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MQTTS连接adafruit平台示例

news 2026/5/1 7:19:36

MQTTS简介

MQTTS特点

Adafruit IO 平台简介

Adafruit IO Feed 数据流介绍

MQTT连接 Adafruit IO 收发数据流程

实现过程

运行结果

总结

本篇文章我们将详细介绍如何在W55MH32芯片上面实现MQTTS协议。并通过实战例程，为大家讲解如何使用W55MH32的MQTTS协议连接Adafruit IO 物联网平台。实现设备与云端的双向数据交互。

该例程用到的其他网络协议，例如 TCP和 DNS以及 DHCP ，请参考相关章节。有关W55MH32的初始化过程，请参考Network install章节，这里将不再详述。

MQTTS简介

MQTTS (MQTT Secure / MQTT over SSL/TLS) 是标准MQTT协议的安全增强版本，通过在TCP连接之上引入SSL/TLS加密层，为物联网通信提供全方位的安全保障。它广泛应用于金融支付、智能家居、医疗健康和工业控制等对数据隐私要求极高的领域。MQTTS协议在保留MQTT轻量、高效特性的同时，解决了公网传输中的数据泄露风险，特别适用于需要通过非安全网络（如公共互联网）传输敏感数据的嵌入式系统。

MQTTS特点

数据加密：MQTTS利用SSL/TLS协议对传输的所有数据包进行加密，有效防止数据在传输过程中被窃听或抓包分析，确保信息的机密性。
身份认证：支持单向认证（客户端验证服务器证书）和双向认证（MTLS，服务器验证客户端证书），能够确保只有合法的设备和服务器才能建立连接。
数据完整性：通过TLS的消息认证机制，确保数据在传输过程中未被恶意篡改或意外损坏，保证指令和数据的准确执行。
无缝兼容：上层应用逻辑（发布/订阅、QoS等）与普通MQTT完全一致，开发者无需修改业务代码，仅需配置安全证书和端口即可实现安全升级。

Adafruit IO 平台简介

Adafruit IO 是由 Adafruit Industries 开发的免费物联网数据平台，在物联网设备与云端应用之间搭建轻量、高效、易用的连接桥梁。该平台支持 MQTT/MQTTS 协议及 RESTful API，可实现传感器数据、设备状态的实时上传与可视化展示，提供丰富的 Dashboard 组件和自动化规则引擎，以支撑创客项目、教育实验及智能硬件原型的快速开发。

Adafruit IO Feed 数据流介绍

Feed（数据流）是 Adafruit IO 平台中用于组织和传输设备数据的核心单元，它定义了数据的名称、类型、存储策略和访问权限，使设备与云端之间的数据交互更加结构化和可管理。在 Adafruit IO 平台中，Feed 是数据管理与应用开发的核心概念，通过 Feed，开发者可以方便地对传感器数据进行分类存储、实时查询和历史回溯。

MQTT连接 Adafruit IO 收发数据流程

接下来，我们在 W55MH32 上实现基于 MQTTS 协议连接 Adafruit IO 平台的功能。整个流程可以分为以下几个步骤：网络参数配置、Adafruit IO 账号信息配置、MQTTS 参数初始化、TLS 安全连接建立、MQTT 连接建立，以及发布/订阅数据。

1. 准备阶段

首先需要登录 Adafruit IO 平台并完成以下配置：

注册并登录 Adafruit IO 账号
记录当前账号的用户名
获取当前账号的 AIO Key
创建业务所需的 Feed

本例中创建的 Feed 为：

temperature
humidity
led
beep

例如：

用户名（Username）：你的 Adafruit IO 用户名
AIO Key：你的平台访问密钥
Feed 名称：例如led、temperature、beep

2. 记录参数

在设备接入前，需要记录以下 MQTT 参数：

1. mqttHostUrl
2. port
3. clientid
4. username
5. passwd
6. pubtopic
7. subtopic

mqttconn mqtt_params = { .mqttHostUrl = "io.adafruit.com", .server_ip = {0}, #ifdef MQTTS .port = 8883, #else .port = 1883, #endif .local_port = 5000, .clientid = "5545_adafruit_io_connection", .username = "5545", .passwd = "aio_wLFi94popH35ahVrN1xdKqxzTMIW", .pubtopic = "5545/feeds/temperature", .subtopic = "5545/feeds/led", .pubQoS = QOS0, };

3. 连接、订阅和发布消息

完成参数配置后，设备侧执行如下步骤：

DHCP 获取网络参数
DNS 解析io.adafruit.com
建立 TCP 连接
初始化 TLS
执行 SSL/TLS 握手
建立 MQTT 连接
订阅 LED 控制 Topic
周期性发布传感器数据

4. 接受消息处理

当设备接收到云端消息后，先在messageArrived()中保存接收到的 Topic 和 Payload，然后在do_mqtt()的RECV分支中解析消息并执行对应控制。

本例中仅以LED为展示，最终实现了以下控制逻辑：

收到0：LED 点亮
收到1：LED 熄灭

ⓘ请注意：

本工程中板载 LED 为低电平点亮，因此 LED ON 对应的是GPIO_ResetBits(LED_PORT, LED_PIN)，LED OFF 对应的是GPIO_SetBits(LED_PORT, LED_PIN)。

实现过程

接下来，我们看看在W55MH32上如何实现MQTT连接Adafruit IO平台，并进行订阅、发布消息以及接收消息处理。

步骤1：注册MQTT定时中断函数MilliTimer_Handler()到1ms定时器中断中

void TIM3_IRQHandler(void) { static uint32_t tim3_1ms_count = 0; if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) { tim3_1ms_count++; MilliTimer_Handler(); if (tim3_1ms_count >= 1000) { DHCP_time_handler(); DNS_time_handler(); tim3_1ms_count = 0; } TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); } }

步骤2：mqtt初始化

void mqtt_init(uint8_t sn, uint8_t *send_buf, uint8_t *recv_buf) { wiz_NetInfo get_info = {0}; wizchip_getnetinfo(&get_info); if (do_dns(send_buf, (uint8_t *)mqtt_params.mqttHostUrl, mqtt_params.server_ip)) { while (1); } #ifdef MQTTS wiz_tls_socket(&tlsContext, sn, mqtt_params.local_port); wiz_tls_init(&tlsContext, 2000, mqtt_params.mqttHostUrl, NULL, NULL, NULL); NewNetwork(&n, sn); n.mqttread = tls_mqtt_read; n.mqttwrite = tls_mqtt_write; n.disconnect = tls_mqtt_disconnect; connect(tlsContext.socket_fd, (uint8_t *)mqtt_params.server_ip, mqtt_params.port); wiz_tls_connect(&tlsContext, mqtt_params.mqttHostUrl, mqtt_params.port); mbedtls_ssl_conf_read_timeout(tlsContext.conf, 2000); MQTTClientInit(&c, &n, 2000, send_buf, MQTT_ETHERNET_MAX_SIZE, recv_buf, MQTT_ETHERNET_MAX_SIZE); #else NewNetwork(&n, sn); ConnectNetwork(&n, mqtt_params.server_ip, mqtt_params.port); MQTTClientInit(&c, &n, 1000, send_buf, MQTT_ETHERNET_MAX_SIZE, recv_buf, MQTT_ETHERNET_MAX_SIZE); #endif }

步骤3：进入do_mqtt()函数]

void do_mqtt(void) { uint8_t ret; switch (run_status) { case CONN: { ret = MQTTConnect(&c, &data); printf("Connect to the MQTT server: %d.%d.%d.%d:%d\r\n", mqtt_params.server_ip[0], mqtt_params.server_ip[1], mqtt_params.server_ip[2], mqtt_params.server_ip[3], mqtt_params.port); printf("Connected:%s\r\n\r\n", ret == SUCCESSS ? "success" : "failed"); if (ret != SUCCESSS) { run_status = ERR; } else { run_status = SUB; } break; } case SUB: { ret = MQTTSubscribe(&c, mqtt_params.subtopic, mqtt_params.subQoS, messageArrived); printf("Subscribing to %s\r\n", mqtt_params.subtopic); printf("Subscribed:%s\r\n\r\n", ret == SUCCESSS ? "success" : "failed"); if (ret != SUCCESSS) { run_status = ERR; } else { run_status = PUB_MESSAGE; } break; } case PUB_MESSAGE: { if (mqtt_send_flag) { mqtt_send_flag = 0; pubmessage.qos = QOS0; sprintf(pubmessage.payload, "{\"feeds\":{\"led\":%d,\"beep\":%d,\"humidity\":%.2f,\"temperature\":%.2f}}", GPIO_ReadOutputDataBit(LED_PORT, LED_PIN), GPIO_ReadOutputDataBit(BEEP_PORT, BEEP_PIN), SENx.RH, SENx.T); pubmessage.payloadlen = strlen(pubmessage.payload); ret = MQTTPublish(&c, (char *)&(mqtt_params.pubtopic), &pubmessage); if (ret != SUCCESSS) { run_status = ERR; } else { printf("publish:%s,%s\r\n\r\n", mqtt_params.pubtopic, (char *)pubmessage.payload); } } /* no break, continue to KEEPALIVE */ } case KEEPALIVE: { if (MQTTYield(&c, 30) != SUCCESSS) { run_status = ERR; } /* no break, continue to RECV */ } case RECV: { if (mqtt_recv_flag) { mqtt_recv_flag = 0; if (strcmp((char *)mqtt_recv_msg, "0") == 0) { GPIO_ResetBits(LED_PORT, LED_PIN); printf("LED ON\r\n"); } else if (strcmp((char *)mqtt_recv_msg, "1") == 0) { GPIO_SetBits(LED_PORT, LED_PIN); printf("LED OFF\r\n"); } else { json_decode((char *)mqtt_recv_msg); } } break; } case ERR: printf("system ERROR!"); delay_ms(1000); break; default: break; } }

进入该函数后，程序首先根据当前运行状态执行对应的 MQTT 操作。当状态为 CONN 时，程序会调用 MQTTConnect() 尝试连接 Adafruit IO 的 MQTT 服务器；如果连接成功，则将运行状态切换为 SUB，进入主题订阅流程；如果连接失败，则进入 ERR 错误状态，并在串口打印错误信息。当状态进入 RECV 时，程序会对接收到的下行消息进行判断：若消息内容为 0，则点亮 LED；若消息内容为 1，则熄灭 LED；若接收到的是其他格式数据，则继续交由 json_decode() 进行解析处理。

步骤4：接收消息处理机制

void messageArrived(MessageData *md) { static char msg[512] = {0}; sprintf(msg, "%.*s", (int)md->message->payloadlen, (char *)md->message->payload); mqtt_recv_flag = 1; memset(mqtt_recv_msg, 0, sizeof(mqtt_recv_msg)); memcpy(mqtt_recv_msg, msg, strlen(msg)); }

当设备收到 Adafruit IO 平台下发的订阅消息后，会先进入messageArrived()回调函数。该函数负责提取接收到的 Topic 和 Payload，并将消息保存到接收缓冲区，同时置位接收标志。随后，主状态机在RECV分支中检测该标志，对消息内容进行解析，并完成 LED 控制。

case RECV: { if (mqtt_recv_flag) { mqtt_recv_flag = 0; if (strcmp((char *)mqtt_recv_msg, "0") == 0) { GPIO_ResetBits(LED_PORT, LED_PIN); } else if (strcmp((char *)mqtt_recv_msg, "1") == 0) { GPIO_SetBits(LED_PORT, LED_PIN); } } break; }

运行结果

ⓘ请注意：

因为本示例需要访问互联网，请确保 W55MH32 的网络环境及配置能够正常访问互联网。

烧录例程运行后，程序首先进行 PHY 链路检测，然后通过 DHCP 获取网络参数，并完成 DNS 解析与 TLS 握手，最后连接 Adafruit IO 平台的 MQTT 服务器进行通信测试。连接成功后，设备会订阅 5545/feeds/led 主题，并周期性向 5545/feeds/temperature 主题发布温湿度及状态数据；当平台下发 LED 控制消息时，设备可正确接收并执行对应控制操作，如下图所示：

然后我们在 Adafruit IO 平台的 led Feed 页面中写入控制数据，对板载 LED 状态进行远程控制。此时 W55MH32 会接收到平台下发的订阅消息，并根据消息内容执行对应操作。当写入 0 时，设备执行 LED ON；当写入 1 时，设备执行 LED OFF，如下图所示：

从串口输出结果可以看出，设备已经成功接收到 Adafruit IO 平台下发的控制消息，并根据消息内容完成 LED 亮灭控制。同时，平台侧也能够记录对应的 Feed 数据变化情况，如下图所示：

总结

本文讲解了如何在 W55MH32 芯片上实现 MQTT 协议，并连接 Adafruit IO 平台，通过实战例程展示了从准备工作、网络配置、TLS 安全连接建立、MQTT 消息订阅、发布及接收处理的完整过程。文章详细介绍了 MQTT 协议的基本概念、发布/订阅模式以及 Adafruit IO 平台的接入方式，同时结合实际测试验证了设备与平台之间的数据交互功能。

下一篇文章将继续介绍 RT-Thread + TCP 相关示例，讲解如何在 W55MH32 平台上基于 RT-Thread 实现 TCP 通信功能，进一步展示设备在网络数据收发场景下的应用方法，敬请期待！

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http://www.jsqmd.com/news/730206/