基于RT-Thread和Infineon的物联网demo设计简介

1 开发板介绍

该开发板的主控芯片型号为CY8C624A，是一个具有 Cortex-M4F 和 Cortex-M0+ 的 双核CPU，该主控芯片的功能框图如下所示：

开发板两侧留有供调试和外接其他模块的排针接口，如下图所示。从图中可以看出预留出了串口、IIC、SPI、ADC和PWM等常见的外设和总线接口。

2 设计简介

2.1 功能简介

本次设计基于 RT-Thread 物联网操作系统和 Infineon 开发板，使用 RT-Studio 作为开发工具，使用 ESP8266-WIFI 模块作为物联网的通讯介质，使用腾讯云服务器作为MQTT服务器，使用腾讯连连作为人机交互端，整体的功能框图如下所示：

2.2 ESP8266 简介

本次使用的 ESP8266 模块如下图所示，ESP8266 是一款强大的 WIFI 模块，支持 AT 指令开发，SDK 开发、Lua 开发、Arduino 开发、Lua 开发等开发方式，本次为了方便和主控板通讯采用 AT 指令的方式进行开发。

3 开发步骤

本次开发使用 AT 组件和 MQTT 通讯协议进行设备和服务器之间的通讯，所以需要在配置中配置相应的组件。

3.1 AT 组件

RT-Thread 官方支持了丰富的 AT 设备，本次所用的 ESP8266 模块的配置如下所示，需要开启相应的组件并配置路由的信息和AT设备的串口。

3.2 MQTT 组件

RT-Thread 官方支持了多种 MQTT 组件，本次使用 PahoMQTT 组件进行开发，配置如下所示：

3.3 CJson 组件

为了方便和腾讯云服务器进行通讯，在设计通讯格式时采用物模型的方式进行通讯，需要用到 Json 数据格式，在嵌入式设备中通常使用 CJSOn 库对 Json 数据进行解析，CJson 的配置如下：

配制好的组件如下图所示：

3.4 腾讯云服务器的配置

腾讯云物联网开发平台作为本项目的云平台进行数据的转发。

4 关键代码编写

MQTT任务的代码如下，主要写了登录，退出，发布消息的代码，订阅回调函数。

#include
#include
#include
#include
#include "rtdevice.h"
#define DBG_TAG "mqtt_task.c"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include
#include "paho_mqtt.h"
#include "infineon_esp8266.h"
#include "json_parse.h"
#include "led.h"
#include "cJSON.h"
//#include "cJSON_util.h"
/**

• MQTT URI farmat:
• domain mode
• tcp://iot.eclipse.org:1883
• ipv4 mode
• tcp://192.168.10.1:1883
• ssl://192.168.10.1:1884
• ipv6 mode
• tcp://[fe80::20c:29ff:fe9a:a07e]:1883
• ssl://[fe80::20c:29ff:fe9a:a07e]:1884
  /
  #define MQTT_URI "tcp://T0FR66L94D.iotcloud.tencentdevices.com:1883"
  #define MQTT_CLIENT_ID "T0FR66L94Dinfineon_esp8266"
  #define MQTT_USERNAME "T0FR66L94Dinfineon_esp8266;12010126;AVBVT;1647450202"
  #define MQTT_PASSWORD "68dab4c81b227f841ef86b6223711975106a4a4cfe6556f77504b606430eeae0;hmacsha256"
  #define MQTT_SUBTOPIC "$thing/down/property/T0FR66L94D/infineon_esp8266"
  #define MQTT_PUBTOPIC "$thing/up/property/T0FR66L94D/infineon_esp8266"
  #define MQTT_WILLMSG "Goodbye!"
  / define MQTT client context /
  static MQTTClient client;
  static int is_started = 0;
  / *
• @brief MQTT 订阅回调函数
• @param c 客户端标识
• @param msg_data 收到的数据
• @return 无
  */
  static void infineon_mqtt_sub_callback(MQTTClient *c, MessageData *msg_data)
  {
  *((char *) msg_data->message->payload + msg_data->message->payloadlen) = '�';
  LOG_D("mqtt sub callback: %.s",
  //msg_data->topicName->lenstring.len,
  //msg_data->topicName->lenstring.data,
  msg_data->message->payloadlen, (char * )msg_data->message->payload);
  parse_msg(msg_data->message->payloadlen, (char ) msg_data->message->payload); // 解析收到的数据
  }
  /
• @brief MQTT 默认的订阅回调函数
• @param c 客户端标识
• @param msg_data 收到的数据
• @return 无
  */
  static void infineon_mqtt_sub_default_callback(MQTTClient *c, MessageData *msg_data)
  {
  *((char *) msg_data->message->payload + msg_data->message->payloadlen) = '�';
  LOG_D("mqtt sub default callback: %.s %.s", msg_data->topicName->lenstring.len,
  msg_data->topicName->lenstring.data, msg_data->message->payloadlen, (char * )msg_data->message->payload);
  }
  /
• @brief MQTT 连接的回调函数
• @param c 客户端标识
• @return 无
  /
  static void infineon_mqtt_connect_callback(MQTTClient c)
  {
  LOG_D("enter mqtt_connect_callback!");
  }
  /
  @brief MQTT 上线的回调函数
  @param c 客户端标识
  @return 无
  /
  static void infineon_mqtt_online_callback(MQTTClient c)
  {
  LOG_D("enter mqtt_online_callback!");
  }
  /
  @brief MQTT 掉线的回调函数
  @param c 客户端标识
  @return 无
  /
  static void infineon_mqtt_offline_callback(MQTTClient c)
  {
  LOG_D("enter mqtt_offline_callback!");
  }
  /
• @brief MQTT 启动
• @param 无
• @return 成功返回0，失败返回-1
  /
  int infineon_mqtt_start(void)
  {
  / init condata param by using MQTTPacket_connectData_initializer /
  MQTTPacket_connectData condata = MQTTPacket_connectData_initializer;
  static char cid[20] = { 0 };
  if (is_started)
  {
  LOG_E("mqtt client is already connected.");
  return -1;
  }
  / config MQTT context param /
  {
  client.isconnected = 0;
  client.uri = MQTT_URI;
  / generate the random client ID /
  rt_snprintf(cid, sizeof(cid), "rtthread%d", rt_tick_get());
  / config connect param /
  memcpy(&client.condata, &condata, sizeof(condata));
  client.condata.clientID.cstring = MQTT_CLIENT_ID;
  client.condata.keepAliveInterval = 30;
  client.condata.cleansession = 1;
  client.condata.username.cstring = MQTT_USERNAME;
  client.condata.password.cstring = MQTT_PASSWORD;
  / config MQTT will param. /
  client.condata.willFlag = 1;
  client.condata.will.qos = 1;
  client.condata.will.retained = 0;
  client.condata.will.topicName.cstring = MQTT_PUBTOPIC;
  client.condata.will.message.cstring = MQTT_WILLMSG;
  / malloc buffer. /
  client.buf_size = client.readbuf_size = 1024;
  client.buf = rt_calloc(1, client.buf_size);
  client.readbuf = rt_calloc(1, client.readbuf_size);
  if (!(client.buf && client.readbuf))
  {
  LOG_E("no memory for MQTT client buffer!");
  return -1;
  }
  / set event callback function /
  client.connect_callback = infineon_mqtt_connect_callback;
  client.online_callback = infineon_mqtt_online_callback;
  client.offline_callback = infineon_mqtt_offline_callback;
  / set subscribe table and event callback /
  client.messageHandlers[0].topicFilter = rt_strdup(MQTT_SUBTOPIC);
  client.messageHandlers[0].callback = infineon_mqtt_sub_callback;
  client.messageHandlers[0].qos = QOS1;
  / set default subscribe event callback /
  client.defaultMessageHandler = infineon_mqtt_sub_default_callback;
  }
  / run mqtt client /
  paho_mqtt_start(&client);
  is_started = 1;
  return 0;
  }
  / *
  @brief MQTT 停止
  @param 无
  @return 成功返回0，失败返回-1
  /
  int infineon_mqtt_stop(void)
  {
  if (is_started == 1)
  {
  is_started = 0;
  return paho_mqtt_stop(&client);
  }
  }
  / *
  @brief MQTT 发布消息
  @param send_buff 要发布的消息的内容
  @return 成功返回0，失败返回-1
  /
  int infineon_mqtt_publish(char send_buff)
  {
  if (is_started == 0)
  {
  LOG_E("mqtt client is not connected.");
  return -1;
  }
  paho_mqtt_publish(&client, QOS1, MQTT_PUBTOPIC, send_buff);
  return 0;
  }
  /
  @brief MQTT 新订阅的回调函数
  @param client 客户端标识
  @param msg_data 收到的数据
  @return 无
  */
  void infineon_mqtt_new_sub_callback(MQTTClient *client, MessageData *msg_data)
  {
  *((char *) msg_data->message->payload + msg_data->message->payloadlen) = '�';
  LOG_D("mqtt new subscribe callback: %.s %.s", msg_data->topicName->lenstring.len,
  msg_data->topicName->lenstring.data, msg_data->message->payloadlen, (char * )msg_data->message->payload);
  }
  /
  @brief MQTT 订阅
  @param topic 要订阅的主题的名字
  @return 成功返回0，失败返回-1
  /
  int infineon_mqtt_subscribe(char topic)
  {
  if (is_started == 0)
  {
  LOG_E("mqtt client is not connected.");
  return -1;
  }
  return paho_mqtt_subscribe(&client, QOS1, topic, infineon_mqtt_new_sub_callback);
  }
  /
  @brief MQTT 取消订阅
  @param topic 要取消订阅的主题的名字
  @return 成功返回0，失败返回-1
  */
  int infineon_mqtt_unsubscribe(char topic)
  {
  if (is_started == 0)
  {
  LOG_E("mqtt client is not connected.");
  return -1;
  }
  return paho_mqtt_unsubscribe(&client, topic);
  }
  /
  json数据格式
  {

"method":"report",          // report 表示设备属性上报

"clientToken":"123",        // 用于上下行消息配对标识

"timestamp":1628646783,     // 属性上报的时间，格式为 UNIX 系统时间戳，不填写该字段表示默认为当前系统时间。单位为毫秒

"params":{                  // JSON 结构内为设备上报的属性值

• "led":1,
  

"fan":1

}

}
/
/ *
@brief MQTT 处理线程
@param parameter 线程的入参
@return 无
*/
void mqtt_thread_entry(void *parameter)
{
while (1)
{
if (get_esp8266_link_status() == 0) // 等到 ESP8266 连接成功后才能连接腾讯云
{
break;
}
else
{
rt_thread_mdelay(1000);
}
}
infineon_mqtt_start(); // 启动mqtt，连接服务器
cJSON *root = NULL;
cJSON params = NULL;
char send_str = NULL;
while (1)
{
rt_thread_mdelay(5000); // publish 间隔
root = cJSON_CreateObject(); / 创建一个cJSON对象，要用 cJSON_Delete 释放内存 /
if (root != NULL)
{
cJSON_AddStringToObject(root, "method", "report");
cJSON_AddStringToObject(root, "clientToken", "123");
params = cJSON_CreateObject(); / 创建子对象 /
if (params != NULL)
{
cJSON_AddItemToObject(root, "params", params);
cJSON_AddNumberToObject(params, "led", get_led_status()); // 添加 LED 状态
cJSON_AddNumberToObject(params, "fan", get_fan_status()); // 风扇状态
send_str = cJSON_Print(root);
if (send_str != NULL)
{
LOG_D("send msg: %sn", send_str);
infineon_mqtt_publish(send_str);
}
}
}
if (send_str != NULL) // 释放空间
{
cJSON_free(send_str);
send_str = NULL;
}
if (root != NULL)
{
cJSON_Delete(root); // 防止内存泄露，会把下面所有的子节点都释放
}
}
}
/
@brief 启动 MQTT 处理线程
@param 无
@return 无
/
int start_mqtt_thread(void)
{
/ 创建 MTQTT 处理线程 */
rt_thread_t thread = rt_thread_create("mqtt_thread", mqtt_thread_entry, RT_NULL, 2048, 10, 20);
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread); // 创建成功则启动线程
}
else
{
LOG_E("create mqtt thread failed");
return (-RT_ERROR);
}
return RT_EOK;
}