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[嵌入式]STM32H743ZI+LWIP+MQTT(无OS)

目录

  • 1. 环境

  • 2. 相关配置

  • 3. 相关资料

  • 4. mqtt服务搭建(EMQX)

  • 5. mqtt协议代码

1.环境配置
  • 开发环境 STM32IDE
  • STM32H743_NUCLEO开发板(LAN8742A芯片)
  • 开发板图片通过以太网口通信在这里插入图片描述
2. 相关配置
3. 相关资料
4.mqtt服务器搭建(EMQX)
  • emqx下载官网: https://www.emqx.com/zh/downloads?product=broker
  • 根据自己的系统配置选择系统(win10)
    在这里插入图片描述
  • 启动 emqx
    解压文件,在“bin”文件夹下启动cmd命令行(cmd回车) ,执行 exqx start命令
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    服务器启动完成,在浏览器中输入 :http://localhost:18083/ 也可以输入你电脑的IP地址:xxx.xxx.xxx.xxxx:18083(后期需要),该地址也是MQTTServerIP 都能打开网页
    默认账号:admin 密码:public
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    至此,EMQX服务器搭建完成。
5. mqtt协议代码

1.这里为了能够看到输出信息,printf重定向,通过窗口打印。这里我使用的UART2打印。

/* USER CODE BEGIN 4 */
#include "stdio.h"
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
	if(ch =='\n')
	{
		HAL_UART_Transmit(&huart2, (void *)"\r", 1, 30000);
	}
	HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
	return ch;
}

2.在使用LWIPping通时,我们的功能已经包含的MQTT协议相关的代码库,因此我们用就完事了
在这里插入图片描述
根据http://www.nongnu.org/lwip/2_0_x/group__mqtt.htmlMQTT client 配置说明 复制粘贴过来。main.c代码中添加mqtt相关

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>&copy; Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "lwip.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
#include "mqtt_opts.h"
#include "mqtt_priv.h"
#include "mqtt.h"
#include "string.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MPU_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t Get_Value,Get_Volt;
uint8_t buff[64];
void GetAdcValue()
{
	if(HAL_OK == HAL_ADC_Start(&hadc3))
	{
		if(HAL_OK == HAL_ADC_PollForConversion(&hadc3, 10000))
		{
			Get_Value = (int32_t)((uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&hadc3) * 100 /(0xFFF));
			Get_Volt = ((Get_Value * 0xFFF) / 100) * 0.8;
			printf("Current Volt : %d mv\r\n",Get_Value);
			//HAL_UART_Transmit(&huart2, buff, sizeof(buff), HAL_MAX_DELAY);
		}
	}else
	{
		printf("Conversion Wait!\r\n");
	}

}

/* MQTT */
//1.2: Establish Connection with server
void example_do_connect(mqtt_client_t *client);

//连接回调函数
static void mqtt_connection_cb(mqtt_client_t *client,void *arg, mqtt_connection_status_t status);

//发布回调函数
static void mqtt_incoming_publish_cb(void *arg, const char *topic, u32_t tot_len);

//发布信息的回调函数
static void mqtt_incoming_data_cb(void *arg, const u8_t *data, u16_t len, u8_t flags);

//订阅的回调函数
void mqtt_sub_request_cb(void *arg, err_t err);

//推送消息完成后 的 回调函数
void mqtt_pub_request_cb(void *arg, err_t result);

//发布信息
void example_publish(mqtt_client_t *client, void *arg);
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MPU Configuration--------------------------------------------------------*/
  MPU_Config();

  /* Enable I-Cache---------------------------------------------------------*/
  SCB_EnableICache();

  /* Enable D-Cache---------------------------------------------------------*/
  SCB_EnableDCache();

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART2_UART_Init();	//串口
  MX_LWIP_Init();
  //MX_ADC3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  u32_t base;
  Get_Value = 0;

  base = HAL_GetTick();	//时间基值

  printf("MQTT Start!\r\n");

  HAL_GPIO_WritePin(LD1_GPIO_Port, LD1_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(LD3_GPIO_Port, LD3_Pin, GPIO_PIN_SET);

  //MQTT步骤
  //1.分配内存
  mqtt_client_t static_client;

  static_client.conn_state=0;	//初始化 连接状态

  //1.2 Establish Connection with server
  example_do_connect(&static_client);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */

	  if((HAL_GetTick() - base) >= 1000)	// 1 millisecond
	  {
		  base = HAL_GetTick();
		  HAL_GPIO_TogglePin(LD1_GPIO_Port,LD1_Pin);
		  //printf("hello world!\r\n");
		  example_publish(&static_client,(void *)mqtt_pub_request_cb);
	  }

	  MX_LWIP_Process();

  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Supply configuration update enable
  */
  HAL_PWREx_ConfigSupply(PWR_LDO_SUPPLY);
  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3);
  __HAL_RCC_D2SRAM3_CLK_ENABLE();
  while(!__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_VOSRDY)) {}
  /** Macro to configure the PLL clock source
  */
  __HAL_RCC_PLL_PLLSOURCE_CONFIG(RCC_PLLSOURCE_HSE);
  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_CSI|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.CSIState = RCC_CSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.CSICalibrationValue = RCC_CSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 16;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = 2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = 2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLRGE = RCC_PLL1VCIRANGE_3;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLVCOSEL = RCC_PLL1VCOMEDIUM;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLFRACN = 0;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2
                              |RCC_CLOCKTYPE_D3PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_D1PCLK1;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB3CLKDivider = RCC_APB3_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_APB1_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_APB2_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB4CLKDivider = RCC_APB4_DIV2;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
#include "stdio.h"
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
	if(ch =='\n')
	{
		HAL_UART_Transmit(&huart2, (void *)"\r", 1, 30000);
	}
	HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
	return ch;
}

//1.2: Establish Connection with server
void example_do_connect(mqtt_client_t *client)
{

	struct mqtt_connect_client_info_t ci;

	ip_addr_t mqttServerIpAddr;

	err_t err;

	/* Setup an empty client info structure */
	memset(&ci, 0, sizeof(ci));

	/* Minimal amount of information required is client identifier, so set it here */
	ci.client_id = "lwip_test";

	// MQTT服务器地址为:172.20.35.200端口号为:1883
	IP4_ADDR(&mqttServerIpAddr, 172, 20, 35, 200);	//配置 MQTT 服务器地址

	//MQTT 服务器进行连接 ,并注册 “连接结果处理”的回调函数
	err = mqtt_client_connect(client, &mqttServerIpAddr, 1883, mqtt_connection_cb, 0, &ci);

	if (err != ERR_OK) {
		printf("mqtt_connect return %d\n", err);
		HAL_GPIO_WritePin(LD1_GPIO_Port, LD1_Pin, GPIO_PIN_RESET);	//服务器连接失败 LD1灯灭
	}
}

//2. 执行连接状态的回调函数
//typedef void (*mqtt_connection_cb_t)(mqtt_client_t *client, void *arg, mqtt_connection_status_t status);
static void mqtt_connection_cb(mqtt_client_t *client,void *arg, mqtt_connection_status_t status)
{
	err_t err;
	if(status == MQTT_CONNECT_ACCEPTED)	//连接成功
	{
		HAL_GPIO_WritePin(LD1_GPIO_Port, LD1_Pin, GPIO_PIN_SET);	//连接成功 LD1亮
		printf("mqtt_connection_cb: Successfully connected!\r\n");

		//注册 消息推送 回调函数 以及消息数据到来的处理函数
		mqtt_set_inpub_callback(client, mqtt_incoming_publish_cb,
				mqtt_incoming_data_cb, arg);

		//订阅主题  "subtopic" 等级2
		err = mqtt_subscribe(client, "subtopic", 2, mqtt_sub_request_cb, arg);

		if (err != ERR_OK) {
			HAL_GPIO_WritePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin, GPIO_PIN_RESET);//订阅失败 LD3灭
		}
	}
	else
	{
		//连接失败
		printf("mqtt_connection_cb: Failed %d\r\n",status);
		HAL_GPIO_WritePin(LD1_GPIO_Port, LD1_Pin, GPIO_PIN_RESET);	//连接失败 LD1灭

		/* Its more nice to be connected, so try to reconnect */
		//再次尝试连接
		example_do_connect(client);
	}
}

//订阅回调函数
void mqtt_sub_request_cb(void *arg, err_t err)
{
	printf("Subscribe result: %d\n", err);
}


//3. mqtt_incoming_publish_cb  mqtt_incoming_data_cb 一个 处理 消息头 一个 处理 具体的 数据
static int inpub_id;
//发布回调函数
//typedef void (*mqtt_incoming_publish_cb_t)(void *arg, const char *topic, u32_t tot_len);
static void mqtt_incoming_publish_cb(void *arg, const char *topic, u32_t tot_len)
{
	//消息来时,判断是什么主题
	printf("Incoming publish at topic \" %s \" with total length %u\r\n", topic, (unsigned int)tot_len);

	if(strcmp(topic,"subtopic") == 0)
	{
		inpub_id = 0;
	}
	else if (topic[0] == 'A')	//topic以'A'开头的所有主题进行相同的处理
	{
		inpub_id = 1;
	}
	else
	{
		inpub_id = 2;	//其他id=2
	}
}

//发布信息回调函数
//typedef void (*mqtt_incoming_data_cb_t)(void *arg, const u8_t *data, u16_t len, u8_t flags);
static void mqtt_incoming_data_cb(void *arg, const u8_t *data, u16_t len, u8_t flags)
{

	//根据不同的主题,进行不同功能的处理
	uint8_t tempBuff[20] = {0};
	uint8_t i ;

	//复制数据到缓冲区,并加字符'0'结尾
	for(i = 0; i < len; i++)
	{
		tempBuff[i] = data[i];
	}

	//结尾添加 '0'
	tempBuff[i] = 0;

	printf("Incoming publish payload with length %d, flags %u\n", len, (unsigned int)flags);

	if(flags & MQTT_DATA_FLAG_LAST)
	{

		if(inpub_id == 0 )
		{
			if(tempBuff[len] == 0)
			{
				printf("mqtt_incoming_data_cb: %s\n", (const char *)data);
			}
		}
		else if(inpub_id == 1)
		{
			//topic 'A'
		}
		else
		{
			 /* Handle fragmented payload, store in buffer, write to file or whatever */
		}
	}
}

//4. publish
//使用 向外推送消息
//MQTT传输的消息分为:主题(Topic)和负载(payload)两部分
void example_publish(mqtt_client_t *client, void *arg)
{
	const char *pub_payload = "Hello,MQTT!\r\n";	//推送的有效数据(负载)
	err_t err;
	/*
	 *    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
	 */
	u8_t qos = 2; /* 0 1 or 2, see MQTT specification */

	//=0 的意思应该是不保留有效负载(有效数据)
	u8_t retain = 0; /* No don't retain such crappy payload... */

	err = mqtt_publish(client, "pub_topic", pub_payload, strlen(pub_payload),
			qos, retain, mqtt_pub_request_cb, arg);

	if (err != ERR_OK) {
		printf("Publish err: %d.\r\n", err);
	} else {
		printf("Publish Success.\r\n");
	}
}

/* Called when publish is complete either with sucess or failure */
//推送消息完成后 的 回调函数
void mqtt_pub_request_cb(void *arg, err_t result) {
	if (result != ERR_OK) {
		printf("Publish result: %d\n", result);
	}
}


//5.

/* USER CODE END 4 */

/* MPU Configuration */

void MPU_Config(void)
{
  MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct = {0};

  /* Disables the MPU */
  HAL_MPU_Disable();
  /** Initializes and configures the Region and the memory to be protected
  */
  MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
  MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
  MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x30040000;
  MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_256B;
  MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x0;
  MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
  MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
  MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
  MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
  MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
  MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;

  HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
  /** Initializes and configures the Region and the memory to be protected
  */
  MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1;
  MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x30044000;
  MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_16KB;
  MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
  MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;

  HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
  /* Enables the MPU */
  HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);

}

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

TIPS:只需要修改MQTTServer地址,这个地址就是你搭建EMQX服务器机器的IP地址。端口号1883

IP4_ADDR(&mqttServerIpAddr, xxx, xxx, xxx, xxx);	//配置 MQTT 服务器地址

注意: MQTTServer地址,必须和你开发板的IP地址处于同一网段。

测试结果

在main函数中,我们设定主题 “pub_topic” ,发布“Hello,MQTT”信息。因此我们需要在另外一个客户段订阅“pub_topic”主题,能够接收“Hello, MQTT”说明MQTT搭建完成。

  • 打开端口查看是否发布成功
    在这里插入图片描述
  • 通过我们搭建的EMQX中的tools来订阅“pub_topic”主题,需要修改的只有我们订阅的主题改为“pub_topic”。其余默认。
    在这里插入图片描述
    可以看到消息已接收到,说明MQTT搭建成功。
    在这里插入图片描述
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加:2021-10-23 12:39:15  更:2021-10-23 12:40:27 
 
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