简单的喷淋实验--嵌入式实训

快来打我* 2024-02-05 18:40 19阅读 0赞

**目录**

喷淋实验--嵌入式实训

1.MQTT通信原理

2.MQTT库的移植

3.代码流程

运行视频如下:

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## 喷淋实验--嵌入式实训 ##

### **1.****MQTT通信原理** ###

> **MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）**是一种**轻量级的发布/订阅消息传输协议**，旨在提供可靠、高效的通信机制，适用于各种网络环境和设备。
> 
> MQTT通信原理如下：
> 
> 1.  **客户端连接：**MQTT协议使用TCP/IP作为传输层协议，客户端通过建立与MQTT代理服务器（也称为Broker）的TCP连接来进行通信。
> 2.  **订阅主题：**客户端可以订阅一个或多个主题（Topic），表示对感兴趣的消息进行关注。主题是消息发布者和订阅者之间的桥梁。
> 3.  **发布消息：**客户端可以发布消息到指定的主题。消息由两部分组成：主题和有效负载（Payload）。有效负载可以是任何格式的数据，例如文本、二进制等。
> 4.  **代理服务器路由：**当有消息发布到某个主题时，MQTT代理服务器将根据订阅关系，将消息路由给所有订阅了该主题的客户端。
> 5.  **消息传输质量：**MQTT支持三种消息传输质量：
>     
>      *  最多一次（At most once）：消息发布者发布后，不会进行确认，且不保证消息能够成功传输到订阅者。
>      *  至少一次（At least once）：消息发布者发布后，会收到确认，如果没有收到确认，则会进行重传，保证消息至少被传输一次到订阅者。
>      *  正好一次（Exactly once）：消息发布者发布后，会进行两阶段确认，确保消息只传输一次到订阅者。
> 6.  **保持连接：**MQTT协议支持客户端和代理服务器之间的长连接，避免了频繁建立和断开连接的开销。客户端和代理服务器之间可以通过心跳机制保持连接状态。
> 7.  **QoS级别：**MQTT协议定义了三个QoS级别（Quality of Service）：
>     
>      *  QoS 0：最多一次，消息会尽力传输，但不保证可靠性。
>      *  QoS 1：至少一次，确保消息至少传输一次，可能会重复传输。
>      *  QoS 2：正好一次，确保消息仅传输一次，使用了两阶段确认机制。
> 
> 总体来说，MQTT采用发布/订阅模型，通过代理服务器实现消息的路由和传输，支持灵活的订阅主题和发布消息的方式，以及可配置的消息传输质量和QoS级别，使得它成为物联网和其他低带宽、高延迟网络环境下的理想选择。

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采集信息：

小程序/Linux 订阅者 1703161172612/AIOTSIM2APP

元宇宙 发布者 1703161172612/AIOTSIM2APP

Linux订阅的主题是元宇宙发布的主题

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控制设备：

小程序/Linux 发布者 1703161172612/APP2AIOTSIM

元宇宙 订阅者 1703161172612/APP2AIOTSIM

Linux发布的主题是元宇宙订阅的主题

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### **2.MQTT库的移植** ###

目的：让Linux操作系统支持MQTT通信。

1.  MQTT库移植的步骤在群文件中下载MQTT源码文件压缩包paho.mqtt.c-1.3.0.tar.gz
2.  将源码文件压缩包放到Linux操作系统中
3.  使用tar -xvf paho.mqtt.c-1.3.0.tar.gz命令解压MQTT库文件压缩包

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4.执行下述命令：

cd paho.mqtt.c-1.3.0/install/

sudo cp include/\* /usr/include/

sudo cp -d lib/\*so\* /usr/lib/

### **3.****代码流程** ###

打开MQTT
    订阅主题（元宇宙的发布主题）
    
    while(1)
    {
    获取数据
    if(数据   >   最大值)
    {
    		发送消息（给元宇宙的订阅主题发消息，喷淋关）；
    }
    else if(数据   <   最小值)
    {
    发送消息（给元宇宙的订阅主题发消息，喷淋开）；
    }
    打印数据；
    sleep(1);
    }
    关闭MQTT；

函数接口：

打开MQTT
    mqtt_init();
    
    
    订阅函数和发布函数
    int mqtt_subscribe(const char *topic)
    功能：订阅主题
    参数：元宇宙发布主题
    
    int mqtt_publish(const char *topic, char *msg)
    功能：发布消息
    参数：元宇宙的订阅主题	消息
    
    获取数据
    float get_virtual_env()
    功能：获取土壤湿度数据
    参数：空
    
    关闭MQTT；
    exit_mqtt();

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#include<stdio.h>
    #include"mqtt.h"
    #include<unistd.h>
    
    int main(int argc, char *argv[]){
        //1-连接服务器
        mqtt_init();
    
        //2-订阅元宇宙平台主题，获得数据串
            //通过目标节点的发布主题，才能的得到发布的内容
        mqtt_subscribe("1703406852492/AIOTSIM2APP");
    
        //3.定义变量接收到存储解析的数据
        float soilHum=0;
    
        //4.循环获取数据，下发控制指令
        while (1){
            sleep(1);
            soilHum= get_virtual_env();
            if (soilHum>80){
                mqtt_publish("1703406852492/APP2AIOTSIM", "{\"irrigated\":false}");
                mqtt_publish("1703406852492/APP2AIOTSIM", "{\"alarm\":true}");
                printf("关闭喷淋，警报响起。。。。\n");
            }
            else if (soilHum<10){
                mqtt_publish("1703406852492/APP2AIOTSIM", "{\"irrigated\":true}");
                mqtt_publish("1703406852492/APP2AIOTSIM", "{\"alarm\":false}");
                printf("打开喷淋，警报关闭。。。。\n");
            }
            sleep(1);
            printf("当前湿度：%.2f\n", soilHum);
        }
        exit_mqtt();
        return 0;
    }

> 上述程序使用MQTT协议进行物联网通信的示例程序。根据代码的逻辑，大致可以分为以下几个步骤：
> 
> 1.  导入必要的头文件，包括"stdio.h"、"mqtt.h"和"unistd.h"。
> 2.  在主函数中，首先调用`mqtt_init()`函数来初始化MQTT连接。
> 3.  调用`mqtt_subscribe()`函数订阅指定的主题，该主题用于接收元宇宙平台发布的数据。
> 4.  定义一个`float`类型的变量`soilHum`，用于存储解析得到的数据。
> 5.  进入一个无限循环，在循环中通过`get_virtual_env()`函数获取虚拟环境的湿度数据，并将其赋值给`soilHum`变量。
> 6.  根据湿度数据的不同情况，使用`mqtt_publish()`函数向指定主题发送控制指令，控制喷淋器的状态和警报器的状态。
> 7.  在每次循环中，使用`printf()`函数打印当前湿度数据。
> 8.  最后，调用`exit_mqtt()`函数关闭MQTT连接，并返回0表示程序正常结束。
> 
> 总的来说，这段代码是一个简单的智能灌溉系统的控制程序，通过接收来自元宇宙平台的湿度数据，根据设定的阈值进行判断，并控制喷淋器和警报器的状态

运行结果：

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#### 运行视频如下: ####

喷淋实验--实训

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