基于MQTT协议的远程路灯控制系统的设计.pdf

龙源期刊网http://www.qikan.com.cn基于MQTT协议的远程路灯控制系统的设计作者：谢祥兵来源：《商情》2019年第52期【摘要】近年来随着信息数据产业的迅速发展，使得数字经济掀起了很高的的浪潮。人工智能，虚拟现实，物联网，车联网等技术也相继行驶在了信息高速路上。能源的消耗也越来越备受人们的关注，因此节能减排势在必行，本文介绍一种使用IBM公司的MQTT协议制作的远程路灯控制系统并进行设计，经过初步实验与设计能够实现手机对路灯进行实现远程开关控制，从而达到节能的目的。1.系统设计整個系统设计构想如图一所示，远程路灯控制系统主要由MQTT协议手机客户端，WiFi无线收发路由器，MosquittoMQTT服务器，安信可推出的ESP8266-12FWiFi模组，继电器控制模组以及路灯组成。当手机客户端向服务器发布主题为/mqtt/led，消息为LED=1并且ESP8266组成的MQTT客户端订阅主题为/mqtt/led的时候，服务器通过无线路由器向ESP8266模组推送LED=1的消息，ESP8266模组发出指令使继电器吸合从而打开路灯，当手机客户端发布主题为/mqtt/led消息内容为LED=0的时候，ESP8266模组接受到消息后经过处理发出指令使继电器释放从而关闭路灯，以这样的方式实现对路灯高效方便的控制管理。2.MQTT协议及MQTT服务器搭建MQTT协议是IBM公司推出的一种可以以TCP/IP为基础的轻量级，低速率的传输协议，此协议可以在现有的网络协议上运行起来，不用再部署新的网络就能使用，在物联网中大多数龙源期刊网http://www.qikan.com.cn需要传输的数据都非常小，而且大多数的终端嵌入式设备的运算处理能力非常有限网络吞吐量等性能都不是很可靠，低速率的MQTT协议很适合来做数据传送，MQTT协议实现流量开最小化，最小只有两个字节，降低了流量的消耗。MQTT协议具有三种质量的消息发布标准即：只有一次，至少一次，至多一次的QOS质量标准适合在不同的场合下使用。关于MQTT服务器的种类也有许多例如EMQ百万级的开源服务器，apache-apolloMQTT服务器以及mosquitto服务器等，为了简便实用本实验采用mosquitto轻量级MQTT服务器。首先在Eclipse官方网站上下载moquitto安装包，下载完毕后双击mosquitto的exe可执行文件根据提示点击下一步直到安装完成，然后将安装包里面的pthreadVC2.dll文件复制粘贴到mosquitto的安装目录下面，最后将安装的SSL下的两个文件libeay32.dll与ssleay32.dll复制下来粘贴到mosquitto安装目录下，这样就完成了MQTT服务器的安装。3.ESP8266WiFi模组及MQTT客户端的搭建ESP8266是一款物美价廉的Wi-Fi芯片，集成TensilicaL106钻石系列的32位处理器和片上SRAM，多达17个GPIO口，并拥有IIC、IIS、UART、PWM、IR遥控等片上资源。还有一个重要的宏定义——CFG_HOLDER，因为这个MQTT示例在ESP8266运行过一次后会把这些信息保存到FLASH中，如果要继续修改这些信息，记得要修改CFG_HOLDER这个宏定义，改成另一个数值即可。不修改CFG_HOLDER的话可能会发觉明明用户名和密码都正确但是就是连接不上去。根据上面分析，下面我们就可以修改示例代码：1.把STA_SSID和STA_PASS修改为自己的WiFI名和密码;2.修改MQTT_USER和MQTT_PASS为对应的MQTT服务器的用户名和密码，3.修改MQTT_HOST和MQTT_PORT为MQTT服务器IP和PORT，目前是使用本地的MQTT服务器，所以是修改为自己电脑的IP和1883端口，PORT是整型值;4.根据MQTT服务器的协议不同，可能需要使用MQTTv3.1.1版本，所以把PROTOCOL_NAMEv31注释掉，使用PROTOCOL_NAMEv311。源码的PROTOCOL_NAMEv311前面没有#define，自己加上就行。5.修改CFG_HOLDER，以让这些配置生效，直接给原来CFG_HOLDER定义的数值加1即可。6.修改订阅主题为/mqtt/led，将函数回调部分程序修改成当接收到消息内容为LED=1时GPIO4输出低电平，当接收到消息内容为LED=0时GPIO4输出高电平。最后进行编译下载：编译，查看Console窗口，如果没有报错并且生成了bin文件，说明代码已经编译成功。另外要注意，ESP8266SDKv2.0版本生成的eagle.irom0text.bin烧写起始地址是0x10000，而之前的版本烧写地址是0x40000;eagle.flas