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MQTT的服务器端管理着很多主题(topic),发布者是指对某个主题发布消息,订阅者是指订阅不同的主题。

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大家好,我是程序员小哈,十一假期结束了,我们继续分享嵌入式相关知识,喜欢的小伙伴,文末点赞,让我看到哈。

上一篇网文 与OneNET服务器连接初体验 我们介绍了使用 MQTT.fx 软件连接上OneNET服务器。

今天我们来看一下,MQTT客户端如何与OneNET服务器进行数据通信,发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)他们三者之间是什么样的关系。

OneNET平台的主题

MQTT的服务器端管理着很多主题(topic),发布者是指对某个主题发布消息,订阅者是指订阅不同的主题。

发布者和订阅者都属于客户端,一个客户端既可以是发布者,也可以是订阅者。

发布者针对某个主题发布了一条消息至服务器,服务器会分发给所有订阅了该主题的订阅者。

因此定阅与发布必须要有主题,主题相当于对发送给服务器端的消息进行了分类,只有客户端定阅了某个主题后,才能收到相应主题的payload,才能进行通信。

一个客户端可以向服务器订阅多个主题。

比如我们分享过的的综合实例:基于ZigBee的智能家居 。

这里阿里云物联网平台就是MQTT的服务器(Broker),手机上的云智能APP和我们做的控制板就属于客户端。

手机控制电灯开关,就是对设备属性进行设置,手机APP端发布了一个控制灯动作的消息,控制板订阅了这个消息,控制板就能收到服务器转发来的这个消息,进而就能实现手机对控制板的控制。

控制板通过温湿度传感器获取室内的温湿度信息,控制板通过发布带有温湿度信息的消息至服务器,手机端因为订阅了此主题的消息,手机端也就可以收到此消息了,对此消息进行解析,进而显示到手机APP中,也就实现了控制板上的温湿度数据的上传,这就是对设备属性的上报。

参考官方的文档,我们得知OneNET平台的主题格式如下:

主题类型 请求topic 响应topic
设备属性上报 上行:$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post $sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post/reply
设备属性设置 下行:$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set $sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set_reply
设备属性获取 下行:$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/get $sys/{pid}/{device-name}/thing/property/get_reply
设备事件上报 上行:$sys/{pid}/{device-name}/thing/event/post $sys/{pid}/{device-name}/thing/event/post/reply

其中, {pid} 由产品ID替换,我们上文创建的产品ID为:hg8zt6E3LP。{device-name} 设备名称为:XiaoHaLED 。

下面我们使用 MQTT.fx 软件充当客户端,与OneNET服务器进行通信,我们看看如何发布和订阅消息。

发布消息

MQTT传输的消息分为:主题(topic--区分不同消息)和负载(payload--消息内容)两部分。

通过上面我们知道,如果设备的属性要上报给服务器,那么其主题为:$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post

替换产品ID和设备名称之后为:$sys/hg8zt6E3LP/XiaoHaLED/thing/property/post

  1.   "id""123"
  2.   "version""1.0"
  3.   "params": { 
  4.     "Runtime": { 
  5.       "value": 1000 
  6.     } 
  7.   } 

使用 MQTT.fx 软件实现设备属性上报,具体操作如下:

也可以同时改变多个参数:

  1.  "id""123"
  2.  "version""1.0"
  3.  "params": { 
  4.   "Runtime": { 
  5.    "value": 1000 
  6.   }, 
  7.   "PowerSwitch": { 
  8.    "value"true 
  9.   } 
  10.  } 

使用 MQTT.fx 软件实现设备多属性上报,具体操作如下:

发布消息需要填写 topic、payload和消息的服务质量等级。

MQTT.fx软件右侧的 QoS0、 QoS1等是消息服务质量等级。

MQTT协议中有三种消息发布服务质量:

QoS0:“至多一次”,消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复的情况。此级别一般用于环境传感器数据上传,即使丢失一次数据也无所谓,因为一般传感器数据的上传都是周期性的。

QoS1:“至少一次”,确保消息到达,但消息重复可能会发生。

QoS2:“只有一次”,确保消息到达一次。这一级别可用于对消息丢失和重复不能容忍的场景,比如在计费系统中,此服务质量的消息因为系统开销大,一般物联网平台都是不支持的。

OneNET平台对协议特性支持如下:

MQTT的订阅

通常客户端与MQTT Broker建立连接之后,客户端首先要对其感兴趣的主题进行一下订阅。

比如设备属性设置,下行:$sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set

替换产品ID和设备名称之后为:$sys/hg8zt6E3LP/XiaoHaLED/thing/property/set

下面演示一下,使用MQTT.fx软件订阅设备属性设置的主题,然后使用OneNET控制台中的应用模拟器(模拟一个客户端),当其改变某个属性的时候,MQTT.fx软件会同步收到此主题的消息内容,对此消息进行解析,就可以知道对设备属性设置的指令的具体内容了。

总结

本文介绍了 MQTT协议 ,MQTT协议采用发布/订阅(Publish/Subscribe)模式,该协议主要有三个角色:发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)。

他们三者的关系如下图所示:

由上图我们可以看出来,消息传递的时候,并不是从消息的发布方直接送达到订阅端,而是经过 MQTT Broker 进行消息的分发。

这种发布/订阅消息模式,提供了一种一对多的消息分发机制,进而实现了应用程序的解耦。

发布者(Publish) 是发送消息的一方,可以为一个应用程序或一台设备。

代理(Broker)(服务器) 是管理消息队列的一方,位于消息发布者和订阅者之间。云端(服务器端)通过主题(Topic)的方式管理各个物联网设备的订阅,实现将设备与设备之间消息进行转发。

订阅者(Subscribe) 是订阅主题的一方,主要用于接收消息。 

怎么样?通过上面的描述,物联网的通信过程你明白了吗?

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责任编辑:武晓燕 来源: 嵌入式从0到1
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