添加MQTT思路及JSON包

最近有个项目要添加MQTT协议&＃xff0c;根据协议&＃xff0c;我们是MQTT客户端&＃xff0c;底层已经实现了TCP/IP协议&＃xff0c;

载荷是我们私有协议&＃xff0c;现在要把载荷换成MQTT协议和用户定义的JSON包。看了下MQTT协议和

C库&＃xff0c;如果想在两天之内实现&＃xff0c;难度有点大&＃xff0c;没有用过MQTT&＃xff0c;不知道JSON是啥&＃xff1f;通过对用户协

的解读和对MQTT协议查阅资料&＃xff0c;目前想要快速实现&＃xff0c;具体思路如下&＃xff1a;

1、抓包分析MQTT数据包&＃xff1b;

2、查看MQTT中文协议&＃xff1b;

3、只实现登入、发布消息和心跳这三种类型包&＃xff1b;

4、JSON包用sprintf&＃xff0c;只实现用户定义的JSON包&＃xff1b;

根据以上思路&＃xff0c;需要工具&＃xff1a;

1、Wireshark&＃xff1b;

2、通信猫&＃xff1b;

一、登入帧

固定包头&＃xff1a;报文类型&＃43;剩余长度          10&＃43;剩余长度

可变包头&＃xff1a;协议名&＃xff08;Protocol Name&＃xff09;&＃xff0c;协议级别
&＃xff08;Protocol Level&＃xff09;&＃xff0c;连接标志&＃xff08;Connect Flags&＃xff09;和保持连接&＃xff08;Keep Alive&＃xff09;

共10个字节

协议名称&＃xff1a;00 04 4d 51 54 54 //协议名称

协议版本&＃xff1a;04                  //协议版本 3.1.1

连接标志&＃xff1a;c2                   //连接标志

保持连接&＃xff1a;00 14               //保持连接&＃xff0c;S为单位

const static uint8_t c_VariableHeader[] &＃61; {0x00,0x04,0x4d,0x51,0x54,0x54,0x04,0xC2,0x00,0x14};

载荷&＃xff1a;客户端标识(必须唯一)&＃43;登入名(可以为空)&＃43;登入密码(可以为空)

两字节客户端标识长度&＃43;客户标识

两字节登入名长度&＃43;登入名

两字节登入密码长度&＃43;登入密码

//MQTT连接连接包
bool mqtt_connect(uint8_t* pchBuffer,uint16_t* phwSize)
{uint8_t chVariableHeader[sizeof(c_VariableHeader)];uint8_t chTemp[SERVICE_BUFFER_SIZE] &＃61; {0};byte_pipe_t tPipe;union{uint8_t chTemp[2];int16_t iTemp;}tTemp &＃61; {0};if(NULL &＃61;&＃61; pchBuffer || NULL &＃61;&＃61; phwSize){return false;}new_byte_pipe(&tPipe,chTemp,sizeof(chTemp));memcpy(chVariableHeader,c_VariableHeader,sizeof(c_VariableHeader));//设备ID{uint8_t chBuffer[20] &＃61; {0};memset(chBuffer,0x00,20);tTemp.iTemp &＃61; sprintf((char*)chBuffer,"Dome%d",eeprom_id_read());if(tTemp.iTemp > 0){enpipe_byte(&tPipe,tTemp.chTemp[1]);enpipe_byte(&tPipe,tTemp.chTemp[0]);enpipe_bytes(&tPipe,chBuffer,tTemp.iTemp);}}//用户名tTemp.iTemp&＃61;strlen((const char*)flash_cfg_mqtt_name_read());if(tTemp.iTemp > 0){enpipe_byte(&tPipe,tTemp.chTemp[1]);enpipe_byte(&tPipe,tTemp.chTemp[0]);enpipe_bytes(&tPipe,(uint8_t*)flash_cfg_mqtt_name_read(),tTemp.iTemp);}else{chVariableHeader[7] &＃61; chVariableHeader[7] & 0x7F;}//登入密码tTemp.iTemp&＃61;strlen((const char*)flash_cfg_mqtt_password_read());if(tTemp.iTemp > 0){enpipe_byte(&tPipe,tTemp.chTemp[1]);enpipe_byte(&tPipe,tTemp.chTemp[0]);enpipe_bytes(&tPipe,(uint8_t*)flash_cfg_mqtt_password_read(),tTemp.iTemp);}else{chVariableHeader[7] &＃61; chVariableHeader[7] & 0xBF;}//Keep Alive时间tTemp.iTemp &＃61; eeprom_heart_beat_min_read() * 60;chVariableHeader[8] &＃61; tTemp.chTemp[1];chVariableHeader[9] &＃61; tTemp.chTemp[0];//固定包头pchBuffer[0] &＃61; 0x10;if(get_byte_pipe_num(&tPipe)&＃43;10 > (sizeof(chTemp) - 3)){return false;}//不支持大于256的数据if(get_byte_pipe_num(&tPipe)&＃43;10 > 127){pchBuffer[1] &＃61; 0x00;pchBuffer[2] &＃61; 0x00;//低字节在前&＃xff0c;高字节在后pchBuffer[1] &＃61; (get_byte_pipe_num(&tPipe)&＃43;10) & 0x007F;pchBuffer[1] &＃61; pchBuffer[1] | 0x80;pchBuffer[2] &＃61; (get_byte_pipe_num(&tPipe)&＃43;10) >> 7;//可变帧头memcpy(pchBuffer&＃43;3,chVariableHeader,10);//Payloadmemcpy(pchBuffer&＃43;3&＃43;10,get_byte_pipe_buffer(&tPipe),get_byte_pipe_num(&tPipe));*phwSize &＃61; 3&＃43;10&＃43;get_byte_pipe_num(&tPipe);}else{pchBuffer[1] &＃61; get_byte_pipe_num(&tPipe)&＃43;10;//可变帧头memcpy(pchBuffer&＃43;2,chVariableHeader,10);//Payloadmemcpy(pchBuffer&＃43;2&＃43;10,get_byte_pipe_buffer(&tPipe),get_byte_pipe_num(&tPipe));*phwSize &＃61; 2&＃43;10&＃43;get_byte_pipe_num(&tPipe);}return true;
}

二、发布消息

发布消息分为QoS0、QoS1、QoS2&＃xff0c;其中QoS0没有回复帧&＃xff0c;QoS1需要确认帧&＃xff0c;QoS2实现

比较复杂&＃xff0c;暂不实现。

QoS0不包含报文标识

30&＃43;剩余长度&＃43;主题长度&＃43;主题&＃43;用户载荷

//MQTT发送消息包
//没有确认帧
bool mqtt_publish_qos0(uint8_t* pchBuffer,uint16_t* phwSize,uint16_t hwBufferSize,const char* pcPublishTopic,uint8_t* pchJson,uint16_t hwJsonSize)
{uint16_t j&＃61;0;static union{uint8_t chFrameNum[2];uint16_t hwFrameNum;}s_tFrameNum &＃61; {0};union{uint8_t chTemp[2];int16_t iTemp;}tTemp &＃61; {0};if(NULL &＃61;&＃61; pchBuffer || NULL &＃61;&＃61; phwSize || !hwBufferSize || NULL &＃61;&＃61; pcPublishTopic || NULL &＃61;&＃61; pchJson || !hwJsonSize){return false;}tTemp.iTemp &＃61; hwJsonSize;j &＃61; strlen(pcPublishTopic);if(tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;5 > hwBufferSize){TRACE_ERROR("mqtt_publish_qos0 size error\r\n");return false;}//固定包头pchBuffer[0] &＃61; 0x30;//剩余长度//不支持大于256的数据if(tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;2 > 127){pchBuffer[1] &＃61; 0x00;pchBuffer[2] &＃61; 0x00;//低字节在前&＃xff0c;高字节在后pchBuffer[1] &＃61; (tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;2) & 0x007F;pchBuffer[1] &＃61; pchBuffer[1] | 0x80;pchBuffer[2] &＃61; (tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;2) >> 7;//主题长度pchBuffer[3] &＃61; (j >> 8) & 0x00FF;pchBuffer[4] &＃61; (j >> 0) & 0x00FF;//主题memcpy(pchBuffer&＃43;5,pcPublishTopic,j);//报文标识//pchBuffer[j&＃43;5&＃43;0] &＃61; s_tFrameNum.chFrameNum[1];//pchBuffer[j&＃43;5&＃43;1] &＃61; s_tFrameNum.chFrameNum[0]; //载荷memcpy(pchBuffer&＃43;j&＃43;5,pchJson,tTemp.iTemp);*phwSize &＃61; tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;5;}else{pchBuffer[1] &＃61; tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;2;//主题长度pchBuffer[2] &＃61; (j >> 8) & 0x00FF;pchBuffer[3] &＃61; (j >> 0) & 0x00FF;//主题memcpy(pchBuffer&＃43;4,pcPublishTopic,j);//报文标识//pchBuffer[j&＃43;4&＃43;0] &＃61; s_tFrameNum.chFrameNum[1];//pchBuffer[j&＃43;4&＃43;1] &＃61; s_tFrameNum.chFrameNum[0]; //载荷memcpy(pchBuffer&＃43;j&＃43;4,pchJson,tTemp.iTemp);*phwSize &＃61; tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;4;}s_tFrameNum.hwFrameNum&＃43;&＃43;;return true;
}

QoS1需要服务器发送确认帧

32&＃43;剩余长度&＃43;主题长度&＃43;主题&＃43;报文标识&＃43;用户载荷

//MQTT发送消息包
//有确认帧
bool mqtt_publish_qos1(uint8_t* pchBuffer,uint16_t* phwSize,uint16_t hwBufferSize,const char* pcPublishTopic,uint8_t* pchJson,uint16_t hwJsonSize)
{uint16_t j&＃61;0;static union{uint8_t chFrameNum[2];uint16_t hwFrameNum;}s_tFrameNum &＃61; {0};union{uint8_t chTemp[2];int16_t iTemp;}tTemp &＃61; {0};if(NULL &＃61;&＃61; pchBuffer || NULL &＃61;&＃61; phwSize || !hwBufferSize || NULL &＃61;&＃61; pcPublishTopic || NULL &＃61;&＃61; pchJson || !hwJsonSize){return false;}tTemp.iTemp &＃61; hwJsonSize;j &＃61; strlen(pcPublishTopic);if(tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;5&＃43;2 > hwBufferSize){TRACE_ERROR("mqtt_publish_qos1 size error\r\n");return false;}//固定包头pchBuffer[0] &＃61; 0x32;//剩余长度if(tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;4 > 127){pchBuffer[1] &＃61; 0x00;pchBuffer[2] &＃61; 0x00;//低字节在前&＃xff0c;高字节在后pchBuffer[1] &＃61; (tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;4) & 0x007F;pchBuffer[1] &＃61; pchBuffer[1] | 0x80;pchBuffer[2] &＃61; (tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;4) >> 7;//主题长度pchBuffer[3] &＃61; (j >> 8) & 0x00FF;pchBuffer[4] &＃61; (j >> 0) & 0x00FF;//主题memcpy(pchBuffer&＃43;5,pcPublishTopic,j);//报文标识pchBuffer[j&＃43;5&＃43;0] &＃61; s_tFrameNum.chFrameNum[1];pchBuffer[j&＃43;5&＃43;1] &＃61; s_tFrameNum.chFrameNum[0]; //载荷memcpy(pchBuffer&＃43;j&＃43;5&＃43;2,pchJson,tTemp.iTemp);*phwSize &＃61; tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;5&＃43;2;}else{pchBuffer[1] &＃61; tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;4;//主题长度pchBuffer[2] &＃61; (j >> 8) & 0x00FF;pchBuffer[3] &＃61; (j >> 0) & 0x00FF;//主题memcpy(pchBuffer&＃43;4,pcPublishTopic,j);//报文标识pchBuffer[j&＃43;4&＃43;0] &＃61; s_tFrameNum.chFrameNum[1];pchBuffer[j&＃43;4&＃43;1] &＃61; s_tFrameNum.chFrameNum[0]; //载荷memcpy(pchBuffer&＃43;j&＃43;4&＃43;2,pchJson,tTemp.iTemp);*phwSize &＃61; tTemp.iTemp&＃43;j&＃43;4&＃43;2;}s_tFrameNum.hwFrameNum&＃43;&＃43;;return true;
}

三、心跳

发送 C0 00 

收到 D0 00

//MQTT心跳包
bool mqtt_pingresp(uint8_t* pchBuffer,uint16_t* phwSize)
{if(NULL &＃61;&＃61; pchBuffer || NULL &＃61;&＃61; phwSize){return false;}pchBuffer[0] &＃61; 0xC0;pchBuffer[1] &＃61; 0x00;*phwSize &＃61; 2;return true;
}

四、JSON包

JSON包就是一串用户定义的字符串&＃xff0c;用sprintf实现即可。

举例&＃xff1a;定位

uint16_t mqtt_location_publish(uint32_t wID,char* pcLocation,uint8_t chSize,char* pchBuffer)
{int16_t i&＃61;0;if(NULL &＃61;&＃61; pcLocation || !chSize || NULL &＃61;&＃61; pchBuffer){return 0;}i &＃61; sprintf(pchBuffer,"{\"nodeIp\":\"%u\",\"baseIp\":\"%u\",\"location\":\"",wID,eeprom_id_read());i &＃61; (i>0)?i:0;if(!i){return 0;}memcpy(pchBuffer&＃43;i,pcLocation,chSize);i&＃43;&＃61;chSize;pchBuffer[i] &＃61; &＃39;"&＃39;;i&＃43;&＃61;1;pchBuffer[i] &＃61; &＃39;}&＃39;;i&＃43;&＃61;1;return i;
}

根据以上思路&＃xff0c;在TCP/IP之上实现MQTT的客户端&＃xff0c;两天就实现了。

《--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------》

JSON(Javascript Object Notation)是一种轻量级的数据交换格式.易于阅读和理解,也易于机器解析和生成.JSON采用独立于语言的文本格式,使用了类似于C语言家族的习惯(包括C,C&＃43;&＃43;,C#,Java, Javascript, Perl, Python等).这些特性使得JSON成为理想的数据交换语言.

一 JSON构建于两种结构:

1. "名称/值"对的集合(A collection of name/value pairs).在不同的语言中被理解为对象(Object),记录(Records),结构(struct),字典(dictionary),哈希表(hash table),有键列表(keyed list),或者是关联数组(associative array)
2. 值得有序列表(An ordered list of values),在大部分语言中被理解为数据(array)

二 JSON的形式

1. 对象

　　对象是一个无序的"&＃39;名称/值&＃39;对"集合.一个对象以“{”&＃xff08;左括号&＃xff09;开始&＃xff0c;“}”&＃xff08;右括号&＃xff09;结束。每个“名称”后跟一个“:”&＃xff08;冒号&＃xff09;&＃xff1b;“‘名称/值’ 对”之间使用“,”&＃xff08;逗号&＃xff09;分隔。

　　2. 数组

　　数组是值&＃xff08;value&＃xff09;的有序集合。一个数组以“[”&＃xff08;左中括号&＃xff09;开始&＃xff0c;“]”&＃xff08;右中括号&＃xff09;结束。值之间间使用“,”&＃xff08;逗号&＃xff09;分隔。 

 三 值的内容 

值&＃xff08;value&＃xff09;可以是双引号括起来的字符串&＃xff08;string&＃xff09;、数值(number)、true、false、 null、对象&＃xff08;object&＃xff09;或者数组&＃xff08;array&＃xff09;。这些结构可以嵌套。 

字符串&＃xff08;string&＃xff09;是由双引号包围的任意数量Unicode字符的集合&＃xff0c;使用反斜线转义。一个字符&＃xff08;character&＃xff09;即一个单独的字符串&＃xff08;character string&＃xff09;。 

字符串&＃xff08;string&＃xff09;与C或者Java的字符串非常相似。 

数值&＃xff08;number&＃xff09;也与C或者Java的数值非常相似。除去未曾使用的八进制与十六进制格式。除去一些编码细节。

四 范例

注意:字符串一定要用双引号括起来

 　　数组中可以嵌套数组和对象

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