4G模块、WIFI模块、NBIOT模块通过AT指令连接华为云物联网服务器（MQTT协议）

news2024/11/13 18:16:58

MQTT协议概述

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的消息传输协议，它被设计用来提供一对多的消息分发和应用之间的通讯，尤其适用于远程位置的设备和高延迟或低带宽的网络。MQTT协议基于客户端-服务器架构，客户端可以订阅任意数量的主题，并可以发布消息到这些主题。服务器（通常称为MQTT Broker）则负责接受来自客户端的连接请求，并转发消息给感兴趣的客户端。
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MQTT协议特点

MQTT协议具有以下主要特点：

  • 轻量级：MQTT协议的实现非常轻巧，占用资源少，非常适合于资源受限的设备，如传感器、嵌入式设备等。
  • 低带宽需求：MQTT协议的设计考虑到了带宽的高效利用，其报头非常小，这使得它能够在低带宽环境下有效工作。
  • 可靠的消息传递：MQTT提供了三种服务质量等级（QoS），允许发布者和订阅者之间选择合适的服务质量级别。
  • 支持多种传输层：虽然MQTT最初是基于TCP/IP设计的，但它也支持使用WebSockets和其他传输协议，以便更好地集成到现代Web应用中。
  • 安全性：MQTT支持TLS加密通信，保证了数据的安全性，并可以通过认证机制增强安全性。

MQTT协议的基本概念

MQTT协议的核心概念包括客户端、服务器（Broker）、主题和消息。

  • 客户端（Client）：任何连接到Broker的应用程序都可以被称为客户端。客户端可以订阅感兴趣的主题，接收其他客户端发布的消息，也可以发布消息。
  • 服务器（Broker）：MQTT服务器或Broker是消息的中心节点，它接受客户端的连接请求，存储订阅关系，并将消息从发布者路由到订阅者。
  • 主题（Topic）：主题是一个字符串，用于标识消息的类别或目的。客户端订阅主题后，可以接收到发布到该主题的所有消息。
  • 消息（Message）：消息是由客户端发布的一组数据，它包含两部分：主题名和消息体。

MQTT协议的工作流程

MQTT的工作流程如下：

  1. 连接：客户端向Broker发送连接请求，包含客户端ID、用户名、密码等信息。
  2. 订阅：一旦连接成功，客户端可以订阅一个或多个主题。
  3. 发布：客户端可以向特定主题发布消息。
  4. 接收：如果客户端订阅了一个主题，则它可以接收该主题下的消息。
  5. 断开连接：当客户端完成所有操作后，可以断开与Broker的连接。

MQTT协议的应用场景

由于其轻量级特性和高效的消息传递能力，MQTT协议广泛应用于物联网（IoT）领域，特别是在智能家居、工业自动化、远程监控等领域。此外，随着移动互联网的发展，MQTT也被用于移动应用程序中的实时数据更新和推送服务。

【1】MQTT服务器地址信息

IP地址：117.78.5.125
端口号：1883
ClientId      64000697352830580e48df07_dev1_0_0_2023030206
Username      64000697352830580e48df07_dev1
Password      a695af9883c5d0e3817bc6971beeecadf8c7c595677c461b1fe75882ed2bf449
订阅主题：$oc/devices/64000697352830580e48df07_dev1/sys/messages/down
发布主题：$oc/devices/64000697352830580e48df07_dev1/sys/properties/report
发布的消息：{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"DHT11_T":18,"DHT11_H":80,"MQ2":1,"water":1,"flame":1,"light":0,"LED1":0,"LED2":0,"LED3":0}}]}

【2】ESP8266-WIFI连接

要通过ESP8266模块使用AT指令来连接MQTT服务器，订阅特定的主题，并发布消息，可以按照以下步骤操作。

请注意，这里提供的AT命令序列是基于ESP8266模块支持的MQTT功能。

下面是一个示例流程：

  1. 初始化ESP8266

    • AT+RST 重启模块
    • AT 测试模块是否响应
    • AT+CIPMUX=1 设置多连接模式（可选）
    • AT+CIPRXGET=1,100 设置接收数据的方式（可选）

  2. 设置Wi-Fi连接

    • AT+CWMODE=3 设置为Station+AP模式（通常只需要Station模式即可，即设置为1）
    • AT+CWJAP="yourSSID","yourPassword" 连接到Wi-Fi网络

  3. 配置MQTT客户端

    • AT+CIPMQTTCFG="117.78.5.125",1883,"64000697352830580e48df07_dev1_0_0_2023030206","64000697352830580e48df07_dev1","","a695af9883c5d0e3817bc6971beeecadf8c7c595677c461b1fe75882ed2bf449",0,0,60 配置MQTT客户端参数，包括服务器地址、端口、客户端ID、用户名、密码等

  4. 连接MQTT服务器

    • AT+CIPMQTTC=1 连接到MQTT服务器

  5. 订阅主题

    • AT+CIPMQTTSUB=0,"$oc/devices/64000697352830580e48df07_dev1/sys/messages/down",2 订阅指定的主题

  6. 发布消息

    • AT+CIPMQTTPUB=0,"$oc/devices/64000697352830580e48df07_dev1/sys/properties/report",2,0,0,"{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"DHT11_T":18,"DHT11_H":80,"MQ2":1,"water":1,"flame":1,"light":0,"LED1":0,"LED2":0,"LED3":0}}]}" 发布消息到指定主题

  7. 断开MQTT连接

    • AT+CIPMQTTDISC=0 断开与MQTT服务器的连接

  8. 关闭TCP/IP连接

    • AT+CIPCLOSE 关闭当前的TCP/IP连接

注意，在使用中，需要将"yourSSID"和"yourPassword"替换为实际使用的Wi-Fi网络的SSID和密码。

【3】NBIOT-BC26

使用NBIoT-BC26模块连接MQTT服务器的过程与使用ESP8266类似，但是命令集有所不同。

以下是使用NBIoT-BC26模块通过AT指令连接MQTT服务器、订阅主题以及发布消息的示例流程：

  1. 初始化模块

    • AT 检查模块是否在线
    • ATE0 关闭回显
    • AT+CFUN=1 启用射频功能
    • AT+CGATT=1 附着到网络

  2. 设置网络参数

    • AT+CNOPS=0 设置网络操作模式
    • AT+CGDCONT=1,"IP","your_apn" 设置PDP上下文，使用您的运营商提供的APN

  3. 激活PDP上下文

    • AT+CGACT=1,1 激活PDP上下文

  4. 配置MQTT客户端

    • AT+QMTOPEN=0,"tcp","117.78.5.125",1883 打开一个TCP连接到MQTT服务器

  5. 建立MQTT连接

    • 使用AT+QMTCONN命令进行连接，此命令会发送MQTT CONNECT包给服务器。
    • AT+QMTCONN=0,"64000697352830580e48df07_dev1_0_0_2023030206",60,0,1,0,"64000697352830580e48df07_dev1","a695af9883c5d0e3817bc6971beeecadf8c7c595677c461b1fe75882ed2bf449" 连接MQTT服务器，参数包括客户端ID，保持活动时间，Clean Session标志，Will标志，Will QoS，Will保留位，用户名和密码。

  6. 订阅主题

    • AT+QMTSUB=0,2,"$oc/devices/64000697352830580e48df07_dev1/sys/messages/down" 订阅主题

  7. 发布消息

    • AT+QMTPUB=0,1,"$oc/devices/64000697352830580e48df07_dev1/sys/properties/report",0,0,0,512 开始发送消息
    • {"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"DHT11_T":18,"DHT11_H":80,"MQ2":1,"water":1,"flame":1,"light":0,"LED1":0,"LED2":0,"LED3":0}}]} 发送的消息内容

  8. 断开MQTT连接

    • AT+QMTDISC=0 断开MQTT连接

  9. 关闭TCP连接

    • AT+QMTCLS=0 关闭TCP连接

  10. 去激活PDP上下文

    • AT+CGACT=1,0 去激活PDP上下文

上述命令序列是基于NBIoT-BC26模块的MQTT功能。

【4】EC20-4G模块

对于EC20模块（通常是4G LTE模块），连接MQTT服务器、订阅主题和发布消息的AT指令会有所不同。

以下是使用EC20模块通过AT指令完成这些操作的流程：

  1. 初始化EC20模块
AT

检查EC20是否正常工作。

  1. 设置工作模式为数据模式（如果尚未设置）
AT+QCFG="nwscanmode",0,1

设置网络扫描模式为自动。

  1. 连接到移动网络
AT+QNWINFO

检查网络连接状态。

  1. 设置MQTT服务器的IP地址和端口
AT+QMTOPEN=0,"117.78.5.125",1883

连接到MQTT服务器的指定IP和端口。

  1. 登录MQTT服务器
AT+QMTCONN=0,"64000697352830580e48df07_dev1","a695af9883c5d0e3817bc6971beeecadf8c7c595677c461b1fe75882ed2bf449",0,0

使用客户端ID、用户名和密码连接MQTT服务器。

  1. 订阅MQTT主题
AT+QMTSUB=0,"$oc/devices/64000697352830580e48df07_dev1/sys/messages/down",1

订阅指定的MQTT主题。

  1. 发布消息到MQTT主题
AT+QMTPUB=0,"$oc/devices/64000697352830580e48df07_dev1/sys/properties/report",0,0,{"services":[{"service_id":"stm32","properties":{"DHT11_T":18,"DHT11_H":80,"MQ2":1,"water":1,"flame":1,"light":0,"LED1":0,"LED2":0,"LED3":0}}]}

向指定的MQTT主题发布消息。

  1. 断开MQTT连接
AT+QMTDISC=0

断开与MQTT服务器的连接。

  1. 关闭EC20模块（如果需要）
AT+QPOWD=1

关闭EC20模块或使其进入省电模式。

  1. 检查状态（可选）
AT+QMTSTAT=0

检查MQTT连接状态。

请注意：

  • AT+QMTOPEN、AT+QMTCONN、AT+QMTSUB 和 AT+QMTPUB 命令中的第一个参数 0 是连接的会话编号。可以根据需要调整它。
  • 发布的消息格式要符合MQTT协议的要求，可能需要根据具体的EC20模块固件版本调整。
  • 确保你已经在模块中设置了正确的APN，并成功连接到移动网络。

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