TLT507-MQTT通信协议案例

1 MQTT 通信协议简介

1.1 概述

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基

于发布/订阅(Publish/Subscribe)模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于 TCP/IP 协议上，

由 IBM 在 1999 年发布。MQTT 最大优点在于，可以极少的代码和有限的带宽，为连接远

程设备提供实时可靠的消息服务。

MQTT 是轻量、简单、开放和易于实现的，同时作为一种低开销、低带宽占用的即时

通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

MQTT 具有如下特点：

（1） 轻量可靠：MQTT 的报文格式精简、紧凑，可在严重受限的硬件设备和低带宽、

高延迟的网络上实现稳定传输。

（2） 发布/订阅模式(Publish/Subscribe)：发布/订阅模式的优点在于发布者与订阅者的

解耦，实现异步协议。即订阅者与发布者无需建立直接连接，亦无需同时在线。

（3） 为物联网而生：提供心跳机制、遗嘱消息、QoS 质量等级 + 离线消息、主题和

安全管理等全面的物联网应用特性。

（4） 生态更完善：覆盖范围广，已成为众多云厂商物联网平台的标准通信协议

1.2 应用场景

MQTT 作为一种低开销，低带宽占用的即时通讯协议，可以极少的代码和带宽为联网

设备提供实时可靠的消息服务，适用于硬件资源有限的设备及带宽有限的网络环境。常

见的应用场景如下：

（1） 物联网 M2M 通信，物联网大数据采集。

（2） 移动即时消息及消息推送。

（3） 智能硬件、智能家居、智能电器。

（4） 车联网通信，电动车站桩采集。

（5） 智慧城市、远程医疗、远程教育。

（6） 电力能源、石油能源。

1.3 Mosquitto 工具安装

Mosquitto 是一款开源的 MQTT 消息代理（服务器）软件，提供轻量级的、支持可发

布/可订阅的的消息推送模式。我司提供的评估板文件系统已支持 Mosquitto 工具，本文

mqtt_client 案例采用 Mosquitto 工具演示 MQTT 通信协议的通信功能。由于上位机 Ubuntu

系统作为通信对象，因此需在 Ubuntu 终端执行如下命令安装 Mosquitto 工具。

Host# sudo apt-get install mosquitto-clients

2 mqtt_client 案例

2.1 案例说明

案例功能：使用 libmosquitto(MQTT version 3.1.1 client library)的 API 与 MQTT 代理服

务器通信。基于 MQTT 通信协议，实现发布和订阅消息功能。

程序流程图如下图所示。

2.2 案例测试

本案例使用公网 MQTT HiveMQ 服务器与上位机 Ubuntu Mosquitto 工具通信。请通过

网线将评估板千兆网口 ETH0 RGMII 和上位机连接至公网，确保可正常访问互联网。

下表提供了可用的在线公共 MQTT 服务器，可根据需要自行切换。

评估板启动，将案例 bin 目录下 mqtt_client 可执行文件拷贝至评估板文件系统的任意

目录下，执行如下命令查看程序参数说明。

Target#

./mqtt_client --help

2.2.1

评估板发布/上位机订阅

在上位机执行如下命令，使用 mosquitto_sub 工具订阅 MQTT 主题。

Host# mosquitto_sub -h broker.hivemq.com -p 1883 -t test/data

参数解析：

-h：指定 MQTT 服务器；

-p：指定 MQTT 服务器 TCP 端口；

-t：定义 MQTT 主题，可自定义命名。

=

在评估板文件系统执行如下命令发布消息至 MQTT 服务器。

Target#

./mqtt_client -h broker.hivemq.com -p 1883 -M publish -t test/data -m

'www.tronlong.com'

2.3 案例编译

将案例 src 文件夹拷贝至 Ubuntu 工作目录下，请先确保已参考 Linux 系统使用手册编

译过 LinuxSDK，构建 T507 处理器对应的 GCC 编译器。进入 src 目录执行如下命令，使用

LinuxSDK 开发包目录下的 GCC 编译器进行案例编译。编译完成后，将在当前目录下生成

可执行文件。

Host# CC=/home/tronlong/T507/LinuxSDK/out/t507/tlt507-evm/longan/buildroot/host/usr

/bin/aarch64-linux-gnu-gcc make

2.4 关键代码

（1） 创建 Mosquitto 实例。

（2） 设置回调函数。

（3） 连接 MQTT 服务器。

（4） 发布消息。

（5） 订阅主题

3 mqtt_sinewave_pub 案例

3.1 案例说明

案例功能：使用 libmosquitto(MQTT version 3.1.1 client library)的 API 与 MQTT 代理服

务器通信。评估板生成正弦波数据，每秒发送 512 个采样点的数据至 MQTT 服务器；上

位机通过 Web 页面从 MQTT 服务器接收到数据后，将会绘制波形。

程序流程图如下图所示。

3.2 案例测试

本案例使用公网 MQTT HiveMQ 服务器与上位机 Ubuntu Web 程序通信。请通过网线

将评估板千兆网口 ETH0 RGMII 和上位机连接至公网，确保可正常访问互联网。

评估板启动，将案例 bin 目录下 mqtt_sinewave_pub 可执行文件拷贝至评估板文件系

统的任意目录下，执行如下命令查看程序参数说明。

Target#

./mqtt_sinewave_pub --help

执行如下命令运行程序，连接 MQTT 服务器，并发送正弦波数据至 MQTT 服 务器。

Target#

./mqtt_sinewave_pub -h broker.hive

mq.com -p 1883

评估板程序运行后，将案例"toolsweb_mqtt_sub"目录下 index.html 文件，使用上位

机浏览器打开。在弹出的 Web 页面（如下图），依次输入 MQTT 服务器：broker.hivemq.com，

端口号：8000，最后点击连接，Web 页面将会从 MQTT 服务器获取正弦波数据并进行波

形绘制。

备注：ARM 端 MQTT 通信协议基于 TCP 协议，Web 端 MQTT 通信协议基于 WebSocket 协

议，因此使用的端口号不同。

3.3 案例编译

将案例 src 文件夹拷贝至 Ubuntu 工作目录下，请先确保已参考 Linux 系统使用手册编

译过 LinuxSDK，构建 T507 处理器对应的 GCC 编译器。进入 src 目录执行如下命令，使用

LinuxSDK 开发包目录下的 GCC 编译器进行案例编译。编译完成后，将在当前目录下生成

可执行文件。

Host# CC=/home/tronlong/T507/LinuxSDK/out/t507/tlt507-evm/longan/buildroot/host/usr

/bin/aarch64-linux-gnu-gcc make

3.4 关键代码

（1） 创建 Mosquitto 实例。

（2） 设置回调函数。

（3） 连接 MQTT 服务器。

（4） 发送数据。

审核编辑 黄宇