{
  "data": {
    "builtIn": 0 // 0 or 1
  }
}

整体代码

#include <ArduinoJson.h>
#include <Arduino.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <WiFi.h>
#include <WiFiClientSecure.h>

#define MSG_BUFFER_SIZE (50)

// WiFi 接入点的名称和密码
#define STASSID ""
#define STAPSK ""

const char* mqtt_server = "mqtt.waveshare.cloud";
int PORT = 1883;

const char* ID = "19ba7e8b";  // 定义设备 ID
char sub[] = "Sub/1/37/19ba7e8b";  // MQTT 订阅主题
char pub[] = "Pub/1/37/19ba7e8b";  // MQTT 发布主题



StaticJsonDocument<400> sendJson;
StaticJsonDocument<400> readJson;
unsigned long lastUpdateTime = 0;
const char* ssid = STASSID;
const char* password = STAPSK;
char msg[MSG_BUFFER_SIZE];
WiFiClient espClient;

PubSubClient client(espClient);

const unsigned long updateInterval = 5000;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, PORT);
  client.setCallback(callback);
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();
}
// MQTT 订阅回调函数，用于处理接收到的消息
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  String inputString;
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    inputString += (char)payload[i];
  }
  Serial.println(inputString);
  int dataBegin = inputString.indexOf("\"data\"");
  if (dataBegin == -1) {
    Serial.println(F("Missing 'data' field in JSON."));
    return;
  }
  int builtInBegin = inputString.indexOf("\"builtIn\"", dataBegin);
  if (builtInBegin == -1) {
    Serial.println(F("Missing 'builtIn' field in 'data' object."));
    return;
  }
  int valueBegin = inputString.indexOf(':', builtInBegin);
  int valueEnd = inputString.indexOf('}', valueBegin);
  if (valueBegin == -1 || valueEnd == -1) {
    Serial.println(F("Invalid 'builtIn' value."));
    return;
  }
  String builtInValueStr = inputString.substring(valueBegin + 1, valueEnd);
  int builtInValue = builtInValueStr.toInt();
  if (builtInValue == 0) {
    Serial.println("close!");
    sendJsonData(0);
  } else {
    Serial.println("open!");
    sendJsonData(1);
  }
}

void setup_wifi() {
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

// 重新连接 MQTT 服务器
void reconnect() {
  while (!client.connected()) {
    if (client.connect(ID)) {
      client.subscribe(sub);
    } else {
      Serial.print(client.state());
      delay(5000);
    }
  }
}
// 发送 JSON 格式的数据到 MQTT 服务器
void sendJsonData(int value) {
  sendJson["builtIn"] = value;
  String pubres;
  serializeJson(sendJson, pubres);
  int str_len = pubres.length() + 1;
  char char_array[str_len];
  pubres.toCharArray(char_array, str_len);
  client.publish(pub, char_array);
}

SIM7028 NB-IoT HAT指令实现

获取SIM7028 Client ID

指令集

指令集	返回	输入值	说明
AT+CMQTTSTART	+CMQTTSTART: 0	——	开启MQTT功能
AT+CMQTTACCQ=0,"82b52f8b",0	OK	——	设置Client ID`82b52f8b`代表平台获得的Client ID，后一位0代表使用mqtt协议（非ssl）
AT+CMQTTCONNECT=0, tcp://mqtt.waveshare.cloud: 1883,20,1	+CMQTTCONNECT: 0,0	——	连接MQTT服务器，返回值`0,0`代表连接成功
AT+CMQTTSUB=0,17,1	>	Pub/1/37/19ba7e8b	ESP32 Pub主题
AT+CMQTTTOPIC=0,17	>	Sub/1/37/19ba7e8b	ESP32 Sub主题
AT+CMQTTPAYLOAD=0,22	>	{"data":{"builtIn":1}}	输入消息体
AT+CMQTTPUB=0,1,60	+CMQTTPUB: 0,0	——	发送消息

指令示例

Last modified: 12 一月 2024