基于嵌入式Linux平臺，數(shù)傳網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)南北向數(shù)據(jù)鏈路互通

我是老溫，一名熱愛學(xué)習(xí)的嵌入式工程師

上一篇文章，我們詳細(xì)地描述了如何在嵌入式Linux開發(fā)平臺上移植libmodbus庫，實現(xiàn)了通過Modbus協(xié)議采集設(shè)備端數(shù)據(jù)，可以點擊以下鏈接對文章進(jìn)行回顧。嵌入式Linux工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)計，離不開這個關(guān)鍵核心通信模塊。

除了Modbus通信協(xié)議之外，在網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品上面還有一個非常重要的通信協(xié)議，那就是MQTT。

關(guān)于MQTT的概念，網(wǎng)上已經(jīng)有比較多的文章，此處就不再重復(fù)論述，本篇文章的主要目的，是在嵌入式Linux平臺上移植部署MQTT通信庫，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)端的南北向通信。

（南北向通信，南向一般是指通過Modbus對接獲取設(shè)備數(shù)據(jù)，北向一般是指通過MQTT上報數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。）

一、嵌入式Linux移植MQTT

虛擬機系統(tǒng)：Ubuntu22.04 LTS嵌入式開發(fā)平臺：OK3506J-SLinux內(nèi)核：Linux Kernel 6.1.99交叉編譯工具鏈：arm-linux-gcc

1、有很多流行的MQTT通信庫可以移植部署到嵌入式Linux平臺，比如Paho MQTT，Mosquitto，MQTT-C 等等，本項目我們選用Mosquitto。

2、下載相關(guān)源碼，在虛擬機Ubuntu22.04上創(chuàng)建mosquitto-arm目錄，并在該目錄下執(zhí)行以下命令，把mosquitto依賴的相關(guān)源碼下載到該目錄。

wget?https://mosquitto.org/files/source/mosquitto-1.6.12.tar.gzwget?https://sourceforge.net/projects/libuuid/files/libuuid-1.0.3.tar.gzwget?https://www.openssl.org/source/openssl-1.1.1h.tar.gz

3、交叉編譯uuid，解壓后，在libuuid-1.0.3源碼目錄里面，執(zhí)行configure腳本進(jìn)行配置，然后執(zhí)行make && make install?命令，編譯和安裝uuid庫，如下所示。

./configure?--prefix=/opt/work/ok3506j/third_party_libs/mosquitto-arm/libuuid-1.0.3/?CC=/opt/work/ok3506j/toolchains/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/bin/arm-linux-gcc?--host=arm-linuxmakemake install

編譯成功后，會在源碼目錄下生成include目錄和lib目錄，這兩個目錄的文件稍后會用到。

4、交叉編譯openssl，解壓后在openssl-1.1.1h源碼目錄里面創(chuàng)建install目錄，執(zhí)行以下命令對源碼進(jìn)行配置。

setarch i386 ./config no-asm shared --prefix=/opt/work/ok3506j/third_party_libs/mosquitto-arm/openssl-1.1.1h/install?

5、執(zhí)行以上配置命令后，會在源碼目錄下生成Makefile文件，執(zhí)行make && make install?命令進(jìn)行編譯和安裝，成功后會在源碼的install目錄下，生成openssl相關(guān)的頭文件和庫文件，稍后會用到。

6、交叉編譯mosquitto，解壓后在mosquitto-1.6.12源碼目錄里面創(chuàng)建install目錄，執(zhí)行以下命令對源碼進(jìn)行編譯配置。

make?WITH_SRV=no?CC=gcc CXX=g++ CFLAGS="-I /opt/work/ok3506j/third_party_libs/mosquitto-arm/openssl-1.1.1h/install/include -I /opt/work/ok3506j/third_party_libs/mosquitto-arm/libuuid-1.0.3/include -I /opt/work/ok3506j/third_party_libs/mosquitto-arm/openssl-1.1.1h/install/lib -I /opt/work/ok3506j/third_party_libs/mosquitto-arm/libuuid-1.0.3/lib"?LDFLAGS="-L /opt/work/ok3506j/third_party_libs/mosquitto-arm/openssl-1.1.1h/install/lib -L /opt/work/ok3506j/third_party_libs/mosquitto-arm/libuuid-1.0.3/lib -lssl -lcrypto -luuid"

編譯成功后，執(zhí)行以下命令，把mosquitto安裝到源碼的install目錄下。

make?install DESTDIR=/opt/work/ok3506j/third_party_libs/mosquitto-arm/mosquitto-1.6.12/install

安裝成功后，如下圖所示。

7、經(jīng)過以上步驟，mosquitto通信庫已經(jīng)交叉編譯成功，把前面幾個步驟編譯出來的動態(tài)庫文件和配置文件，復(fù)制到OK3506J開發(fā)板的文件系統(tǒng)里面，如下圖所示。

8、至此，mosquitto通信庫部署移植完成，可以直接在OK3506J開發(fā)板上直接運行mosquitto相關(guān)的應(yīng)用程序，相關(guān)應(yīng)用程序如下圖所示。

二、南北數(shù)據(jù)互通

前面我們已經(jīng)實現(xiàn)了Modbus的南向設(shè)備端通信，可以把OK3506J采集到的Modbus數(shù)據(jù)，通過MQTT協(xié)議發(fā)布出去，實現(xiàn)數(shù)據(jù)南北向互通。

編寫一個測試應(yīng)用程序，定時讀取Modbus-Slave軟件的數(shù)據(jù)，模擬一個工業(yè)耗電量數(shù)值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)耗電量數(shù)值發(fā)生變化時，通過MQTT進(jìn)行數(shù)據(jù)上報。

我們使用通信貓共享MQTT服務(wù)器：mq.tongxinmao.com，端口是18832，采用無用戶名和無密碼的方式進(jìn)行登錄。

在電腦端使用MQTT.fx軟件訂閱modbus/topic這個主題，OK3506J開發(fā)板通過RS485和Modbus協(xié)議，讀取Modbus-Slave的寄存器0地址數(shù)據(jù)，然后通過MQTT消息發(fā)布出去，MQTT.fx會在軟件進(jìn)行打印，如下圖所示。

下一步，我們將會開發(fā)一個上位機軟件，以便對網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)配置和信息獲取，感謝閱讀和關(guān)注！