上篇文章主要讲解了W5100S特色功能——SOCKET - less PING功能。

文章链接 - W5100S——SOCKET - less PING功能解析（可以了解下W5100S硬件PING功能如何使用）

本篇文章则是讲解，如何让W5100S 通过MQTT连接百度天工云平台。

STM32+W5100S_百度云天工MQTT 例程下载------------>www.w5100s.com

1. 准备

• 软件环境：Windows

• 硬件环境：STM32F103+W5100S

• 开发工具：Keil uVision5

• 调试工具：串口调试助手

• 连接平台：百度云天工（https://cloud.baidu.com/）

2. MQTT简介

MQTT官网地址：（http://mqtt.org/）

2.1 MQTT协议特点

MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

MQTT协议当前版本为，2014年发布的MQTT v3.1.1。除标准版外，还有一个简化版MQTT-SN，该协议主要针对嵌入式设备。

MQTT协议运行在TCP/IP或其他网络协议，提供有序、可靠、双向连接。其特点包括：

• 使用的发布/订阅消息模式，它提供了一对多消息分发，以实现与应用程序的解耦。
• 对负载内容屏蔽的消息传输机制。
• 对传输消息有三种服务质量（QoS）：
• 最多一次，这一级别会发生消息丢失或重复，消息发布依赖于底层TCP/IP网络。即：<=1
• 至多一次，这一级别会确保消息到达，但消息可能会重复。即：>=1
• 只有一次，确保消息只有一次到达。即：＝1。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别

数据传输和协议交换的最小化（协议头部只有2字节），以减少网络流量

通知机制，异常中断时通知传输双方

2.2 MQTT协议原理及实现方式

实现MQTT协议需要：客户端和服务器端

MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和消息的内容（payload）两部分

Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）

payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容

2.3 百度云天工MQTT连接步骤

2.3.1.进入管理控制台（请提前登录）；

2.3.2. 选择“物接入IoT Hub”板块

2.3.3. 创建项目

（例程搭配数据型设备使用，详细数据型与设备型差异，请前往百度云天工查询）

2.3.4. 项目提交后，进入项目创建子用户

名称：MQTT连接报文中的用户名

身份：确定访问形式，可以使用密钥连接。

策略：绑定对应权限与主题。

密钥：请妥善保管，此为连接的密码。（遗忘可在身份列表重置）

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项目创建成功后，记录下：名称、身份、密钥。即可通过例程修改对应字符串连接自己所创建的设备。

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3. 例程实验现象

首选我们查看烧录程序后，应有的实验现象。

注：测试W5100S订阅主题后的接收消息和向主题发布消息，是在百度云建立了第二个设备B。B设备发布消息和接收W5100S发的主题消息。以此检验是否W5100S能收到主题消息或发送主题消息。

3.1.串口打印信息显示“连接成功”或者“连接失败的具体原因”。

3.2.订阅主题

3.3.接收主题消息

3.4.发布主题消息

4. 例程代码

由于代码内涉及MQTT的拆包组包部分，详细讲解太过冗杂。

故此次解析，仅从函数功能及代码框架解析，不对函数实现做过多拆解。

4.1.主函数整体框架流程

#include <stdio.h>
#include <string.h>  
#include "stm32f10x.h"

#include "bsp_usart1.h"
#include "bsp_fsmc.h"
#include "bsp_spi.h"

#include "w5100s.h"
#include "W5100s_conf.h"
#include "wizchip_conf.h"
#include "w5100s_conf.h"

#include "utility.h"
#include "tcp_demo.h"
#include "MqttKit.h"

int main(void)
{ 	 
  systick_init(72);                     // 初始化滴答定时器
  USART1_Config();                      // 初始化USART1：115200@8-N-1 
  reset_break_gpio_init();              // 复位与中断管脚初始化
#if (_WIZCHIP_IO_MODE_ == _WIZCHIP_IO_MODE_SPI_)
  spi_gpio_init();                      // SPI管脚初始化
  spiinitailize();                      // SPI配置初始化
  reg_wizchip_spi_cbfunc(spi_read_byte,spi_send_byte);          // SPI读写数据函数映射
  reg_wizchip_cs_cbfunc(cs_low,cs_high);                        // SPI片选控制函数映射
#elif (_WIZCHIP_IO_MODE_ == _WIZCHIP_IO_MODE_BUS_INDIR_)
  FSMC_gpio_init();                     // FSMC管脚初始化c
  FSMCInitialize();                     // FSMC配置初始化
#endif
  printf("rn 炜世科技--WIZnet W5100S官方代理商。全程技术支持，价格优势大！rnrn");
  reset_w5100s();                       // W5100S硬件复位 
  PHY_check();                          // 网线检测程序
  set_w5100s_mac();                     // 设置W5100SMAC地址
  set_w5100s_netinfo();                 // 设置W5100S网络参数
  wizchip_init(txsize,rxsize);          // 初始化4个Socket的发送接收缓存大小
  printf("rn W5100S网络参数配置完成，请使用电脑 'PING' W5100SIP地址，检查网络是否畅通。");
	
  while(1)                              /*循环执行的函数*/ 
  {
    do_tcp_client();                    // TCP 客户端数据回环测试 
		
    delay_ms(100);

    if(User1 == 0)                      //订阅
    {
       while(User1 == 0);
       MQTT_STATE = MQTT_PKT_SUBSCRIBE;
    }
//  if(KEY_5 == 0)                      //取消订阅
//  {
//     MQTT_STATE = MQTT_PKT_UNSUBSCRIBE;
//  }
    else if(User0 == 0)                 //发布
    {
       while(User0 == 0);
       MQTT_STATE =MQTT_PKT_PUBLISH;
    }	
  }
} 

主函数部分，代码整体框架还是十分明了的。

main函数之前是单片机和W5100S使用前的初始化部分。

main内则是基本的TCP客户端程序和按键检测，不同按键改变MQTT_STATE的不同状态。

接下来详细进一步探究do_tcp_client()函数。

4.2.do_tcp_client()函数

uint8 buff[2048];                                   /*定义一个2KB的缓存*/
uint8  BD_TG_server_ip[4] = {163,177,150,12};       //BD_TG服务器IP地址
uint16 BD_TG_server_port  = 1883;                   //BD_TG服务器端口号
  

int MQTT_STATE = MQTT_PKT_CONNECT;                  //连接
const char *topics[] = {"test"};                    //主题
uint8 BD_TG_ping_pak[2] = {0xC0,0x00};              //心跳报文

unsigned char *data_ptr = NULL;                     //指针指空
/**
*@brief    TCP Client回环演示函数。
*@param    无
*@return   无
*/
void do_tcp_client(void)
{  
  uint16 len=0;  

  switch(getSn_SR(SOCK_TCPC))                                   /*获取socket的状态*/
  {
    case SOCK_CLOSED:                                           /*socket处于关闭状态*/
      socket(SOCK_TCPC,Sn_MR_TCP,local_port++,Sn_MR_ND);
    break;

    case SOCK_INIT:                                             /*socket处于初始化状态*/
      connect(SOCK_TCPC,BD_TG_server_ip,BD_TG_server_port);     /*socket连接服务器*/ 
    break;

    case SOCK_ESTABLISHED:                                      /*socket处于连接建立状态*/
      if(getSn_IR(SOCK_TCPC) & Sn_IR_CON)
      {
        setSn_IR(SOCK_TCPC, Sn_IR_CON);                         /*清除接收中断标志位*/
      }

      len=getSn_RX_RSR(SOCK_TCPC);                              /*定义len为已接收数据长度*/
      if(len>0)
      {
        recv(SOCK_TCPC,buff,len);                               /*接收来自Server的数据*/      
        data_ptr = buff;
        if(data_ptr != NULL)
          BD_TG_RevPro(data_ptr);
        if(publish_buf[0] == 0x31)
        {  
          LED_ALL_ON;
        }      
        else if(publish_buf[0] == 0x32)  
        {  
          LED_ALL_OFF;
        }  
      }  
    
      switch(MQTT_STATE)
      {
        /*MQTT协议连接BD_TG代理平台*/
        case MQTT_PKT_CONNECT:
          BD_TG_DevLink();
          MQTT_STATE = MQTT_PKT_PINGREQ;
        break;
        /*订阅主题*/
        case MQTT_PKT_SUBSCRIBE:
          BD_TG_Subscribe(topics,1);
          MQTT_STATE = MQTT_PKT_PINGREQ;
        break;  
        /*Qos2级别发布消息*/
        case MQTT_PKT_PUBLISH:      
          
          BD_TG_Publish(*topics, "MQTT Publish Test"); //发布消息
          delay_ms(300);                               //等待平台响应    
          /*接收平台发送的PubRec并回复PubRel响应*/     
          len=getSn_RX_RSR(SOCK_TCPC); 
          recv(SOCK_TCPC,buff,len); 
          data_ptr = buff;
          if(data_ptr != NULL)
            BD_TG_RevPro(data_ptr);
          delay_ms(100);                               //PubRel响应等待平台响应
          len=getSn_RX_RSR(SOCK_TCPC); 
          recv(SOCK_TCPC,buff,len); 
          data_ptr = buff;
          if(data_ptr != NULL)
            BD_TG_RevPro(data_ptr);
          MQTT_STATE = MQTT_PKT_PINGREQ;
          /*120秒发送一次Ping响应保持长连接*/
        break;
        case MQTT_PKT_UNSUBSCRIBE:
          MQTT_UnSubscribe(topics,1);
          MQTT_STATE = MQTT_PKT_PINGREQ;
        break;
        case MQTT_PKT_PINGREQ:
          if(BD_TG_ping_time > 120)
          {
            send(SOCK_TCPC,BD_TG_ping_pak,2);
            BD_TG_ping_time = 0;
          }
        break;
      }  
    break;

    case SOCK_CLOSE_WAIT:                              /*socket处于等待关闭状态*/
      close(SOCK_TCPC);
    break;
  }
}

主要是个状态机的编写格式，基本的TCP建立连接（SOCK_ESTABLISHED状态）后，通过MQTT_STATE变量的状态，判断是发送MQTT连接报文、MQTT订阅报文、MQTT消息发布、MQTT取消订阅、MQTT心跳报文等不同的case。

最开始会先默认进入MQTT_PKT_CONNECT，发送连接报文，我们连接百度云，主要有以下参数需要更改。

#define PROID		"7321ph4/w5500"         // 设备全称

#define AUTH_INFO	"23h0wtzkmmti982q"      // API密钥
	
#define DEVID		"qwe"                   // 身份

以上信息，在百度云建立设备时，会让客户设置。我们只需要把设置的复制，替换上述字符串即可。

而我们MQTT的功能实现，则替换以下函数相应的传参字符即可。

const char *topics[] = {"test"};                    //主题

BD_TG_Subscribe(topics,1);                          //订阅主题，数量 1

BD_TG_Publish(*topics, "MQTT Publish Test");        //发布的主题，发布的消息

MQTT_UnSubscribe(topics,1);                         //取消订阅的主题，数量 1

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对于MQTT基本的订阅、发布，修改上述参数即可完成。

其他功能，则需要根据组包函数的说明，修改相应传参。

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上述的代码，均是www.w5100s.com内17.MQTT_BDTG例程内的，该例程已经过实测，可正常连接百度天工云平台，实现MQTT订阅、发布等相关功能。

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W5100S目前已经到货，炜世已经正式调通并将配套的资料例程补充完毕。

相关资料炜世已经整理上传至www.w5100s.com网址内，欢迎各位前往浏览。

WIZnet W5100S技术交流群：579842114，群内有“大神”为大家答疑解惑。

后续我将会陆续发布关于W5100S各类功能测试博文，有兴趣的朋友欢迎关注。

炜世是WIZnet的的的官方代理商，W5100S可提供模块/评估板供客户测试。

如需详细资料/样品申请/技术支持等，欢迎与我们联系。

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