（七）RT-Thread物联网实战--MQTT-cJSON-OneNET

RT-Thread物联网实战 — MQTT + cJSON + OneNET云平台

前言

设备联网之后，如何将数据上传到云平台并实现远程监控？本文将串联MQTT协议、Paho MQTT库、cJSON数据解析以及OneNET云平台，构建完整的物联网数据链路：传感器 → MCU → ESP8266 → MQTT → OneNET云平台。

一、MQTT 协议

1.1 什么是MQTT？

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种发布/订阅模式的轻量级消息传输协议，专为低带宽、不稳定网络和低功耗场景设计，是物联网通信的首选协议。

1.2 核心角色

发布者和订阅者不直接通信，而是通过Broker中转，实现松耦合。

1.3 工作流程

1.4 主题通配符

• 单层通配符 +：/home/+/temperature 匹配所有房间的温度
• 多层通配符 #：/home/# 匹配家中所有传感器数据

1.5 QoS 消息质量

1.6 保留消息与遗嘱消息

• 保留消息：Broker保存主题的最新消息，新订阅者加入时立即推送，适合状态同步。
• 遗嘱消息：客户端连接时预设，意外断开时Broker自动发布，适合故障通知。

二、Paho MQTT 库

Paho MQTT 是RT-Thread中常用的MQTT客户端库，提供完整的连接、订阅、发布功能。

2.1 订阅列表配置

MQTTClient client;

client.messageHandlers[0].topicFilter = "/device/data";
client.messageHandlers[0].callback = mqtt_sub_callback;
client.messageHandlers[0].qos = QOS1;

2.2 回调函数

2.3 URI 格式

tcp://iot.eclipse.org:1883 // 域名
tcp://192.168.10.1:1883 // IPv4
ssl://192.168.10.1:1884 // SSL加密
tcp://[fe80::20c:29ff:…]:1883 // IPv6

2.4 核心API

控制命令：

三、cJSON 库

cJSON是轻量级JSON解析/生成库，物联网中用于构建上传数据和解析下发命令。

3.1 核心数据结构

typedef struct cJSON {
struct cJSON *next, *prev; // 链表指针
struct cJSON *child; // 子节点（对象/数组）
int type; // 节点类型
char *valuestring; // 字符串值
int valueint; // 整数值
double valuedouble; // 浮点值
char *string; // 键名
} cJSON;

支持的类型：cJSON_False、cJSON_True、cJSON_NULL、cJSON_Number、cJSON_String、cJSON_Array、cJSON_Object

3.2 解析 JSON

/* 解析JSON字符串 */
const char *json_str = "{\\"temperature\\":25,\\"humidity\\":60}";
cJSON *root = cJSON_Parse(json_str);

/* 获取字段值 */
cJSON *temp = cJSON_GetObjectItem(root, "temperature");
if (cJSON_IsNumber(temp))
{
rt_kprintf("温度: %d\\n", temp->valueint);
}

/* 释放内存 */
cJSON_Delete(root);

3.3 构建 JSON

/* 创建JSON对象 */
cJSON *root = cJSON_CreateObject();
cJSON_AddNumberToObject(root, "temperature", 25);
cJSON_AddStringToObject(root, "status", "normal");

/* 转为字符串 */
char *json_str = cJSON_PrintUnformatted(root);
rt_kprintf("JSON: %s\\n", json_str); // {"temperature":25,"status":"normal"}

/* 释放 */
cJSON_free(json_str);
cJSON_Delete(root);

3.4 常用API速查

3.5 RT-Thread 内存适配

cJSON_Hooks hooks;
hooks.malloc_fn = rt_malloc;
hooks.free_fn = rt_free;
cJSON_InitHooks(&hooks);

四、OneNET 云平台

OneNET是中国移动推出的物联网开放平台，支持设备接入、数据存储、可视化展示和远程控制。

4.1 工作原理

OneNET软件包基于MQTT和HTTP Client实现：

• 数据上传：通过MQTT向特定topic发布消息
• 命令下发：Broker将服务器命令推送给设备
• 数据查询：通过HTTP GET/POST请求获取历史数据

┌─────────┐ MQTT ┌──────────┐ HTTP ┌──────────┐
│ 设备 │ ─────────→ │ OneNET │ ←─────────→ │ 网页/APP │
│ (MCU) │ ←───────── │ Broker │ │ (用户) │
└─────────┘ 命令下发 └──────────┘ 数据查询 └──────────┘

4.2 依赖库

4.3 初始化

int onenet_mqtt_init(void);

内部流程：

/* 核心初始化逻辑 */
mq_client.uri = "tcp://183.230.40.96:1883";
mq_client.condata.clientID.cstring = device_id;
mq_client.condata.username.cstring = product_id;
mq_client.condata.password.cstring = auth_info;
mq_client.defaultMessageHandler = mqtt_callback;
paho_mqtt_start(&mq_client);

4.4 数据上传API

上传数字数据

rt_err_t onenet_mqtt_upload_digit(const char *ds_name, const double digit);

/* 上传温度数据到 "temperature" 数据流 */
onenet_mqtt_upload_digit("temperature", 25.5);

上传字符串数据

rt_err_t onenet_mqtt_upload_string(const char *ds_name, const char *str);

/* 上传设备状态 */
onenet_mqtt_upload_string("status", "running");

上传二进制数据

rt_err_t onenet_mqtt_upload_bin(const char *ds_name, const uint8_t *bin, size_t len);

从文件路径上传

rt_err_t onenet_mqtt_upload_bin_by_path(const char *ds_name, const char *bin_path);

向指定主题发布

rt_err_t onenet_mqtt_publish(const char *topic, const uint8_t *msg, size_t len);

4.5 命令接收与响应

设置命令响应回调，当云端下发命令时自动调用：

void cmd_response(uint8_t *recv_data, size_t recv_size,
uint8_t **resp_data, size_t *resp_size)
{
rt_kprintf("收到命令: %.*s\\n", recv_size, recv_data);

/* 构建响应 */
*resp_data = (uint8_t *)"OK";
*resp_size = 2;
}

/* 注册回调 */
onenet_set_cmd_rsp_cb(cmd_response);

4.6 数据查询API（HTTP）

4.7 设备管理API

五、完整物联网数据链路

将前面所有知识串联起来，一个完整的物联网项目数据流如下：

┌─────────┐ GPIO ┌──────────┐ UART+AT ┌──────────┐
│ DHT11 │ ──────────→ │ STM32 │ ──────────→ │ ESP8266 │
│ 传感器 │ 温湿度数据 │ RT-Thread│ AT命令控制 │ WiFi模块 │
└─────────┘ └──────────┘ └──────────┘
│ │
cJSON构建数据 MQTT发布
│ │
▼ ▼
┌──────────┐ ┌──────────┐
│ OneNET │ ←────────── │ MQTT │
│ 云平台 │ 数据入库 │ Broker │
└──────────┘ └──────────┘
│
网页/APP展示

关键技术栈对应：

总结