目录

边缘层

架构说明

包含知识点

数据上报进程

功能描述

功能开发

上报线程

数据存储线程

指令处理线程

 项目源码

 上报模块.c代码：

 上报模块Makefile代码：

 STM32采集模块.c代码

设备搜索响应模块Linux部分.c代码

 设备搜索响应模块Qt端代码.h

设备搜索响应模块Qt端代码.cpp

Modbus采集进程.c代码

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边缘层

随着智能化发展，越来越多的设备需要联网，海量的数据需要汇总处理。传统的云计算压力太大，所以越来越多的任务由云端转到边缘端进行处理。边缘设备是部署在网络边缘侧的高性能嵌入式设备，一般会使用高性能的处理器，搭配Linux或者安卓等智能操作系统来实现。通过网络联接、协议转换等功能联接物理和数字世界，提供轻量化的联接管理、实时数据分析及应用管理功能。比较常见的就是智能家居中智能音箱（蓝牙网关）+路由器（wifi网关），工厂里的工业网关等。它们通常扮演着一个区域内中心网关的功能，即负责终端设备的网络连接，也负责各终端数据的采集以及远程控制。同时，又提供数据上云的功能。

架构说明

• 多进程设计，遵循软件设计中的高内聚，低耦合。
• 数据上报进程负责上报规则更新，并根据上报规则将最新的数据上报给客户端。
• 客户端和上报进程使用mqtt进行通信，具体通信协议遵循json格式。
• 设备相关的采集进程使用共享内存和上报进程进行通信，采集进程获取到最新数据后，刷新到共享内存，上报进程从共享内存读取后上报即可。
• 客户端下行控制指令通过mqtt发送给上报进程后，上报进程通过消息队列方式发送给采集进程，采集进程再进行具体设备的控制。
• 每个进程包含多个线程，可根据具体功能进行再拆分。

包含知识点

两大网联网场景：消费物联网、工业物联网两大场景全覆盖

边缘网关新概念：物联网边缘网关中边缘采集、边缘计算两大主流技术

基础综合运用：C、shell、Makefile、C++、QT、单片机、数据库等基础知识大融合

Linux开发技术点：进程间通信、多线程程序设计、文件操作、网络编程、应用协议

物联网主流通信技术：Json、modbus、mqtt

各种调试工具学习：mqtt.fx、modbus slave、modbus poll、wireshark、网络调试、串口调试等

数据上报进程

功能描述

上报进程主要实现以下功能：
●建立mqtt服务器连接。
●根据上报策略，将采集到的数据上报给客户端。
●分析客户端的设备控制命令，并转发给其它模块。
●接收客户端上报模式修改命令，并写到配置文件永久生效。
●采集的数据点按照一定的时间周期来定时存储到数据库。
●根据上位机要求过滤设备的历史数据并发送给客户端。
上报进程是最先启动的进程，需要连接mqtt服务、建立数据库、解析点表，映射为共享内存的节点以供采集进程使用。主进程（main）完成上述动作后，即可启动不同的线程来处理不同的功能。

功能开发

上报线程

根据上报方式的不同，采用不同的分支策略。

• 刷新上报

不需要主动轮询，只需要等待客户端的查询指令后，轮询共享内存后上报即可。本质上属于控制指令的响应。

• 定时上报

根据点表配置的上报周期，按周期轮询共享内存后上报。

• 变化上报

不断轮询共享内存的节点，并比较新旧值是否相等，如果不相等，单独上报相应的数据点。变化上报需要先主动进行一次刷新上报（这里的主动指网关这边先把所有数据点上报一次，防止有些点不变化导致永远没有机会上报），全部数据点上报一次后，以此为基准进行后续比较、上报。

数据存储线程

按照一定的周期（不用太快，分钟级别即可），将共享内存中的数据点的值存储到数据库中。数据库表记录字段至少应该包括：时间戳、数据点key值、数据点值。存储后等待客户端获取指令即可。

指令处理线程

指令线程逻辑相对复杂，需要区分指令类型，然后根据指令要求做出相应的响应。

• 如果收到的是控制命令指令，需要区分控制指令发送的目标，这里从客户端拿到的只有设备的key值，可以用过共享内存中结构体的dev_type字段来确定是发给哪个设备，然后通过消息队列发送即可。
• 如果收到的是刷新上报指令，说明上报方式为刷新上报，此时用户通过客户端发起了刷新请求。只需要获取到共享内存中所有数据点并按照规定的协议，上报给客户端即可。
• 如果收到的是模式修改指令，代表客户需要修改当前的上报方式，需要解析指令并将新的模式写到配置文件中，等待下次重启生效，这里不需要做进程热重启，真实产品中会直接重启设备。
• 如果收到的是历史数据请求指令，那么根据客户端时间戳要求（如果有），过滤出数据库中相应数据点的历史数据，并将结果回传给客户端。

 项目源码

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 代码仅供参考

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 上报模块.c代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include "MQTTClient.h"
#include "cJSON.h"
#include"msg_queue_peer.h"
#include"shmem.h"
#include <sqlite3.h>
#include <time.h>

void mqtt_send(char *p);

#define CLIENTID    "ExampleClientPub"
// #define TOPIC       "Demo"
// #define PAYLOAD     "Hello World!"
#define QOS         1
#define TIMEOUT     10000L
cJSON *allList;
sqlite3 *db;
char *errmsg;
volatile MQTTClient_deliveryToken deliveredtoken;
MQTTClient_deliveryToken token;
MQTTClient_message pubmsg = MQTTClient_message_initializer;
MQTTClient client;
char ADDRESS[32];
int PERIOD=0;

union val_t
{ 
    int b_val;  //bool绫诲瀷瀛樺偍绌洪棿
    int i_val;   //鏁村舰鍊煎瓨鍌ㄧ┖闂?
    float f_val;  //娴偣鍊煎瓨鍌ㄧ┖闂?
};

struct std_node
{
	int key;  //鍞竴閿??
	int type;  //鏁版嵁鐐圭被鍨?
    int dev_type;  //鏁版嵁鐐瑰睘浜庡摢涓澶囷紝鏍规嵁缃戝叧鏀寔鐨勮澶囪嚜琛屽畾涔?
	union val_t old_val;  //鍙樺寲涓婃姤鍚庨渶瑕佹洿鏂版棫鍊?
    union val_t new_val;  //浠庡叡浜唴瀛樺彇鍑烘渶鏂版暟鎹紝鏀惧埌new_val涓?
    int ret;  //榛樿涓?-1锛岄噰闆嗘垚鍔熷悗璁剧疆涓?0锛岄噰闆嗗け璐ュ啀缃?-1
};

struct msg
{
    long type;
    int key;
    union val_t val;
};

int *num =NULL;
struct std_node *std = NULL;

void delivered(void *context, MQTTClient_deliveryToken dt)
{
    deliveredtoken = dt;
}

void sendAllData()
{
    cJSON *root = cJSON_CreateObject();
    cJSON_AddItemToObject(root, "type", cJSON_CreateNumber(1));
    cJSON_AddItemToObject(root, "result", cJSON_CreateNumber(0));
    cJSON *arr = cJSON_CreateArray();
    cJSON_AddItemToObject(root, "data", arr);

    for(int i =0 ;i<*num;i++)
    {
        cJSON *data1 = cJSON_CreateObject();
        cJSON_AddItemToArray(arr, data1);

        char buf[8]="";

        if( (std+i)->type==1 || (std+i)->type==2 )
            sprintf(buf,"%d",(std+i)->new_val.i_val);
        else 
            sprintf(buf,"%.1f",(std+i)->new_val.f_val);

        cJSON_AddItemToObject(data1, "key", cJSON_CreateNumber((std+i)->key));
        cJSON_AddItemToObject(data1, "val", cJSON_CreateString(buf));
    }
    char *p = cJSON_Print(root);
    mqtt_send(p);
    printf("涓婃姤\n");
    free(p);
    cJSON_Delete(root);
}


void setDev(cJSON *key,cJSON *val)
{
    struct msg msg_set;
    msg_set.key=key->valueint;
    for(int i=0;i<*num;i++)
    {
        if((std+i)->key == key->valueint)
        {
            
            if((std+i)->dev_type == 0)
            {
                msg_set.type = 3;
            }else if((std+i)->dev_type==1)
            {
                msg_set.type =1;
            }
            char *ch = val->valuestring;
            msg_set.val.b_val=*ch-'0';
            printf("key=%d\n",msg_set.key);
            printf("type=%ld\n",msg_set.type);
                printf("val=%d\n",msg_set.val.b_val);
           msg_queue_send("set_msg", &msg_set, sizeof(msg_set), 0);
        }
    }

    printf("setDev ok\n");

}
void setAllList(int mod,int period)
{
    printf("setAllList ok\n");
    cJSON *Report = cJSON_GetObjectItem(allList, "report");
    cJSON_ReplaceItemInObject(Report,"type",cJSON_CreateNumber(mod));
    cJSON_ReplaceItemInObject(Report,"period",cJSON_CreateNumber(period));
    char *p = cJSON_Print(allList);
    FILE * fp;
    fp = fopen("./node.json","w");
    if(fp == NULL)
    {
        perror("fopen err");
        return ;
    }
    fwrite(p, strlen(p), 1,fp);
    fclose(fp);

}


int key_his=0;
pthread_t tid_his;
void *getHistory(void *arg) 
{
    char sql[68] = "";
    sprintf(sql,"SELECT * FROM histry WHERE key=%d;",key_his);
    int KEY = key_his;
    char **resultp;
    int n_row, n_cloum;
    int i, j;
    if (sqlite3_get_table(db, sql, &resultp, &n_row, &n_cloum, &errmsg) != SQLITE_OK)
    {
        printf("err:%s\n", errmsg);
        return NULL;
    }

    char **p;
    p = resultp + n_cloum;
    char data[64]="";
    for (i = 0; i < n_row; i++)
    {
        sprintf(data,"key:%s  val:%s time:%s",p[(i * n_cloum) + 0],p[(i * n_cloum) + 1],p[(i * n_cloum) + 2]);

        cJSON *root = cJSON_CreateObject();
        cJSON_AddItemToObject(root, "type", cJSON_CreateNumber(4));
        cJSON_AddItemToObject(root, "result", cJSON_CreateNumber(0));
        cJSON_AddItemToObject(root, "key", cJSON_CreateNumber(KEY));
        cJSON_AddItemToObject(root, "data", cJSON_CreateString(data));
        char *p = cJSON_Print(root);
        mqtt_send(p);
        free(p);
        printf("鎵惧埌涓?鏉″巻鍙茶褰昞n");
    }
    printf("鍘嗗彶璁板綍:%d鏉n",n_row);

}

int msgarrvd(void *context, char *topicName, int topicLen, MQTTClient_message *message)
{
    int i;
    char* payloadptr;

    payloadptr = message->payload;
    //** analysis command***//
    cJSON *root = cJSON_Parse(payloadptr);
    cJSON *type = cJSON_GetObjectItem(root, "type");

    if(type->valueint==1)
    {
        sendAllData();

    }else if(type->valueint == 2)
    {
        cJSON *data = cJSON_GetObjectItem(root, "data");
        cJSON *key = cJSON_GetObjectItem(data, "key");
        cJSON *val = cJSON_GetObjectItem(data, "val");
        setDev(key,val);

    }else if(type->valueint == 3)
    {
        cJSON *data = cJSON_GetObjectItem(root, "data");
        cJSON *type_mod = cJSON_GetObjectItem(data, "type");
        cJSON *type_period = cJSON_GetObjectItem(data, "period");
        setAllList(type_mod->valueint,type_period->valueint);
    }else if(type->valueint == 4)
    {
        cJSON *data = cJSON_GetObjectItem(root, "data");
        cJSON *key = cJSON_GetObjectItem(data, "key");
        // cJSON *limit = cJSON_GetObjectItem(data, "limit");
        key_his=key->valueint;
        pthread_create(&tid_his, NULL, getHistory, NULL);
        // getHistory(key->valueint);
    }

    cJSON_Delete(root);
    MQTTClient_freeMessage(&message);
    MQTTClient_free(topicName);

    return 1;
}

void connlost(void *context, char *cause)
{
    printf("\nConnection lost\n");
    printf("     cause: %s\n", cause);
}


    void mqtt_send(char *p)
    {
        pubmsg.qos = QOS;
        pubmsg.retained = 0;
        pubmsg.payload = p;
        pubmsg.payloadlen = (int)strlen(p);
        MQTTClient_publishMessage(client, "/app/data/up", &pubmsg, &token);
    }

void *up_period(void *arg) 
{
    while (1)
    {
        sleep(PERIOD);
        
        sendAllData();
    }
}


void *up_vary(void *arg)
{
    cJSON *root = cJSON_CreateObject();
    cJSON_AddItemToObject(root, "type", cJSON_CreateNumber(1));
    cJSON_AddItemToObject(root, "result", cJSON_CreateNumber(0));
    cJSON *arr = cJSON_CreateArray();
    cJSON_AddItemToObject(root, "data", arr);
    cJSON *data1 = cJSON_CreateObject();
    cJSON_AddItemToArray(arr, data1);
    cJSON_AddItemToObject(data1, "key", cJSON_CreateNumber(0));
    cJSON_AddItemToObject(data1, "val", cJSON_CreateString(""));

    while (1)
    {
        for(int i =0 ;i<*num;i++)
        {
            if(memcmp(&(std+i)->old_val,&(std+i)->new_val ,sizeof(union val_t)) != 0)
            {
                char buf[8]="";
                if( (std+i)->type==1 || (std+i)->type==2 )
                {
                    sprintf(buf,"%d",(std+i)->new_val.i_val);
                    printf("new:%d\n",(std+i)->new_val.i_val);
                    printf("old:%d\n",(std+i)->old_val.i_val);
                }
                else 
                {
                    sprintf(buf,"%.1f",(std+i)->new_val.f_val);
                printf("new:%f\n",(std+i)->new_val.f_val);
                printf("old:%f\n",(std+i)->old_val.f_val);
                }
                cJSON_ReplaceItemInObject(data1,"key",cJSON_CreateNumber((std+i)->key));
                cJSON_ReplaceItemInObject(data1,"val",cJSON_CreateString(buf));
                char *p = cJSON_Print(root);
                mqtt_send(p);
                free(p);
                (std+i)->old_val.i_val = (std+i)->new_val.i_val;
                printf("鏁版嵁鏈夊彉鍖朶n");
            }
        }
    }
    cJSON_Delete(root);
}


int main(int argc, char* argv[])
{
    time_t raw_time;

    // ******get list****
    FILE * fp;
    pthread_t tid;
    char buf[1024] = "";
    fp = fopen("./node.json","r");
    if(fp == NULL)
    {
        perror("fopen err");
        return -1;
    }
    fread(buf,2048,1,fp);
    fclose(fp);

    //**** open&init db ***//
    
    sqlite3_open("Histry.db", &db);


    //******* shmem init *******//
    struct shm_param para;
    if(shm_init(&para,"SHMEM",512)<0)
    {
        perror("init err");
        return 0;
    }
    num = shm_getaddr(&para);
    if(num==NULL)
    {
        perror("getaddr err");
        return 0;
    }
    std = (struct std_node*)(num+1);
        
    allList = cJSON_Parse(buf);
    cJSON *Stm32 = cJSON_GetObjectItem(allList, "stm32");
    cJSON *Data_32 = cJSON_GetObjectItem(Stm32, "data");

    cJSON *Modbus = cJSON_GetObjectItem(allList, "modbus");
    cJSON *Data_modbus = cJSON_GetObjectItem(Modbus, "data");
    *num = cJSON_GetArraySize(Data_32) + cJSON_GetArraySize(Data_modbus);
    struct std_node *temp=std;
    for(int i = 0; i < cJSON_GetArraySize(Data_32); i++)
    {
        cJSON *item = cJSON_GetArrayItem(Data_32, i);
        cJSON *t = cJSON_GetObjectItem(item, "key");
        temp->key = t->valueint;
        t = cJSON_GetObjectItem(item, "type");
        temp->type = t->valueint;
        temp->dev_type = 0;
        temp->ret = -1;
        temp++;
    }
    for(int i = 0; i < cJSON_GetArraySize(Data_modbus); i++)
    {
        cJSON *item = cJSON_GetArrayItem(Data_modbus, i);
        cJSON *t = cJSON_GetObjectItem(item, "key");
        temp->key = t->valueint;
        t = cJSON_GetObjectItem(item, "type");
        temp->type = t->valueint;
        temp->dev_type = 1;
        temp->ret = -1;
        temp++;
    }
    temp = NULL;

 //***** connect mqtt *******//
    
    cJSON *mqtt_server = cJSON_GetObjectItem(allList, "mqtt_server");
    cJSON *addr = cJSON_GetObjectItem(mqtt_server, "addr");
    cJSON *port = cJSON_GetObjectItem(mqtt_server, "port");
    sprintf(ADDRESS,"tcp://%s:%d",addr->valuestring,port->valueint);
    // MqttConnect();
    MQTTClient_connectOptions conn_opts = MQTTClient_connectOptions_initializer;
    int rc;

    MQTTClient_create(&client, ADDRESS, CLIENTID,
        MQTTCLIENT_PERSISTENCE_NONE, NULL);
    conn_opts.keepAliveInterval = 20;
    conn_opts.cleansession = 1;
    MQTTClient_setCallbacks(client, NULL, connlost, msgarrvd, delivered);

    if ((rc = MQTTClient_connect(client, &conn_opts)) != MQTTCLIENT_SUCCESS)
    {
        printf("Failed to connect, return code %d\n", rc);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    MQTTClient_subscribe(client, "/app/data/down", QOS);
    


// ******** UpMod*******

    cJSON *report = cJSON_GetObjectItem(allList, "report");
    cJSON *up_mod = cJSON_GetObjectItem(report, "type");
    if(up_mod->valueint == 0) // no
    {
        printf("褰撳墠涓婃姤妯″紡锛氫笉涓婃姤\n");
    }else if(up_mod->valueint == 1) // vary 
    {
        printf("褰撳墠涓婃姤妯″紡锛氬彉鍖栦笂鎶n");
        pthread_create(&tid, NULL, up_vary, NULL);

    }else if(up_mod->valueint == 2) // period
    {
        printf("褰撳墠涓婃姤妯″紡锛氬懆鏈熶笂鎶n");
        cJSON *period = cJSON_GetObjectItem(report, "period");
        PERIOD=period->valueint;
        pthread_create(&tid, NULL, up_period, NULL);
    }
        
    while (1)
    {
        sleep(60);
        time(&raw_time);
        struct tm *time_info = localtime(&raw_time);
        char * time = asctime(time_info);
        char sql[128]="";
        for(int i = 0;i<*num;i++)
        {
            char val[8]="";
            sprintf(val,"%d",(std+i)->new_val.i_val);
            sprintf(sql,"INSERT INTO histry VALUES (%d,'%s','%s');",(std+i)->key,val ,time);
            sqlite3_exec(db, sql, NULL, NULL, &errmsg);
        }    
        
    }
    
    return 0;
}

 上报模块Makefile代码：

#指定生成的文件名
OJB_OUT = test

#指定每一个c文件对应的.o文件
OBJS = cJSON.o UpData.o msg_queue_peer.o shmem.o

#指定编译器
CC = gcc

#指定需要的库
ULDFLAGS = -lpthread -lm -lpaho-mqtt3c -lsqlite3

###########################################
#以下的内容不需要修改
###########################################
all:$(OJB_OUT)

$(OJB_OUT):$(OBJS)
	$(CC) -o $@ $^ $(ULDFLAGS)

dep_files := $(foreach f,$(OBJS),.$(f).d)
dep_files := $(wildcard $(dep_files))

ifneq ($(dep_files),)
  include $(dep_files)
endif

%.o:%.c
	$(CC) -Wp,-MD,.$@.d -c $< -o $@
    
clean:
	rm -rf .*.o.d *.o $(OJB_OUT)

 STM32采集模块.c代码

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>  /* See NOTES */
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include "cJSON.h"
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <strings.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "shmem.h"
#include "msg_queue_peer.h"

#define N 1024
/***************************************共享内存***********************************/
union val_t
{
    int b_val;   //bool类型存储空间
    int i_val;   //整形值存储空间
    float f_val; //浮点值存储空间
};

struct std_node
{
    int key;             //唯一键值
    int type;            //数据点类型
    int dev_type;        //数据点属于哪个设备，根据网关支持的设备自行定义
    union val_t old_val; //变化上报后需要更新旧值
    union val_t new_val; //从共享内存取出最新数据，放到new_val中
    int ret;             //默认为-1，采集成功后设置为0，采集失败再置-1
};

/***************************************消息队列***********************************/
struct msg //消息队列的消息类型
{
    long type;       //类型 0：STM32  1：modbus
    int key;         //key 值
    union val_t val; //数据（共用体类型）
};
        struct shm_param para;
//反序列化
        struct std_node *st=NULL;
        int *num = NULL;

void aliviar(char *buf) //解除序列化
{
    cJSON *root = cJSON_Parse(buf);
    cJSON *item = cJSON_GetObjectItem(root, "data");
    int size = cJSON_GetArraySize(item);
    // printf("%d",size);
    cJSON *arr;

    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        arr = cJSON_GetArrayItem(item, i);
        cJSON *arr1 = cJSON_GetObjectItem(arr, "key");
        cJSON *arr2 = cJSON_GetObjectItem(arr, "name");
        cJSON *arr3 = cJSON_GetObjectItem(arr, "val");

        printf("%s:%s\n", arr1->string, arr1->valuestring); //key   int
        printf("%s:%s\n", arr2->string, arr2->valuestring); // name string

        if (strcmp(arr2->valuestring, "temp") == 0)
        {
            printf("%s:%.1f\n", arr3->string, arr3->valuedouble);
        }
        else
        {
            printf("%s:%d\n", arr3->string, arr3->valueint); //val double
        }

        int key = atoi(arr1->valuestring);
        /*存入共享内存 */

        for (int i = 0; i < *num; i++)
        {
            if ((st + i)->key == key)
            {
                if (key == 202)
                {
                    (st + i)->new_val.f_val = arr3->valuedouble;
                }

                else if (key == 201)
                {
                    (st + i)->new_val.f_val = arr3->valuedouble;
                }
                else
                {
                    (st + i)->new_val.i_val = arr3->valueint;
                }
            }
        }

    }

    cJSON_Delete(root);
}
int clientfd = 0;

//线程执行从消息对列中读取数据并发送
void *handler_thread(void *arg)
{
    struct msg msg1;
    while (1)
    {
        printf("111\n");
        long type = 3;
        //用消息队列接收指令
        msg_queue_recv("set_msg", &msg1, sizeof(struct msg), type, 0);
        printf("%d\n", msg1.key);
        printf("msg=%d\n", msg1.val.i_val);
        if (msg1.key == 203)
        {

                    printf("%d\n", msg1.key);
        printf("msg=%d\n", msg1.val.i_val);
            cJSON *root = cJSON_CreateObject();
            cJSON_AddItemToObject(root, "key", cJSON_CreateString("203"));
            cJSON_AddItemToObject(root, "val", cJSON_CreateNumber(msg1.val.i_val));

            char *p = cJSON_PrintUnformatted(root);
             printf("p=%s\n", p);
            int res= send(clientfd, p, 128, 0);
            printf("%d\n",res);
  
            free(p);
            cJSON_Delete(root);
        }
    }

    pthread_exit(NULL); //退出线程

    return NULL;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    if (shm_init(&para, "SHMEM", 512) < 0)
        {
            perror("shm_init err\n");
            return 0;
        }
        if ((num = shm_getaddr(&para)) == NULL)
        {
            perror("shm getaddr err");
            return 0;
        }
        st = (struct std_node *)(++num);


    //创建流式套接
    int serverfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (serverfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    //绑定自己的地址
    struct sockaddr_in myaddr;
    socklen_t addrlen = sizeof(myaddr);
    memset(&myaddr, 0, addrlen);
    myaddr.sin_family = AF_INET;
    myaddr.sin_port = htons(8888);
    myaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    int ret = bind(serverfd, (struct sockaddr *)&myaddr, addrlen);
    if (ret < 0)
    {
        perror("bind err");
        return -1;
    }

    //启动监听
    ret = listen(serverfd, 5);
    if (ret < 0)
    {
        perror(";istenerr");
        return -1;
    }

    //构建文件描述符
    fd_set readfd, tmpreadfd;
    FD_ZERO(&readfd);
    FD_SET(serverfd, &readfd);

    int maxfd = serverfd;

    pthread_t tid;
    if (pthread_create(&tid, NULL, handler_thread, NULL) != 0)
    {
        printf("create thread err");
        return -1;
    }

    pthread_detach(tid);

    while (1) //创建监听表监听单片机发送的数据并存入共享内存
    {
        //临时监听表
        tmpreadfd = readfd;
        select(maxfd + 1, &tmpreadfd, NULL, NULL, NULL);
        for (int i = 0; i < maxfd + 1; i++)
        {
            //判断此时描述符有数据吗
            if (FD_ISSET(i, &tmpreadfd))
            {
                //判断这个描述符是谁？服务器/客户端
                if (i == serverfd)
                {
                    clientfd = accept(serverfd, NULL, NULL);
                    printf("new client fd=%d\n", clientfd);
                    //把描述符加入表
                    FD_SET(clientfd, &readfd);
                    if (clientfd > maxfd)
                    {
                        //更新maxfd
                        maxfd = clientfd;
                    }
                }
                else
                {
                    char buf[N] = {};
                    bzero(buf, N);
                    int len = read(i, buf, N);
                    if (len < 0)
                    {
                        perror("read err");
                        break;
                    }
                    else if (len == 0) //如果客户端退出则退出监听表的描述符
                    {
                        printf("client %dquit\n", i);
                        FD_CLR(i, &readfd);
                        close(i);
                        break;
                    }
                    else //接受到的数据处理
                    {
                        //打印读到的数据
                        printf("read from %d client=%s\n", i, buf);
                        //  printf("%s\n", buf);

                        //反序列化//并发生给共享内存
                        aliviar(buf);

                        printf("%s\n", buf);

                        fflush(NULL);
                    }
                }
            }
        }
    }
    close(serverfd);
    return 0;
}

设备搜索响应模块Linux部分.c代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include "cJSON.h"

#define N 64
void *new_sock(void *arg)
{
    printf("will recv new connect\n");
    int sockfd, qtfilefd;
    char buf[1200];
    int addrlen = sizeof(struct sockaddr);
    struct sockaddr_in addr, clientaddr;
    int nbytes;
    // 1创建一个套接字--socket
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        exit(-1);
    }

    // 2定义套接字地址--sockaddr_in
    bzero(&addr, addrlen);
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.132");
    addr.sin_port = htons(6666); //新的连接用6666端口

    // 3绑定套接字--bind
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, addrlen) < 0)
    {
        perror("bind err");
        exit(-1);
    }

    // 4启动监听--listen
    if (listen(sockfd, 5) < 0)
    {
        perror("listen err");
        exit(-1);
    }

    // 5接收连接--accept
    qtfilefd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &addrlen);
    if (qtfilefd < 0)
    {
        perror("accept err");
        exit(-1);
    }
    //第二个tcp接收到QT链接
    printf("recv qt client\n");

    // 6收发点表--recv/send
    bzero(buf, 1200);
    if (recv(qtfilefd, buf, 1200, 0) > 0)
    {
        printf("copy....\n");
        //拷贝配置文件
        int fd = open("/home/hq/project/port.json", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0777);
        write(fd, buf, 1048);

        printf("copy success!\n");
    }
    else
    {
        perror("copy err\n");
    }
    pthread_exit(NULL);
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int broadfd;

    //创建一个socket文件描述符
    broadfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (broadfd < 0)
    {
        perror("sock err");
        return -1;
    }
    //绑定套接字(ip+port)
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(8888); //端口号
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    int addrlen = sizeof(addr);

    if (bind(broadfd, (struct sockaddr *)&addr, addrlen) < 0)
    {
        perror("bind err");
        return -1;
    }

    ssize_t len;
    char buf[N] = {0};
    struct sockaddr_in cliaddr;

    //接收"coffee"搜索包
    bzero(buf, N);
    len = recvfrom(broadfd, buf, N, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &addrlen);

    //判断是否是本公司产品：收到的数据是否"group"
    if (strcmp(buf, "group") != 0)
    {
        printf("not my group\n");
        return -1;
    }

    //回复yes，告诉软件，我收到了搜索协议，并且回复地址
    sendto(broadfd, "yes", 4, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, addrlen);
    bzero(buf, N);

    //变身为TCP服务器，准备接收软件的升级文件
    int tcpfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (tcpfd < 0)
    {
        perror("sock err");
        return -1;
    }

    if (bind(tcpfd, (struct sockaddr *)&addr, addrlen) < 0)
    {
        perror("bind err");
        return -1;
    }

    //监听套接字
    if (listen(tcpfd, 5) < 0)
    {
        perror("listen err");
        return -1;
    }

    //接收客户端的连接
    printf("wait qt connect\n");
    int clifd;

    //接收对端的地址
    clifd = accept(tcpfd, NULL, NULL);
    if (clifd < 0)
    {
        perror("accept err");
        return -1;
    }

    //接收到QT端链接
    printf("qt cononect coming\n");

    send(clifd, "yes", 3, 0);
    // bzero(buf, N);
    // recv(clifd, buf, 4, 0);
    // printf("%s\n", buf);
    while (1)
    {
        bzero(buf, N);
        int len = recv(clifd, buf, N, 0);
        cJSON *root = cJSON_Parse(buf);
        cJSON *item = cJSON_GetObjectItem(root, "type");
        int type = item->valueint;
        if (type == 1)
        {
            printf("tcp链接成功\n");
            pthread_t tid;
            pthread_create(&tid, NULL, new_sock, NULL);
        }
        else if (type == 3)
        {
            if (send(clifd, "living", 7, 0) < 0)
            {
                perror("send err\n");
            }
        }
    }

    return 0;
}

 设备搜索响应模块Qt端代码.h

#ifndef M0WIG_H
#define M0WIG_H


#include <QWidget>
#define UDPIP "192.168.50.255"
#include <QDebug>
#include <QMessageBox>
//UDP库
#include <QUdpSocket>
#include <QHostAddress>
//TCP库
#include <QTcpSocket>
//文本流
#include <QTextStream>
#include <QFile>
//定时类
#include <QTimer>
//QJSON类
#include <QJsonDocument>
#include <QJsonObject>

namespace Ui {
class M0Wig;
}

class M0Wig : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit M0Wig(QWidget *parent = 0);
    ~M0Wig();

private:
    Ui::M0Wig *ui;

    QUdpSocket *udpSocket;//udp socket对象
    QTcpSocket *socket;//TCP客户端对象
    QTcpSocket *fliesocket;//tcp文件对象
    QString tcpip;//服务器IP地址
    QTimer *timer;//心跳包定时器

private slots:
    void btnSearchSlot();
    void n1tcpReadSlot();
    void btnLoginSlot();
    void udpRecvSlot();//接收广播回复
    void connectFileSlot();
    void heartTimerSlot();
};

#endif // M0WIG_H

设备搜索响应模块Qt端代码.cpp

#include "m0wig.h"
#include "ui_m0wig.h"

//json对象
QJsonObject json;

M0Wig::M0Wig(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::M0Wig)
{
    ui->setupUi(this);

    //创建udp对象
    udpSocket = new QUdpSocket(this);

    //创建tcp客户端对象
    socket = new QTcpSocket(this);
    fliesocket=new QTcpSocket(this);
    //发送广播槽函数
    connect(ui->pushButtonSearch,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(btnSearchSlot()));
    //接收广播回复
    connect(udpSocket, SIGNAL(readyRead()), this,SLOT(udpRecvSlot()));
    //建立第一个TCP连接
    connect(ui->pushButtonLogin,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(btnLoginSlot()));
    //接收服务器数据
    connect(socket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(n1tcpReadSlot()));
    //第二个tcp发送文件
    connect(fliesocket,SIGNAL(connected()),this,SLOT(connectFileSlot()));
    // 创建定时器，每隔1秒发送心跳包
    timer = new QTimer(this);
    connect(timer, SIGNAL(timeout()), this,SLOT(heartTimerSlot()));
    timer->start(1000); // 1000毫秒为间隔
}

M0Wig::~M0Wig()
{
    delete ui;
    //关闭广播
    udpSocket->close();
}
//进行UDP广播
void M0Wig::btnSearchSlot()
{
    //绑定广播地址
    QHostAddress broadcastAddress(UDPIP);

    QByteArray datagram = "group"; // 你想要广播的消息

    if (udpSocket->writeDatagram(datagram, datagram.size(), broadcastAddress, 8888)) { // 8888是端口号
        // 消息成功发送
        qDebug()<<"广播成功";
    } else {
        // 消息发送失败
        qDebug()<<"广播失败";
    }
}

void M0Wig::n1tcpReadSlot()
{
    QByteArray buffer = socket->readAll();
    // QByteArray → QString
    QString text(buffer);
    if(text=="yes")
    {
        QMessageBox::information(this,"信息","tcp连接成功");
        json["type"] = 1;
        // 创建JSON文档
        QJsonDocument jsonDoc(json);
        // 将JSON文档转换为字节数组
        QByteArray jsonData = jsonDoc.toJson();
        // 发送JSON数据
        socket->write(jsonData);
//        text="port";
//        QTextStream output(socket);
//        output << text;
        //建立第二个TCP连接
        fliesocket->connectToHost(tcpip,6666);
    }
    else if(text == "living")
    {
        qDebug()<<"process living";
    }
    else
        qDebug()<<"tcp连接失败";


}
//建立TCP连接
void M0Wig::btnLoginSlot()
{
    //建立第一个TCP连接
    socket->connectToHost(tcpip,8888);
}

void M0Wig::udpRecvSlot()
{
    while (udpSocket->hasPendingDatagrams()) {
        QByteArray datagram;
        datagram.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());
        QHostAddress sender;
        quint16 senderPort;
        udpSocket->readDatagram(datagram.data(), datagram.size(), &sender, &senderPort);
        tcpip = sender.toString();//获取服务器地址
        // 打印发送者地址和接收到的数据
        qDebug() << "Received datagram from:" << sender.toString() << datagram.data();
        ui->textBrowser->append(sender.toString());
        udpSocket->close();//关闭广播
    }
}

void M0Wig::connectFileSlot()
{
    QFile readFile(":/new/prefix1/js.json");
    readFile.open(QIODevice::ReadOnly);
    QByteArray file;
    qint64 totalSize = readFile.size();
    qDebug()<<totalSize;
    file = readFile.read(totalSize);
    qDebug()<<file;
    fliesocket->write(file);
}

void M0Wig::heartTimerSlot()
{
        // 添加其他键值对
        json["type"] = 3;
        // 创建JSON文档
        QJsonDocument jsonDoc(json);

        // 将JSON文档转换为字节数组
        QByteArray jsonData = jsonDoc.toJson();

        // 发送JSON数据
        socket->write(jsonData);

        // 等待数据发送完毕
        if (socket->waitForBytesWritten()) {
             qDebug() << "JSON data sent successfully1";
        } else {
            qDebug() << "Failed to send JSON data";
        }
}

Modbus采集进程.c代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <modbus.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include "msg_queue_peer.h"
#include "shmem.h"

#define MODBUS_IP "192.168.50.249"
#define MODBUS_PORT 502

union val_t {
    int b_val;   //bool类型存储空间
    int i_val;   //整形值存储空间
    float f_val; //浮点值存储空间
};
struct msg //消息队列的消息类型
{
    long type;       //类型 3：STM32  1：modbus
    int key;         //key 值
    union val_t val; //数据（共用体类型）
};
struct std_node
{
    int key;             //唯一键值
    int type;            //数据点类型
    int dev_type;        //数据点属于哪个设备，根据网关支持的设备自行定义
    union val_t old_val; //变化上报后需要更新旧值
    union val_t new_val; //从共享内存取出最新数据，放到new_val中
    int ret;             //默认为-1，采集成功后设置为0，采集失败再置-1
};
modbus_t *ctx;
// modbus读取设备线程
void *modbus_thread(void *arg)
{
    
    //初始化创建共享内存
    struct shm_param para;
    if (shm_init(&para, "SHMEM", 512))
    {
        perror("shm_init err\n");
    }
    int *num = shm_getaddr(&para); //指针指向共享内存的地址->映射
    if (NULL == num)
    {
        perror("shm getaddr err");
    }
    struct std_node *std;
    std=(struct student*)(num+1);
    uint16_t buf[1024] = {};
    uint16_t dataa[128] = {};
    uint8_t data[128] = {};
    while (1) //循环检测modbus salve里线圈和寄存器信息
    {
        sleep(2); //联调后把延时和打印注释掉
        //读保持寄存器 功能码03
        //ctx   ：Modbus实例
        //addr ：寄存器起始地址
        //nb   ：寄存器个数
        //dest ：得到的状态值
        modbus_read_registers(ctx, 0, 10, dataa);
        // printf("湿度：%d\n光照强度：%d\nCO2浓度：%d\n", dataa[0], dataa[2], dataa[4]);
        //读线圈 功能码01
        modbus_read_bits(ctx, 0, 10, data);
        //printf("水泵开关：%d 灯光开关：%d 排气扇：%d\n",data[0], data[1], data[2]);
        //printf("num=%d\n", *num);
        for (int i = 0; i < *num; i++)
        {
            if ((std + i)->key == 101) //土壤湿度
            {
                (std+i)->new_val.i_val=dataa[0];
            }
            if ((std + i)->key == 102) //光照强调
            {
                (std + i)->new_val.i_val = dataa[2];
            }
            if ((std + i)->key == 105) //CO2浓度
            {
                (std + i)->new_val.i_val = dataa[4];
            }
            
            if ((std + i)->key == 104) //开关水泵
            {
                (std + i)->new_val.i_val = data[0];
            }
            if ((std + i)->key == 103) //开关灯
            {
                (std + i)->new_val.i_val = data[1];
            }
            if ((std + i)->key == 106) //排气扇
            {
                (std + i)->new_val.i_val = data[2];
            }
        }
        for (int i = 0; i < *num; i++)
        {
            
            if ((std + i)->key == 101) //土壤湿度
            {
                printf("土壤湿度：%d\n", (std + i)->new_val.i_val);
            }
            if ((std + i)->key == 102) //光照强调
            {
                printf("光照强度：%d\n", (std + i)->new_val.i_val);
            }
            if ((std + i)->key == 105) //CO2浓度
            {
                printf("CO2浓度：%d\n", (std + i)->new_val.i_val);
            }  
            if ((std + i)->key == 104) //开关水泵
            {
                printf("水泵状态：%d\n", (std + i)->new_val.i_val);
            }
            if ((std + i)->key == 103) //开关灯
            {
                printf("灯状态：%d\n", (std + i)->new_val.i_val);
            }
            if ((std + i)->key == 106) //排气扇
            {
                printf("排气扇状态：%d\n", (std + i)->new_val.i_val);
            }
            putchar(10);
        }
        memset(dataa, 0, sizeof(dataa));
        memset(data, 0, sizeof(data));
    }
    shm_del(&para);
    pthread_exit(NULL);
}
//modbus写入线圈
void *modbus_write(void *arg)
{
    struct msg msg1;
    while (1)
    {
        printf("111\n");
        //用消息队列接收指令
        msg_queue_recv("set_msg",&msg1,sizeof(struct msg),1,0);
        printf("msg1.key=%d\n",msg1.key);
        // modbus_write_bit(ctx, 0, msg1->val.i_val);
        printf("msg1.val.i_val=%d\n",msg1.val.i_val);
        if (msg1.key==104)
        {
            modbus_write_bit(ctx,0,msg1.val.i_val);
        }
        if (msg1.key==103)
        {
            modbus_write_bit(ctx,1,msg1.val.i_val);
        }
        if (msg1.key==106)
        {
            modbus_write_bit(ctx,2,msg1.val.i_val); 
        }   
    }
    pthread_exit(NULL);
    //pause();
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
    ctx = modbus_new_tcp(MODBUS_IP, MODBUS_PORT);
    if (ctx == NULL)
    {
        perror("modbus create err");
        return -1;
    }
    if (modbus_set_slave(ctx, 1) != 0)
    {
        perror("set id err");
        return -1;
    }
    if (modbus_connect(ctx) != 0)
    {
        perror("connect err");
        return -1;
    }
    pthread_t tid, tid1;
    pthread_create(&tid, NULL, modbus_thread, NULL);
    pthread_create(&tid1, NULL, modbus_write, NULL);
    pthread_detach(tid);
    pthread_detach(tid1);
    while (1);
    modbus_free(ctx);
    modbus_close(ctx);
    return 0;
}