Linux环境下使用Eclipse Paho C 实现（MQTT Client）异步订阅Message

news2024/11/29 20:40:28

目录

概述

1 认识Eclipse Paho C

1.1 paho.mqtt.c简介

1.2 下载和安装paho.mqtt.c

1.3 一些重要的函数

2 异步订阅消息实现

2.1 编写异步订阅消息功能

2.1.1 初始化MQTT参数

2.1.2 初始化函数

2.1.3 订阅消息的回调函数

2.1.4 取消订阅Topic

2.2 编译代码和测试

3 验证MQTT Client功能

3.1 EMQX服务器上查看MQTT Client

3.2 MQTT.fx发布Topic

4 完整实验代码 

概述

本文主要介绍在linux环境（ubuntu）环境下，下载和安装Eclipse Paho C MQTT 软件包，还编写一个范例实现异步订阅Message的功能，并使用基于EMQX的服务验证其功能，使用MQTT.fx发布消息，以验证订阅消息功能的可靠性。

1 认识Eclipse Paho C

1.1 paho.mqtt.c简介

paho.mqtt.c是一个使用C语言编写的MQTT客户端库，用于连接和与MQTT代理进行通信。它是Eclipse Paho项目的一部分，旨在为C开发人员提供一个易于使用、可靠和高性能的MQTT解决方案。

这个库允许开发人员创建MQTT客户端，该客户端可以连接到远程MQTT代理，并实现与代理之间的消息发布、订阅和管理等功能。paho.mqtt.c库提供了一套简单而直观的API，使开发人员能够轻松地使用MQTT协议进行通信。

paho.mqtt.c库支持多种MQTT协议版本，包括MQTTv3.1和MQTTv3.1.1。它提供了多种操作和配置选项，以适应不同的需求和场景。该库还提供了一些高级功能，例如支持SSL/TLS加密、持久化会话、消息保持和遗嘱消息等。

paho.mqtt.c库在多个平台上都可以使用，包括Windows、Linux、macOS和嵌入式系统等。它具有良好的可移植性和可扩展性，可以方便地与其他C语言项目集成。

总之，paho.mqtt.c是一个强大而灵活的MQTT客户端库，适用于使用C语言开发MQTT应用程序的开发人员。它简化了与MQTT代理的通信过程，并提供了丰富的功能和选项，使开发人员能够快速构建高性能的MQTT应用程序。

1.2 下载和安装paho.mqtt.c

登录mqtt官网，点击Software，可以看见如下页面，选择Eclipse Paho C进入下载页面

https://mqtt.org/

点击Eclipse Paho C后，会自动跳转到下载页面

笔者选择使用命令直接安装该软件包，具体操作步骤如下：

Step -1： 下载软件包执行命令：

git clone https://github.com/eclipse/paho.mqtt.c.git

step-2: 进入paho.mqtt.c目录，执行make

cd paho.mqtt.c
make

系统会自动编译代码，等待编译结果。

编译完成后，会自动生成build文件，这时可以安装

step-3 : 执行如下命令就可以安装软件

sudo make install

1.3 一些重要的函数

函数名称功能介绍
MQTTClient_create创建一个MQTT Client Object
MQTTClient_connect连接MQTT服务器
MQTTClient_disconnect断开MQTT服务器
MQTTClient_subscribe订阅Topic
MQTTClient_setCallbacks设置回调函数
MQTTClient_publishMessage发布消息
MQTTClient_unsubscribe取消订阅消息
MQTTClient_destroy销毁MQTT Client Object

2 异步订阅消息实现

2.1 编写异步订阅消息功能

2.1.1 初始化MQTT参数

参数功能介绍：

参数名称参数值描述
ADDRESStcp://192.168.1.11:1883mqtt broker的IP地址
CLIENTIDmqtt_ubuntu_asys设备ID
TOPICswitch订阅的Topic
QOS1服务质量等级=1
TIMEOUT10000L
USERNAMEmqtt_ubuntu_user终端认证username
PASSWORD123456终端认证username对应的password

在代码中修改的参数：

2.1.2 初始化函数

初始化MQTT终端需要完成以下4个步骤：

step-1: 创建MQTT Client

step-2: 配置回调函数

step-3: 连接服务器

step-4: 订阅Topic

具体实现代码如下：

代码57行：创建MQTT Client，需要传入服务器IP和Client ID信息

代码65行：配置callback函数，函数原型，见源码

代码72行： 心跳包时间间隔设置为20s

代码73行： 清除会话 标记设置为1，不接受离线消息

代码74行： 配置设备终端用户

代码75行： 配置设备终端用户password

代码76行： MQTT连接Broker

代码85行： 订阅topic

2.1.3 订阅消息的回调函数

该函数主要实现接收订阅的topic信息，并通过终端打印出来。

代码37行：打印订阅的Topic名称

代码38行：打印payload数据长度和payload原始数据

代码39行： 释放存储poyload信息内存

代码40行： 释放存储topic名称信息内存

2.1.4 取消订阅Topic

要取消订阅的Topic，调用MQTTClient_unsubscribe函数可以实现该功能。实现范例如下：

2.2 编译代码和测试

使用如下命令编译代码

 gcc test_02_Asynsubscription.c -lpaho-mqtt3c

执行.out文件后，打印的log提示，MQTT Client已经订阅了 topic为switch的消息。

3 验证MQTT Client功能

3.1 EMQX服务器上查看MQTT Client

在ubuntu上运行MQTT Client后，EMQX服务器会显示MQTT Client的运行状态，登录EMQX服务器可以看见

在订阅管理面板上，也可以看见mqtt_ubuntu_asys订阅了Topic为"switch"的消息

3.2 MQTT.fx发布Topic

使用MQTT.fx发布Topic为switch的消息，Client ID 为mqtt_ubuntu_asys的客户端订阅了该消息，那么当MQTT.fx发布消息之后，mqtt_ubuntu_asys会收到该消息，并在终端上打印出来。

要使用MQTT.fx MQTT Client工具订阅MQTTAsync，首先保证MQTT.fx能正常连接至EMQX服务器

使用MQTT.fx发布Topic为switch的消息

{ 
   "switch": false 
}

使用MQTT.fx发布Topic为switch的消息

{ 
   "switch": true 
}

在EMQX的保留信息页面，查看MQTT.fx发布Topic为switch的消息，该信息和Client ID 为mqtt_ubuntu_asys的客户端收到的信息一致

4 完整实验代码 

创建test_02_Asynsubscription.c，编写如下代码：

/***************************************************************
Copyright  2024-2029. All rights reserved.
文件名  : test_02_Asynsubscription.c
作者    : tangmingfei2013@126.com
版本    : V1.0
描述    : mqtt异步订阅消息
日志    : 初版V1.0 2024/03/13

***************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "MQTTClient.h"
 
#define ADDRESS     "tcp://192.168.1.11:1883"
#define CLIENTID    "mqtt_ubuntu_asys"
#define TOPIC       "switch"
#define QOS         1
#define TIMEOUT     10000L

#define USERNAME    "mqtt_ubuntu_user"
#define PASSWORD    "123456" 

 
volatile MQTTClient_deliveryToken deliveredtoken;
 
void delivered(void *context, MQTTClient_deliveryToken dt)
{
    printf("Message with token value %d delivery confirmed\n", dt);
    deliveredtoken = dt;
}
 
int msgarrvd(void *context, char *topicName, int topicLen, MQTTClient_message *message)
{
    printf("Message arrived\n");
    printf("     topic: %s\n", topicName);
    printf("   message: %.*s\n", message->payloadlen, (char*)message->payload);
    MQTTClient_freeMessage(&message);
    MQTTClient_free(topicName);
    
    return 1;
}
 
void connlost(void *context, char *cause)
{
    printf("\nConnection lost\n");
    printf("     cause: %s\n", cause);
}
 
int main(int argc, char* argv[])
{
    MQTTClient client;
    MQTTClient_connectOptions conn_opts = MQTTClient_connectOptions_initializer;
    int rc;
 
    if ((rc = MQTTClient_create(&client, ADDRESS, CLIENTID,
        MQTTCLIENT_PERSISTENCE_NONE, NULL)) != MQTTCLIENT_SUCCESS)
    {
        printf("Failed to create client, return code %d\n", rc);
        rc = EXIT_FAILURE;
        goto exit;
    }
 
    if ((rc = MQTTClient_setCallbacks(client, NULL, connlost, msgarrvd, delivered)) != MQTTCLIENT_SUCCESS)
    {
        printf("Failed to set callbacks, return code %d\n", rc);
        rc = EXIT_FAILURE;
        goto destroy_exit;
    }
 
    conn_opts.keepAliveInterval = 20;
    conn_opts.cleansession = 1;
    conn_opts.username = USERNAME;   //用户名
    conn_opts.password = PASSWORD;   //密码
    if ((rc = MQTTClient_connect(client, &conn_opts)) != MQTTCLIENT_SUCCESS)
    {
        printf("Failed to connect, return code %d\n", rc);
        rc = EXIT_FAILURE;
        goto destroy_exit;
    }
 
    printf("Subscribing to topic %s\nfor client %s using QoS%d\n\n"
           "Press Q<Enter> to quit\n\n", TOPIC, CLIENTID, QOS);
    if ((rc = MQTTClient_subscribe(client, TOPIC, QOS)) != MQTTCLIENT_SUCCESS)
    {
        printf("Failed to subscribe, return code %d\n", rc);
        rc = EXIT_FAILURE;
    }
    else
    {
        int ch;
        do
        {
                ch = getchar();
        } while (ch!='Q' && ch != 'q');
 
        if ((rc = MQTTClient_unsubscribe(client, TOPIC)) != MQTTCLIENT_SUCCESS)
        {
                printf("Failed to unsubscribe, return code %d\n", rc);
                rc = EXIT_FAILURE;
        }
    }
 
    if ((rc = MQTTClient_disconnect(client, 10000)) != MQTTCLIENT_SUCCESS)
    {
        printf("Failed to disconnect, return code %d\n", rc);
        rc = EXIT_FAILURE;
    }
destroy_exit:
    MQTTClient_destroy(&client);
exit:
    return rc;
}

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