mqtt物联网数据传输协议
引用github的资源https://mcxiaoke.gitbooks.io/mqtt-cn/Introduction3.2 CONNACK一确认连接请求o3.3 PUBLISH-发布消息o34 PUBACK一发布确认o35 PUBREC-发布收到(QoS2,第一步)°36 PUBREL-发布释放(QoS2,第二步)°3.7P∪ BCOME一发布完成(QoS2,第三步)o3.8 SUBSCR|BE-订阅主题o39S∪BACK-订闶确认o3.10 UNSUBSCR|BE-取消订阅3.11 UNSUBACK-取消订阔确认3.12P| NGREG一心跳请求3.13 PINGRESE一心跳响应o3.14D| SCONNECT一断开连接第四章一操作行为第五章一安全第六章一使用 Websocket第七章一一致性目标附录B-强制性规范声明旧版文档已过期,建议使用 GifTbook版本最新版本:V1.0.12015.10.22文档连接中文版HTMLMQTT3.1.1中文版中文版PDFMQTT3.1.1中文版英文版HTMLMQTT Version 3.1.1英文版PDFMQTT∨ ersion3.1.1许可协议署名-非商业性位用-相同方式共享4.0国际联系方式IntroductionBloghttp://blog.mcxiaoke.comGithub:https://github.com/mcxiaoke.Email:github@mcxiaoke.com开源项目·Rx文档中文翻译:htts:/! github. com/mcxiaoke/ RXDOCS·MQTT协议中文版:htps:/ github. com/ mcxiaoke/mgttAwesome-kotlin:httpsgithub.com/mcxiaokelawesome-kotlin.Kotlin-koi:https:/github.com/mcxiaoke/kotlin-koiNeXt公共组件库:htps!/github.com/xiaoke/Android-Next· PackerNg极速打包:htts;/ github. com/mcxiaoke/ packer- ng-pluginGradle渠道打包https://github.com/mcxiaoke/gradle-packer-plugin·VentuS实现xBus:htps;/github.com/miaoke/BuS磨菇饭App:htps:! github. com/mcxiaoke/minicat·饭否客户端:https:/github.com/mcxiaoke/anfouapp-opensourceVolleyt:https://github.com/mcxiaoke/android-volley第一章-MQTT介绍第一章概逃 Introduction1.1MQTT协议的组织结构 Organization of MQTT本规范分为七个章节:第一章一介绍第二章一MQTT控制报文格式第三章一MQTT控制报文·第四章一操作行为第五章一安全第六章一使用 Websocket第七章一一致性日标附录B一强制性规范声明12术语 Terminology本规范中用到的夭键字必须MUST,不能 MUST NOT,要求 REQUIRED,将会 SHALL,不会 SHALL NOT,应该 SHOULD,不应该 SHOULD NOT,推荐 RECOMMENDED,可以MAY,可选 OPTIONAL都是按照 TE RFC2119[RFC2119]中的描迹解释。网络连接 Network ConnectionMQTT使用的底层传输协议基础设施。客户端使用它连接服务端。它提供有序的丶可靠的丶双向字节流传输。例子见42节应用消息App| ication Message MQT协议通过网络传输应用数据。应用消息通过MQT传输时’它们有关联的服务质量(QoS)和主题( Topic)客户粥C|ient使用MQπT的程序或设备。客户端总是通过网络连接到服务端。它可以发布应用消息给其它相关的客户端。●订阅以请求接受相关的应用消息。·取消订阅以移除接受应用消息的请求从服务端断开连接第一章-MQTT介绍服务端 Server个程序或设备,作为发送消息的客户端和请求订阅的客户端之间的中介σ服务端接受来自客户端的网络连接。接受客户端发布的应用消息。·处理客户端的订阅和取消订阅请求。转发应用消息给符合条件的已订阅客户端订 Subscription订阔包含一个主题过滤器( Topic Filter)和一个最大的服务质量(QoS)等级。订阅与单个会话( Session)关联。会话可以包含多于一个的订阅。会话的每个订阅都有一个不同的主题过主题名 Topic Name附加在应用消息上的一个标签’服务端巳知且与订阔匹配。服务端发送应用消息的一个副本给每一个匹配的容户端订阅。主题过滤器 Topic Filter订阅中包含的一个表达式,用于表示相关的一个或多个主题。主题过滤器可以使用通配符。会话 Session客户端和服务端之间的状态交互。一些会话持续时长与网络连接一样·另一些可以在客户端和服务端的多个连续网络连接间扩展。控制报文 MQTT Contro| Packet通过网络连接发送的信息数据包。MQTT规范定义了十四种不同类型的控制报文,其中一个( PUBLISH报文)用于传输应用消息。1.5数据表示 Data representations1.51二进制位Bits字节中的位从0到7。第7位是最高有效位’第0位是最低有效位。1.52整数数值 Integer data values整数数值是16位’使用大湍序( big-endian,高位字节在低位字节前面)。这意味着一个16位的字在网络上表示为最高有效字节(MSB),后面跟着最低有效字节(LSB)1.53UTF8编码字符串UTF8 encoded strings后面会描逑的控制报文中的文本字段编码为UTF8格式的字符串。UTF8[RFC3629]是一个高效的υ ncode字符编码格式’为了攴持基于文本的通信’它对ASC∏字符的编码做了优化第一章-MQTT介绍每一个字符串都有一个两字节的长度字段作为前缀,它给出这个字符串UTF8编码的字节数,它门在图例1.1UTF8编码字符串的结构中描述。因此可以传送的UTF-8编码的字符串大小有个限制,不能超过65535字节除非另有说明’所有的UTF-8编码字符串的长度都必须在0到65535字节这个范围内。图例1.1UTF8编码字符串的结构 Structure of ute8 encoded strings进制位7-0yte字符串长度的最高有效字节(MsB)byte 2字符串长度的最低有效字节(LSB)byte 3如果长度大于0,这里是UTF-8编码的字符数据。UTF-8编码字符串中的字符数据必须是按照 Unicode规范[ Unicode]定义的和在RFC3629[RFC3629]中重申的有效的UTF8格式。特別需要指出的是,这些数据不能包含字符码在U+D800和U+DFFF之间的数据。如果服务端或客户端收到了一个包含无效UTF-8字符的控制报文”它必须关闭网络连接[MQTT1.53-]。UTF-8编码的字符串不能包含空字符U+0000如果客户端或服务端收到了一个包含U+0000的控制报文’它必须关闭网络连接MQTT-1.53-2]数据中不应该包含下面这些 Unicode代码点的编码。如果一个接收者(服务端或客户端)收到了包含下列任意字符的控制报文,它可以关闭网络连接U+0001和U+00F之间的控制字符∪+007F和∪+009F之问的控制字符Unicode规范定义的非宇符代码点(例如U+ OFFFF)Unicode规范定义的保留字符(例如U+ OFFFF)UTF-8编码序列0XEF0xBB0XBF总是被解释为U+FEFF(零宽度非换行空白字符)’无论它出现在字符串的什么位置’报文接收者都不能跳过或者剥离它[MQTT-153-3]。非规范示例 Non normative example例如,字符串A是一个拉丁字母A后面跟着一个代码点U+2A6D4(它表示一个中日韩统表意文字扩展B中的字符)这个字符串编码如下图例12UTF8编码字符串非规范示例UTF-8 encoded string non normative example第一章-MQTT介绍Bit54byte 1字符串长度MSB(0x0O)00byte 2字符串长度LSB(0×05)byte 3A(0×41)00000bye4(0×F0)000byte 5(OXAA)00byte 6(0×9B)0byte 7(0×94)0001.6编辑约定 Editing conventions本规范用黃色高亮的文本标识一致性声明·毎个一致性声明都分配了一个这种袼式的引用:[MQTT××x-y]项目主页MQTT协议中文版第二章一MQTT控制报文格式第二章MQTT控制报文格式 MQTT ControPacket format目录第一章-个绍第二章一MQTT控制报文格式第三章一MQTT控制报文·第四章一操作行为第五章一安全第六章一使用 Websocket第七章一一致性目标附录B-强制性规范声明2.1MQTT控制报文的结构 Structure of an MQTTControl packetMQπT协议通过交換预定义的MQTT控制报文来通信。这一节描逃这些报文的格式。MQTT控制报文由三部分组成’按照图例2.1-MQ∏控制报文的结构描逃的顺序图例21-MQTT控制报文的结构Fixed header固定报头’所有控制报文都包含Variable header可变报头·部分控制报文包含Payload有效载荷·部分控制报文包含22固定报头 Fixed header每个MQTT控制报文都包含一个固定报头。图例2.2-因定报头的格式描逑了因定报头的格式图例22-固定报头的格式第二章一MQTT控制报文格式Bit65432byte 1MQTT控制报文的类型用于指定控制报文类型的标志位byte 2剩余长度221MQTT控制报文的类型 MQTT Control Packet type位置:第1个字节,二进制位7-4表示为4位无符号值,这些值的定义见表格2.1-控制报文的类型表格2.1-控制报文的类型名字值报文流动方向描述Reserved禁止保留CONNECT客户端到服务端客户端请求连接服务端CONNACK2服务端到客户端连接报文确认PUBLISH两个方向都允许发布消息PUBACK丙个方向都允许QoS1消息发布收到确认PUBREC5两个方向都允许发布收到(保证交付第一步)PUBREL两个方向都允许发布释放(保证交付第二步PUBCOMP7两个方向都允许QoS2消息发布完成(保证交互第三步)SUBSCRIBE8客户端到服务端客户端订阅请求SUBACK9服务端到户风请求摄文确认UNSUBSCRIBE10客户端到服务端客户端取消订阋请求UNSUBACK服务端到客戶端取消订阔报文确认PINGREQ12客户端到服务端跳请求PINGRESP13服务端到客户端心跳响应DISCON№ECT14客户端到服务端客户端断开连接Reserved15禁止保留222标志Fags固定报头第1个字节的剩余的4位[30]包含每个MQTT控制报文类型特定的标志,见表格22-标志位。表格2.2中任何标记为“保留”的标志位·都是保留给以后使用的·必须设置为表柊中出的值[MQT「-22.2-1。如果收到非法的标志’接收者必须关闭网络连接。有美错误处理的详细信息见4.8节MQTT2222]
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基于51单片机数控直流电源的设计
基于51的数控直流电源的设计，比较不错，尤其是数控电源在工业与民用上的应用越来越多，这方面的资料又比较欠缺，所以拿来与大家分享。虽然分比较高，但还是很值得的基于51单片机数控直流电源的设计目录1.前言1.1研究背景及意义…1.2国内外研究现状1.3课题的主要内容14论文的总体结构……2方案论证与设计基础知识2.1方案设计与论证…22主控单片机(MCU2.3液晶显示屏(1602)……2.4三端可调稳压器…82.5运算放大器OP072.6数模转换芯片……………1027模数转换芯片3.系统电路原理及硬件实现…………………………………123.1系统总体框图1232系统模块电路设计……………………………………………………………133.2.1单片机控制模块……惠州学院毕业论文3.2.2稳压控制模块…………………………………………………………………143.2.3电压与电流采样模块153.2.4显示模块……183.2.5电源模块193.2.6键盘模块…203.3系统整体原理图……………………………204.系统的软件设计214.1软件设计思路……………………214.2系统软件流程……214.2.1主程序模块……………………………………214.2.2闭环比较程序模块235.系统测试与误差分析……………………………………………………245.1系统测试245.1.1软件测试245.1.2硬件测试245.1.3系统整体测试………………………………………………………2552误差分析……………266.设计总结和展望…………………………………………………………27致谢…………29参考文献附录1系统整体原理图…附录2系统源程序…………………………32基于51单片机数控直流电源的设计1前言1.1研究背景及意义电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。直流稳压电源是电子技术常用的仪器设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域,是电子实验员、电子设计人员及电路开发部门进行实验操作和科学研究所不可缺少的电子仪器。在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多,但均存在以下二个问题:输出电压是通过粗调(波段开关)及细调(电位器)来调节。这样,当输出电压需要精确输出,或需要在一个小范围内改变时,困难就较大。另外,随着使用时间的增加,波段开关及电位器难免接触不良,对输出会有影响。稳压方式均是采用串联型稳压电路,对过载进行限流或截流型保护,电路构成复杂,稳压精度也不高。在家用电器和其他各类电子设备中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中,都是由220ⅴ的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波,一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成,若由晶体管滤波器来替代,则可缩小直流电源的体积,减轻其重量,且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源,这既降低惠州学院毕业论文了家用电器的成本,又缩小了其体积,使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小。因此,电压的调整精度不高,读薮欠直观,电位器也易磨损。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,而在一些高能物理领域,更是急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。1.2国内外研究现状从十九世纪90年代末起,随着对系统更高效率和更低功耗的需求,电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业屮直流值流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在上世纪80年代的第一代分布式供电系统开始转向到上世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构,直流/直流电源行业正面临着新的挑战,即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。随着科学技术的迅速发展,人们对物质需求也越来越来高,特别是一些高新技术产品。如今随着直流电源技术的飞跃发展,整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制,从而使直流电源智能化,具有遥测、遥信、遥控的三遥功能,基本实现了直流电源的无人值守。并且,在当今科技快速发展过程中,模块化是直流电源的发展趋势,并联运行是电源产品大容量化的一个有效手段,可以通过设计N+1冗余电源系统,实现容量扩展,提高电源系统的可靠性可用性,缩短维修、维护时间,从而使企业产生更大的效益。如:扬州鼎华公司近些年基于51单片机数控直流电源的设计来结合美国 Sorensen amre等公司的先进技术,成功开发了单机最大功率120KW智能模块电源,可以并联32台(可扩展到64台),使最大输出功率可以达到7600kW以上。智能模块电源采用电流型控制模式,集中式散热技术,实吋多仼务监控,具有高效、高可靠、超低辐射,维护快捷等优点,机箱结构紧凑,防腐与散热也作了多方面的加强。它的应用将会克服大功率电源的制造、运输及维修等困难。而且和传统可控硅电源相比节电20%-30%节能优势,奠定了它将是未来大功率直流电源的首选1.3课题的主要内容如何实现对电源的输出控制系统设计的目的是要用微处理器来替代传统直流稳压电源中手动旋转电位器,实现输出电压在电源量程范围内步进冋调,精度要求高。实现的途径很多,可以用DAC的模拟输出控制电溟的基准电压或分压电阻,或者用其它更有效的方法,因此如何选择简单有效的方法是本课题需要解决的首要问题。2、数控直流电源功能的完备数控直流稳压电源要实现电压的键盘化输出控制,同时要具备输出、过压过流保护及数组存贮与预置等功能。另外,根据要求电源还应该可以通过按键选择一些特殊的功能。如何有效的实现这些功能也是课题所需研究解决的问题。3、性能指标输出最大电压:15V输出最大电流:1A惠州学院毕业论文电压步进01V电压分辨率:002V14论文的总体结构第一部分简要介绍课题的背景、意义、国内外研究现状,介绍本文的主要研究内容,包括实现的目标、功能的完备和性能指标。第二部分提出了数控直流电源的总的设计思路和几种实现方案论证,以及相关系统实现的功能,对这些方案的可行性进行比较分析,选择了一种基于51单片机系统的数控直流电源的方案,并对该方案运用的基础知识和使用的器件作出扼要的介绍。第三部分模块化详细阐述了基于51单片数控直流电源的系统整体结构和设计框图,包括薮据单片杋控制模块、稳压控制模块、电压僡流釆样模块、电源模块及键盘模块。第四部分主要阐述了数控直流电源的软件系统的设计思路和软件设计流程。第五部分对数控直流电源的性能参数进行测量与评估,以及对误差进行分析。第六部分对本薮控直流电源的给出了本课题的结论,并对其发展前景进行了展望。2方案与设计基础知识21方案设计与论证根据设计的要求:1、最高输岀电压15V,最大输出电流1A。2、电压步进01V。3、纹波系数尽可能小,输出稳定。4、有限按键操作方使,LCD显示界面基于51单片机数控直流电源的设计5、闭环控制理论的嵌入式软件实现特色及基本技术路线:低成本解决方案。2、直观的实验效果3、经典理论验证平台先硬件后软件,先局部后整体。我设计出以下三个方案:方案一:设计开关电源。在前期方案设计中采用PWM脉宽调制。它的功耗小,效率髙,稳压范围宽,电路形式灵活多样,功耗小,效率高。在制作过程中发现,PWM占空比的线性变化使相应的电流呈非线性变化,经分析发现滤波电容的存在对占空比很小的PWM波积分效果明显,导致电压的非线性变化更显著,特别是PWM占空比很小时(希望得到输出的电压很小),利用单片开关电源的PWM技术控制开关的占空比来调整输出电压的,以达到稳定输出的日的。但用数字量控制的作用更加明显。方案二:用DA和运算放大器做电流源,即采用DA输出调节晶体管的偏值电流电压)。采用此方案能有效的缩短调节吋间,并能提高输出精度。设计方案,包括了微控制器模块、稳压控制模玦、显示模块、键榅模玦、电源模块四部分构成,形成开环控制。方案原理示意图见图2-1:惠州学院毕业论文电压控制单掉电存贮元(LM317)单元(24C02)51单片机(8051)按键电路三位数码管显示单元电源电路图2-1方案二原理框图采用常用的51芯片作为控制器,PO口和DAC0832的数据口直接相连,DA的电压输出端接放大器OP07的输入端,设定放大器的放大倍数为5,输出到电压模块LM3317的电压分辨率0.1ⅴ。所以,当MCU输出数据增加1的时候,最终输出电压增加0.1V,当调节电压的时候,可以以每次0.1Ⅴ的梯度增加或者降低电压。数码管显示电路,该系统使用3个数码管,可以显示三位数,分别组成显示电路的十位、个位、小数点位。本主电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小,通过放大器放大,给电压模块作为最终输出的参考电压,真正的电压,电流还是由电压模块LM317输出。方案三:用D∧A和运算放大器做电流源,即釆用DA输出调节晶体管的偏值电流
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