RT-Thread-【RTTxIFX大赛】基于 Infineon 开发板的物联网demoRT-Thread问答社区

【RTTxIFX大赛】基于 Infineon 开发板的物联网demo

发布于 2023-07-15 20:30:07 浏览：336 订阅该版

[tocm]

# 1 开发板介绍
官方活动链接为 [https://club.rt-thread.org/ask/article/d4aa78c6fb75dda7.html](https://club.rt-thread.org/ask/article/d4aa78c6fb75dda7.html "https://club.rt-thread.org/ask/article/d4aa78c6fb75dda7.html")， 该开发板的主控芯片型号为CY8C624A，是一个具有 Cortex-M4F 和 Cortex-M0+ 的 双核CPU，该主控芯片的功能框图如下所示：
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230715/5fb2c868dd651c7eb0736f1507f088dd.png.webp)

开发板两侧留有供调试和外接其他模块的排针接口，如下图所示。从图中可以看出预留出了串口、IIC、SPI、ADC和PWM等常见的外设和总线接口。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230715/083ca6b33e26d9b3e197d7740728a7d7.png.webp)

# 2 设计简介
## 2.1 功能简介
本次设计基于 RT-Thread 物联网操作系统和 Infineon 开发板，使用 RT-Studio 作为开发工具，使用 ESP8266-WIFI 模块作为物联网的通讯介质，使用腾讯云服务器作为MQTT服务器，使用腾讯连连作为人机交互端，整体的功能框图如下所示：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230715/53152df95014e05bead37a58e86955b3.png)

## 2.2 ESP8266 简介
本次使用的 ESP8266 模块如下图所示，ESP8266 是一款强大的 WIFI 模块，支持 AT 指令开发，SDK 开发、Lua 开发、Arduino 开发、Lua 开发等开发方式，本次为了方便和主控板通讯采用 AT 指令的方式进行开发。
![screenshot_1689425439893.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230715/5ed59ff7a5989b8266b166d1d1d1b9ae.png.webp)

# 3 开发步骤
本次开发使用 AT 组件和 MQTT 通讯协议进行设备和服务器之间的通讯，所以需要在配置中配置相应的组件。
## 3.1 AT 组件
RT-Thread 官方支持了丰富的 AT 设备，本次所用的 ESP8266 模块的配置如下所示，需要开启相应的组件并配置路由的信息和AT设备的串口。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230715/bfe052ee8bcfb83216a672f4d8c2d1e7.png.webp)

## 3.2 MQTT 组件
RT-Thread 官方支持了多种 MQTT 组件，本次使用 PahoMQTT 组件进行开发，配置如下所示：
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230715/7596dfa943133abdc518ee0e34c2df12.png)

## 3.3 CJson 组件
为了方便和腾讯云服务器进行通讯，在设计通讯格式时采用物模型的方式进行通讯，需要用到 Json 数据格式，在嵌入式设备中通常使用 CJSOn 库对 Json 数据进行解析，CJson 的配置如下：
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230715/bbe72e39196b808b5638b7210c4aa27f.png)

配制好的组件如下图所示：
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230715/bbe72e39196b808b5638b7210c4aa27f.png)

## 3.4 腾讯云服务器的配置
腾讯云物联网开发平台作为本项目的云平台进行数据的转发。MQTT 三元组信息以及服务器的IP参数的构建参考腾讯云文章 [MQTT.fx 快速接入指引](https://cloud.tencent.com/document/product/1081/46507 "MQTT.fx 快速接入指引") 和 [智能灯接入指引](https://cloud.tencent.com/document/product/1081/41155)。订阅和发布消息的数据帧格式参考腾讯云文章 [物模型协议](https://cloud.tencent.com/document/product/1081/34916)。创建好的设备和物模型页面如下图所示。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230715/de530bbe860be1e78596e6cdc11cbe34.png)

# 4 关键代码编写
代码的仓库地址为 [https://gitee.com/crystal266/infineon_demo](https://gitee.com/crystal266/infineon_demo "https://gitee.com/crystal266/infineon_demo")
MQTT任务的代码如下，主要写了登录，退出，发布消息的代码，订阅回调函数。
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"

#define DBG_TAG "mqtt_task.c"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>

#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 订阅回调函数
 * @param  c 客户端标识
 * @param  msg_data 收到的数据
 * @return 无
 */
static void infineon_mqtt_sub_callback(MQTTClient *c, MessageData *msg_data)
{
    *((char *) msg_data->message->payload + msg_data->message->payloadlen) = '\0';
    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);  // 解析收到的数据
}

/**
 * @brief  MQTT 默认的订阅回调函数
 * @param  c 客户端标识
 * @param  msg_data 收到的数据
 * @return 无
 */
static void infineon_mqtt_sub_default_callback(MQTTClient *c, MessageData *msg_data)
{
    *((char *) msg_data->message->payload + msg_data->message->payloadlen) = '\0';
    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 连接的回调函数
 * @param  c 客户端标识
 * @return 无
 */
static void infineon_mqtt_connect_callback(MQTTClient *c)
{
    LOG_D("enter mqtt_connect_callback!");
}

/**
 * @brief  MQTT 上线的回调函数
 * @param  c 客户端标识
 * @return 无
 */
static void infineon_mqtt_online_callback(MQTTClient *c)
{
    LOG_D("enter mqtt_online_callback!");
}

/**
 * @brief  MQTT 掉线的回调函数
 * @param  c 客户端标识
 * @return 无
 */
static void infineon_mqtt_offline_callback(MQTTClient *c)
{
    LOG_D("enter mqtt_offline_callback!");
}

/**
 * @brief  MQTT 启动
 * @param  无
 * @return 成功返回0，失败返回-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  无
 * @return 成功返回0，失败返回-1
 */
int infineon_mqtt_stop(void)
{
    if (is_started == 1)
    {
        is_started = 0;

return paho_mqtt_stop(&client);
    }
}

/**
 * @brief  MQTT 发布消息
 * @param  send_buff 要发布的消息的内容
 * @return 成功返回0，失败返回-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 新订阅的回调函数
 * @param  client 客户端标识
 * @param  msg_data 收到的数据
 * @return 无
 */
void infineon_mqtt_new_sub_callback(MQTTClient *client, MessageData *msg_data)
{
    *((char *) msg_data->message->payload + msg_data->message->payloadlen) = '\0';
    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 订阅
 * @param  topic 要订阅的主题的名字
 * @return 成功返回0，失败返回-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 取消订阅
 * @param  topic 要取消订阅的主题的名字
 * @return 成功返回0，失败返回-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数据格式
 * {
 *     "method":"report",          // report 表示设备属性上报
 *     "clientToken":"123",        // 用于上下行消息配对标识
 *     "timestamp":1628646783,     // 属性上报的时间，格式为 UNIX 系统时间戳，不填写该字段表示默认为当前系统时间。单位为毫秒
 *     "params":{                  // JSON 结构内为设备上报的属性值
 *         "led":1,
 *         "fan":1
 *     }
 * }
 */

/**
 * @brief  MQTT 处理线程
 * @param  parameter 线程的入参
 * @return 无
 */
void mqtt_thread_entry(void *parameter)
{
    while (1)
    {
        if (get_esp8266_link_status() == 0) // 等到 ESP8266 连接成功后才能连接腾讯云
        {
            break;
        }
        else
        {
            rt_thread_mdelay(1000);
        }
    }

infineon_mqtt_start();   // 启动mqtt，连接服务器

cJSON *root = NULL;
    cJSON *params = NULL;
    char *send_str = NULL;

while (1)
    {
        rt_thread_mdelay(5000);     // publish 间隔

root = cJSON_CreateObject(); /* 创建一个cJSON对象，要用 cJSON_Delete 释放内存 */
        if (root != NULL)
        {
            cJSON_AddStringToObject(root, "method", "report");
            cJSON_AddStringToObject(root, "clientToken", "123");

params = cJSON_CreateObject(); /* 创建子对象 */
            if (params != NULL)
            {
                cJSON_AddItemToObject(root, "params", params);
                cJSON_AddNumberToObject(params, "led", get_led_status()); // 添加 LED 状态
                cJSON_AddNumberToObject(params, "fan", get_fan_status());    // 风扇状态
                send_str = cJSON_Print(root);
                if (send_str != NULL)
                {
                    LOG_D("send msg: %s\n", send_str);
                    infineon_mqtt_publish(send_str);
                }
            }
        }

if (send_str != NULL)    // 释放空间
        {
            cJSON_free(send_str);
            send_str = NULL;
        }

if (root != NULL)
        {
            cJSON_Delete(root); // 防止内存泄露，会把下面所有的子节点都释放
        }
    }
}

/**
 * @brief  启动 MQTT 处理线程
 * @param  无
 * @return 无
 */
int start_mqtt_thread(void)
{
    /* 创建 MTQTT 处理线程 */
    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);  // 创建成功则启动线程
    }
    else
    {
        LOG_E("create mqtt thread failed");
        return (-RT_ERROR);
    }

return RT_EOK;
}
```

# 5 其他
看板子外设资源原本更想做一个LVGL的项目移植这一套内容 [https://github.com/FASTSHIFT/X-TRACK](https://github.com/FASTSHIFT/X-TRACK "https://github.com/FASTSHIFT/X-TRACK") 或者做一个ADC示波器的，由于个人时间原因只做了一个简单的物联网demo，后续将补上 ADC + SPI 屏幕的单独测试和使用。
另外期待 7月22日 南京线下场的 RT-Thread 官方培训活动🤞 🤞 🤞