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PaulJiang / qcloud-iot-sdk-tencent-at-based

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README

qcloud-iot-sdk-tecent-at-based

介绍

qcloud-iot-sdk-tecent-at-based 面向使用支持腾讯MQTT AT指令的模组(2/3/4/5G、NB、WIFI等)接入腾讯物联网平台的终端设备开发者,典型应用场景为MCU+腾讯定制AT模组,MCU侧集成AT_SDK,AT_SDK完成实现了MCU和模组数据交互的AT框架,并基于AT框架配合腾讯AT指令,实现了MQTT、影子及数据模板的功能,同时提供了示例sample。开发者需要实现的HAL层适配接口见hal_export.h,需要实现串口的收发接口(中断接收),延时函数,模组上下电及os相关接口适配(互斥锁、动态内存申请释放、线程创建),适配层接口单独剥离在port目录。

qcloud-iot-sdk-tecent-at-based 软件架构

目录结构

名称 说明
docs 文档目录,包含腾讯AT指令集定义
port HAL层移植目录,需要实现串口的收发接口(中断接收),延时函数,模组上下电及os相关接口
sample 应用示例,示例使用MQTT、影子、数据模板的使用方式
src AT框架及协议逻辑实现
   ├───── event 事件功能协议封装
   ├───── module_at at client抽象,实现RX解析,命令下行,urc匹配,resp异步匹配
   ├───── shadow 基于AT框架的shadow逻辑实现
   ├───── mqtt 基于AT框架的mqtt协议实现
   ├───── utils json、timer、链表等应用
   ├───── include SDK对外头文件及设备信息配置头文件
tools 代码生成脚本
README.md SDK使用说明

定制腾讯MQTT AT指令模组说明

腾讯定义的MQTT AT指令见docs目录下的《腾讯云IoT AT指令集.pdf》,模组侧把MQTT协议封装在模组固件中,各家模组商遵循统一的MQTT通信的AT指令名称、参数及命令返回,并实现了通过设置的设备参数及鉴权方式实现和平台的鉴权。参考文档设备开发

1.1 使用MQTT AT定制模组实现MQTT通信

AT_SDK中module_api_inf.c把docs目录下的《腾讯云IoT AT指令集.pdf》各AT指令独立实现为单独的函数,在mqtt_sample.c中示例了如何组合这些命令序列,包括初始化、模组上下电、联网/注册网络、设备信息写入、MQTT连接、主题订阅、消息发布、订阅消息回调处理。如果不源移植AT_SDK,可以基于如下AT指令交互流程使用MQTT功能:

1.2 影子及数据模板功能

影子及数据模板功能是基于MQTT的基础上,通过订阅特定的topic,payload部分基于为json格式实现数据协议交互,AT_SDK已是实现数据协议的封装和示例模板,可以分别参考示例为shadow_sample.c、data_template_sample.c。

影子协议说明
影子快速入门
数据模板说明

移植指导

根据所选的嵌入式平台,适配 hal_export.h 头文件对应的hal层API的移植实现。主要有串口收发(中断接收)、模组开关机、任务/线程创建、动态内存申请/释放、时延、打印等API。可参考基于STM32+FreeRTOS的AT-SDK移植示例

2.1 hal_export.h

hal层对外的API接口及HAL层宏开关控制。

序号 宏定义 说明
1 PARSE_THREAD_STACK_SIZE 串口at解析线程栈大小
2 OS_USED 是否使用OS,目前的AT-SDK是基于多线程框架的,所以OS是必须的
3 AUTH_MODE_KEY 认证方式,证书认证还是秘钥认证
4 DEBUG_DEV_INFO_USED 默认使能该宏,设备信息使用调试信息,正式量产关闭该宏,并实现设备信息存取接口
2.2 hal_os.c:

该源文件主要实现打印、延时、时间戳、锁、线程创建、设备信息存取等。

序号 HAL_API 说明
1 HAL_Printf 打印函数,log输出需要,可选实现
2 HAL_Snprintf 格式化打印,json数据处理需要,必须实现
3 HAL_Vsnprintf 格式化输出, 可选实现
4 HAL_DelayMs 毫秒延时,必选实现
5 HAL_DelayUs 微妙延时,可选实现
6 HAL_GetTimeMs 获取毫秒数,必选实现
7 HAL_GetTimeSeconds 获取时间戳,必须实现,时戳不需绝对准确,但不可重复
8 hal_thread_create 线程创建,必选实现
9 hal_thread_destroy 线程销毁,必选实现
10 HAL_SleepMs 放权延时,必选实现
11 HAL_MutexCreate 互斥锁创建,必选实现
12 HAL_MutexDestroy 互斥锁销毁,必选实现
13 HAL_MutexLock 获取互斥锁,必选实现
14 HAL_MutexUnlock 释放互斥锁,必选实现
15 HAL_Malloc 动态内存申请,必选实现
16 HAL_Free 动态内存释放,必选实现
17 HAL_GetProductID 获取产品ID,必选实现
18 HAL_SetProductID 设置产品ID,必须存放在非易失性存储介质,必选实现
19 HAL_GetDevName 获取设备名,必选实现
20 HAL_SetDevName 设置设备名,必须存放在非易失性存储介质,必选实现
21 HAL_GetDevSec 获取设备密钥,密钥认证方式为必选实现
22 HAL_SetDevSec 设置设备密钥,必须存放在非易失性存储介质,密钥认证方式为必选实现
23 HAL_GetDevCertName 获取设备证书文件名,证书认证方式为必选实现
24 HAL_SetDevCertName 设置设备证书文件名,必须存放在非易失性存储介质,证书认证方式为必选实现
25 HAL_GetDevPrivateKeyName 获取设备证书私钥文件名,证书认证方式为必选实现
26 HAL_SetDevPrivateKeyName 设置设备证书私钥文件名,必须存放在非易失性存储介质,证书认证方式为必选实现
2.3 hal_at.c:

该源文件主要实现AT串口初始化、串口收发、模组开关机。

序号 HAL_API 说明
1 module_power_on 模组开机,AT串口初始化,必选实现
1 module_power_off 模组关机,低功耗需要,可选实现
2 AT_UART_IRQHandler 串口接收中断ISR,将收取到的数据放入ringbuff中,AT解析线程会实时解析数据,必选实现
3 at_send_data AT串口发送接口
2.4 module_api_inf.c

配网/注网 API业务适配,该源文件基于腾讯定义的AT指令实现了MQTT的交互,但有一个关于联网/注网的API(module_register_network)需要根据模组适配。代码基于ESP8266腾讯定制AT固件示例了WIFI直连的方式连接网络,但更常用的场景是根据特定事件(譬如按键)触发配网(softAP/一键配网),这块的逻辑各具体业务逻辑自行实现。ESP8266有封装配网指令和示例APP。对于蜂窝模组,则是使用特定的网络注册指令。开发者参照module_handshake应用AT-SDK的AT框架添加和模组的AT指令交互。

//模组联网(NB/2/3/4G注册网络)、wifi配网(一键配网/softAP)暂时很难统一,需要用户根据具体模组适配。
//开发者参照 module_handshake API使用AT框架的API和模组交互,实现适配。
eAtResault module_register_network(eModuleType eType)
{
	eAtResault result = AT_ERR_SUCCESS;
	
#if (MODULE_TYPE == eMODULE_ESP8266)
	#define WIFI_SSID	"youga_wifi"
	#define WIFI_PW		"Iot@2018"


	/*此处示例传递热点名字直接联网,通常的做法是特定产品根据特定的事件(譬如按键)触发wifi配网(一键配网/softAP)*/
	result = wifi_connect(WIFI_SSID, WIFI_PW);
	//result |= wifi_set_test_server_ip("111.230.126.244");
	if(AT_ERR_SUCCESS != result)
	{
		Log_e("wifi connect fail,ret:%d", result);	
	}
	
#else
	/*模组网络注册、或者wifi配网需要用户根据所选模组实现*/			
#endif

	return result;
}
2.5 设备信息修改

调试时,在hal_export.h将设备信息调试宏定义打开。量产时需要关闭该宏定义,实现hal-os中序列17-26的设备信息存取API

#define 	DEBUG_DEV_INFO_USED

修改下面宏定义的设备信息,则系统将会使用调试信息。

#ifdef  DEBUG_DEV_INFO_USED

static char sg_product_id[MAX_SIZE_OF_PRODUCT_ID + 1]	 = "PRODUCT_ID";
static char sg_device_name[MAX_SIZE_OF_DEVICE_NAME + 1]  = "YOUR_DEVICE_NAME";

#ifdef AUTH_MODE_CERT
static char sg_device_cert_file_name[MAX_SIZE_OF_DEVICE_CERT_FILE_NAME + 1]      = "YOUR_DEVICE_NAME_cert.crt";
static char sg_device_privatekey_file_name[MAX_SIZE_OF_DEVICE_KEY_FILE_NAME + 1] = "YOUR_DEVICE_NAME_private.key";
#else
char sg_device_secret[MAX_SIZE_OF_DEVICE_SERC + 1] = "YOUR_IOT_PSK";
#endif

#endif
2.6业务逻辑开发

自动生成的代码data_template_usr_logic.c,已实现数据、事件收发及响应的通用处理逻辑。但是具体的数据处理的业务逻辑需要用户自己根据业务逻辑添加,上下行业务逻辑添加的入口函数分别为deal_up_stream_user_logic 、deal_down_stream_user_logic,如果有字符串或json类型的数据模板,用户需要在函数update_self_define_value中完成数据的解析(其他数据类型会根据模板定义自动更新,字符串/json只有你懂你自己哦),可以参考基于场景的示例light_data_template_sample.c添加业务处理逻辑。

下行业务逻辑实现:

/*用户需要实现的下行数据的业务逻辑,pData除字符串变量已实现用户定义的所有其他变量值解析赋值,待用户实现业务逻辑*/
static void deal_down_stream_user_logic(ProductDataDefine   * pData)
{
	Log_d("someting about your own product logic wait to be done");
}

上行业务逻辑实现:

/*用户需要实现的上行数据的业务逻辑,此处仅供示例*/
static int deal_up_stream_user_logic(DeviceProperty *pReportDataList[], int *pCount)
{
	int i, j;
	
     for (i = 0, j = 0; i < TOTAL_PROPERTY_COUNT; i++) {       
        if(eCHANGED == sg_DataTemplate[i].state) {
            pReportDataList[j++] = &(sg_DataTemplate[i].data_property);
			sg_DataTemplate[i].state = eNOCHANGE;
        }
    }
	*pCount = j;

	return (*pCount > 0)?AT_ERR_SUCCESS:AT_ERR_FAILURE;
}
2.7 示例说明

Smaple目录一共有四个示例,分别是mqtt_sample.c、shadow_sample.c、data_template_sample.c、light_data_template_sample.c。 各示例说明如下:

序号 示例名称 说明
1 mqtt_sample.c MQTT示例,该示例示例基于定制的AT指令如何便捷的接入腾讯物联网平台及收发数据
1 shadow_sample.c 影子示例,基于AT实现的MQTT协议,进一步封装的影子协议
2 data_template_sample.c 通用数据模板及事件功能示例,示例如何基于腾讯物联网平台的数据模板功能快速开发产品
3 light_data_template_sample.c 基于智能灯的控制场景,示例具体的产品如何应用数据模板及事件功能

SDK接口说明

关于 SDK 的更多使用方式及接口了解, 参见 qcloud_iot_api_export.h

AT模组PC端python测试工具

开发阶段,可以使用tools目录下的PC端工具QCloud_IoT_AT_Test_Tool对支持腾讯IoT AT指令的模组进行基本验证和测试。 使用示例: python QCloud_IoT_AT_Test_Tool.py -p COM5 -a ESP8266 -m MQTT 具体使用说明请查看QCloud_IoT_AT_Test_Tool的README文件

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