1 開發板介紹

該開發板的主控芯片型號為CY8C624A，是一個具有 Cortex-M4F 和 Cortex-M0+ 的 雙核CPU，該主控芯片的功能框圖如下所示：

開發板兩側留有供調試和外接其他模塊的排針接口，如下圖所示。從圖中可以看出預留出了串口、IIC、SPI、ADC和PWM等常見的外設和總線接口。

2 設計簡介

2.1 功能簡介

本次設計基于 RT-Thread 物聯網操作系統和 Infineon 開發板，使用 RT-Studio 作為開發工具，使用 ESP8266-WIFI 模塊作為物聯網的通訊介質，使用騰訊云服務器作為MQTT服務器，使用騰訊連連作為人機交互端，整體的功能框圖如下所示：

2.2 ESP8266 簡介

本次使用的 ESP8266 模塊如下圖所示，ESP8266 是一款強大的 WIFI 模塊，支持 AT 指令開發，SDK 開發、Lua 開發、Arduino 開發、Lua 開發等開發方式，本次為了方便和主控板通訊采用 AT 指令的方式進行開發。

3 開發步驟

本次開發使用 AT 組件和 MQTT 通訊協議進行設備和服務器之間的通訊，所以需要在配置中配置相應的組件。

3.1 AT 組件

RT-Thread 官方支持了豐富的 AT 設備，本次所用的 ESP8266 模塊的配置如下所示，需要開啟相應的組件并配置路由的信息和AT設備的串口。

3.2 MQTT 組件

RT-Thread 官方支持了多種 MQTT 組件，本次使用 PahoMQTT 組件進行開發，配置如下所示：

3.3 CJson 組件

為了方便和騰訊云服務器進行通訊，在設計通訊格式時采用物模型的方式進行通訊，需要用到 Json 數據格式，在嵌入式設備中通常使用 CJSOn 庫對 Json 數據進行解析，CJson 的配置如下：

配制好的組件如下圖所示：

3.4 騰訊云服務器的配置

騰訊云物聯網開發平臺作為本項目的云平臺進行數據的轉發。

4 關鍵代碼編寫

MQTT任務的代碼如下，主要寫了登錄，退出，發布消息的代碼，訂閱回調函數。

#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 訂閱回調函數
• @param c 客戶端標識
• @param msg_data 收到的數據
• @return 無
  */
  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); // 解析收到的數據
  }
  /
• @brief MQTT 默認的訂閱回調函數
• @param c 客戶端標識
• @param msg_data 收到的數據
• @return 無
  */
  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 連接的回調函數
• @param c 客戶端標識
• @return 無
  /
  static void infineon_mqtt_connect_callback(MQTTClient c)
  {
  LOG_D("enter mqtt_connect_callback!");
  }
  /
  @brief MQTT 上線的回調函數
  @param c 客戶端標識
  @return 無
  /
  static void infineon_mqtt_online_callback(MQTTClient c)
  {
  LOG_D("enter mqtt_online_callback!");
  }
  /
  @brief MQTT 掉線的回調函數
  @param c 客戶端標識
  @return 無
  /
  static void infineon_mqtt_offline_callback(MQTTClient c)
  {
  LOG_D("enter mqtt_offline_callback!");
  }
  /
• @brief MQTT 啟動
• @param 無
• @return 成功返回0，失敗返回-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 無
  @return 成功返回0，失敗返回-1
  /
  int infineon_mqtt_stop(void)
  {
  if (is_started == 1)
  {
  is_started = 0;
  return paho_mqtt_stop(&client);
  }
  }
  / *
  @brief MQTT 發布消息
  @param send_buff 要發布的消息的內容
  @return 成功返回0，失敗返回-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 新訂閱的回調函數
  @param client 客戶端標識
  @param msg_data 收到的數據
  @return 無
  */
  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 訂閱
  @param topic 要訂閱的主題的名字
  @return 成功返回0，失敗返回-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 取消訂閱
  @param topic 要取消訂閱的主題的名字
  @return 成功返回0，失敗返回-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數據格式
  {

"method":"report",          // report 表示設備屬性上報

"clientToken":"123",        // 用于上下行消息配對標識

"timestamp":1628646783,     // 屬性上報的時間，格式為 UNIX 系統時間戳，不填寫該字段表示默認為當前系統時間。單位為毫秒

"params":{                  // JSON 結構內為設備上報的屬性值

• "led":1,
  

"fan":1

}

}
/
/ *
@brief MQTT 處理線程
@param parameter 線程的入參
@return 無
*/
void mqtt_thread_entry(void *parameter)
{
while (1)
{
if (get_esp8266_link_status() == 0) // 等到 ESP8266 連接成功后才能連接騰訊云
{
break;
}
else
{
rt_thread_mdelay(1000);
}
}
infineon_mqtt_start(); // 啟動mqtt，連接服務器
cJSON *root = NULL;
cJSON params = NULL;
char send_str = NULL;
while (1)
{
rt_thread_mdelay(5000); // publish 間隔
root = cJSON_CreateObject(); / 創建一個cJSON對象，要用 cJSON_Delete 釋放內存 /
if (root != NULL)
{
cJSON_AddStringToObject(root, "method", "report");
cJSON_AddStringToObject(root, "clientToken", "123");
params = cJSON_CreateObject(); / 創建子對象 /
if (params != NULL)
{
cJSON_AddItemToObject(root, "params", params);
cJSON_AddNumberToObject(params, "led", get_led_status()); // 添加 LED 狀態
cJSON_AddNumberToObject(params, "fan", get_fan_status()); // 風扇狀態
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) // 釋放空間
{
cJSON_free(send_str);
send_str = NULL;
}
if (root != NULL)
{
cJSON_Delete(root); // 防止內存泄露，會把下面所有的子節點都釋放
}
}
}
/
@brief 啟動 MQTT 處理線程
@param 無
@return 無
/
int start_mqtt_thread(void)
{
/ 創建 MTQTT 處理線程 */
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); // 創建成功則啟動線程
}
else
{
LOG_E("create mqtt thread failed");
return (-RT_ERROR);
}
return RT_EOK;
}