W55MH32使用MQTT协议连接阿里云
更新于 2026年9月16日
本篇总结
本例程在 W55MH32 上通过 MQTT 协议接入阿里云物联网平台,实现温湿度数据上报与属性设置主题的订阅。
硬件平台:本例程基于 W55MH32L-EVB 开发板运行。
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本示例演示如何在 W55MH32 上通过 MQTT(消息队列遥测传输)协议连接阿里云物联网平台,实现设备与云端的双向数据交互。设备通过 TCP 连接阿里云 MQTT 服务器,使用一机一密方式(HMAC-SHA256 签名)进行认证登录,发布物模型数据,订阅属性设置主题接收云端指令。
前置工具准备
开始本例程前,请确认以下工具已安装:
MQTT 协议简介
MQTT 是一种基于 发布/订阅模式的轻量级通信协议,构建于 TCP/IP 协议之上。由 IBM 在 1999 年发布,专为带宽有限、网络不稳定的远程通信场景设计,是物联网领域应用最广泛的协议之一。MQTT 协议的最大优点是:能以最少的代码和有限的带宽,为远程设备提供实时可靠的消息服务。
MQTT 协议的三个核心角色:
- 发布者:向 Broker 发布消息,指定一个主题(Topic)
- 订阅者:向 Broker 订阅感兴趣的主题,接收匹配的消息
- Broker:消息代理,负责接收发布者的消息并转发给订阅者
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| 传输层 | 基于 TCP 协议,端口 1883(明文)/ 8883(TLS 加密) |
| 报文类型 | CONNECT、CONNACK、PUBLISH、SUBSCRIBE、PINGREQ 等 14 种 |
| QoS 等级 | 0(至多一次)、1(至少一次)、2(只有一次) |
| 主题层级 | 支持 "/" 分层和 "+"、"#" 通配符 |
阿里云物联网平台简介
阿里云物联网平台提供设备接入、设备管理、数据订阅和规则引擎等能力。本例程使用一机一密认证方式,设备需要预置 ProductKey、DeviceName、DeviceSecret 三个凭证。连接时根据阿里云规则生成 ClientId、Username、Password(HMAC-SHA256 签名)。接入域名格式为 {instanceId}.mqtt.iothub.aliyuncs.com:1883(企业版实例)。
硬件连接与拓扑
请注意:
本示例需要访问互联网,请确保 W55MH32 的网络环境及配置能够正常访问互联网(路由器需连接外网)。
- Micro USB 线连接 DEBUG USB 口到 PC(供电 + 调试串口)
- 网线连接开发板 RJ45 网口 到路由器 LAN 口,路由器需连接互联网
│ W55MH32 │──网线──│ 路由器/网关 │──互联网──│ 阿里云 IoT 平台 │
│ (MQTT │ │ (DHCP/DNS) │ │ {instanceId}.mqtt│
│ Client) │ │ 192.168.1.1 │ │ .iothub.aliyuncs│
└───────────┘ └─────────────────┘ │ .com :1883 │
└──────────────────┘
↑
DEBUG USB ──→ WIZ UartTool
工程结构
工程位于 SDK 内 1.SDK\ModuleDemo\WZTOE\MQTT_Aliyun\,核心文件如下:
MQTT_Aliyun/
├── Project/
│ └── Project.uvprojx ← Keil 工程文件
└── USER/
├── main.c ← 硬件初始化 + MQTT 主循环
├── do_mqtt/
│ ├── do_mqtt.c ← MQTT 主流程(mqtt_init / do_mqtt / json_decode)
│ └── do_mqtt.h ← MQTT 连接参数、消息结构
├── do_dns/
│ ├── do_dns.c ← DNS 域名解析
│ └── do_dns.h
├── wiz_interface/
│ ├── wiz_interface.c ← PHY 检测 / 网络信息打印
│ └── wiz_interface.h
├── tim/
│ ├── bsp_tim.c ← TIM3 1ms 定时器(MQTT/DHCP/DNS 时基)
│ └── bsp_tim.h
├── uart/
│ ├── bsp_uart.c ← 调试串口 + printf 重定向
│ └── bsp_uart.h
└── delay/
└── delay.c/h ← SysTick 毫秒延时
本例程相比 DNS 章节的核心新增:阿里云 MQTT 签名认证和 发布/订阅状态机。
步骤1:注册 MQTT 定时中断函数
文件:USER/tim/bsp_tim.c — 将 MilliTimer_Handler() 注册到 1ms 定时器中断中,为 MQTT 协议栈提供时基。同时每 1000ms 执行一次 DHCP 和 DNS 的时间处理。
void TIM3_IRQHandler(void)
{
static uint32_t tim3_1ms_count = 0;
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)
{
tim3_1ms_count++;
MilliTimer_Handler();
if (tim3_1ms_count >= 1000)
{
DHCP_time_handler();
DNS_time_handler();
tim3_1ms_count = 0;
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
}
}步骤2:配置阿里云连接参数
文件:USER/do_mqtt/do_mqtt.c — 定义 MQTT 连接参数,包括服务器域名、端口、客户端 ID、用户名、密码(HMAC-SHA256 签名)、发布主题、订阅主题。在阿里云物联网平台创建产品和设备后,获取 ProductKey、DeviceName、DeviceSecret,并按阿里云规则生成 ClientId、Username 和 Password。
mqttconn mqtt_params = {
.mqttHostUrl = "iot-06z00dbroeg8dx3.mqtt.iothub.aliyuncs.com",
.server_ip = {0},
.port = 1883,
.clientid = "ieojgBm5q2c.W55MH32|securemode=2,signmethod=hmacsha256,timestamp=1737098648080|",
.username = "W55MH32&XXXXXXXXXXX",
.passwd = "XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX",
.pubtopic = "/sys/iXXXXXXXXXXX/W55MH32/thing/event/property/post",
.subtopic = "/sys/iXXXXXXXXXXX/W55MH32/thing/service/property/set",
.pubQoS = QOS0,
};如果你想自定义
- mqttHostUrl → 接入域名格式:
{instanceId}.mqtt.iothub.aliyuncs.com(企业版实例)或{ProductKey}.iot-as-mqtt.{RegionId}.aliyuncs.com(公共实例) - clientid → 格式:
{instanceId}.{DeviceName}|securemode=2,signmethod=hmacsha256,timestamp={timestamp}|,securemode=2 为 TCP 直连 - username → 格式:
{DeviceName}&{instanceId} - passwd → 由 DeviceSecret 对拼接字符串进行 HMAC-SHA256 签名生成
- pubtopic → 属性上报:
/sys/{instanceId}/{DeviceName}/thing/event/property/post - subtopic → 属性设置:
/sys/{instanceId}/{DeviceName}/thing/service/property/set
步骤3:MQTT 初始化与连接
文件:USER/do_mqtt/do_mqtt.c — 函数 mqtt_init() 完成 DNS 解析、TCP 连接、MQTT 客户端初始化和连接参数配置。阿里云使用明文 MQTT(端口 1883),通过 HMAC-SHA256 签名进行认证。
void mqtt_init(uint8_t sn, uint8_t *send_buf, uint8_t *recv_buf)
{
wiz_NetInfo get_info = {0};
wizchip_getnetinfo(&get_info);
/* DNS 解析阿里云接入域名 */
if (do_dns(send_buf, (uint8_t *)mqtt_params.mqttHostUrl, mqtt_params.server_ip))
{
while (1);
}
NewNetwork(&n, sn);
ConnectNetwork(&n, mqtt_params.server_ip, mqtt_params.port);
MQTTClientInit(&c, &n, 1000, send_buf, MQTT_ETHERNET_MAX_SIZE, recv_buf, MQTT_ETHERNET_MAX_SIZE);
/* MQTT 连接参数 */
data.MQTTVersion = 4;
data.clientID.cstring = mqtt_params.clientid;
data.username.cstring = mqtt_params.username;
data.password.cstring = mqtt_params.passwd;
data.keepAliveInterval = 30;
data.cleansession = 1;
}
执行逻辑:先通过 do_dns() 解析阿里云接入域名获取 IP,再建立 TCP 连接、初始化 MQTT 客户端,最后填入连接参数(客户端 ID、用户名、密码、keepAlive 30s、clean session)。
步骤4:do_mqtt() 状态机处理
文件:USER/do_mqtt/do_mqtt.c — 函数 do_mqtt() 采用状态机方式运行:连接服务器(CONN)→ 订阅主题(SUB)→ 发布消息(PUB_MESSAGE)→ 保活(KEEPALIVE)→ 接收处理(RECV)。
void do_mqtt(void)
{
uint8_t ret;
switch (run_status)
{
case CONN:
{
ret = MQTTConnect(&c, &data);
printf("Connect to the MQTT server: %d.%d.%d.%d:%d\r\n",
mqtt_params.server_ip[0], mqtt_params.server_ip[1],
mqtt_params.server_ip[2], mqtt_params.server_ip[3],
mqtt_params.port);
printf("Connected:%s\r\n\r\n", ret == SUCCESSS ? "success" : "failed");
if (ret != SUCCESSS)
{
run_status = ERR;
}
else
{
run_status = SUB;
}
break;
}
case SUB:
{
ret = MQTTSubscribe(&c, mqtt_params.subtopic, mqtt_params.subQoS, messageArrived);
printf("Subscribing to %s\r\n", mqtt_params.subtopic);
printf("Subscribed:%s\r\n\r\n", ret == SUCCESSS ? "success" : "failed");
if (ret != SUCCESSS)
{
run_status = ERR;
}
else
{
run_status = PUB_MESSAGE;
}
break;
}
case PUB_MESSAGE:
{
pubmessage.qos = QOS0;
pubmessage.payload = "{\"id\":\"123\",\"version\":\"1.0\",\"params\":{\"CurrentTemperature\":26.6,},\"method\":\"thing.event.property.post\"}";
pubmessage.payloadlen = strlen(pubmessage.payload);
ret = MQTTPublish(&c, (char *)&(mqtt_params.pubtopic), &pubmessage);
if (ret != SUCCESSS)
{
run_status = ERR;
}
else
{
printf("publish:%s,%s\r\n\r\n", mqtt_params.pubtopic, (char *)pubmessage.payload);
run_status = KEEPALIVE;
}
break;
}
case KEEPALIVE:
{
if (MQTTYield(&c, 30) != SUCCESSS)
{
run_status = ERR;
}
}
case RECV:
{
if (mqtt_recv_flag)
{
mqtt_recv_flag = 0;
json_decode(mqtt_recv_msg);
}
break;
}
case ERR:
printf("system ERROR!");
delay_ms(1000);
break;
default:
break;
}
}
发布消息使用阿里云物模型 JSON 数据格式:{"id":"123","version":"1.0","params":{"CurrentTemperature":26.6,},"method":"thing.event.property.post"},包含 id、version、params 和 method 字段。
步骤5:接收消息处理机制
文件:USER/do_mqtt/do_mqtt.c — 当设备收到阿里云平台下发的订阅消息后,先进入 messageArrived() 回调函数打印消息并保存,随后主状态机在 RECV 分支中调用 json_decode() 用 cJSON 解析 JSON 数据并完成 LED 状态判断。
void messageArrived(MessageData *md)
{
char topicname[64] = {0};
char msg[512] = {0};
sprintf(topicname, "%.*s", (int)md->topicName->lenstring.len, md->topicName->lenstring.data);
sprintf(msg, "%.*s", (int)md->message->payloadlen, (char *)md->message->payload);
printf("recv:%s,%s\r\n\r\n", topicname, msg);
mqtt_recv_flag = 1;
memset(mqtt_recv_msg, 0, sizeof(mqtt_recv_msg));
memcpy(mqtt_recv_msg, msg, strlen(msg));
}
json_decode() 用 cJSON 解析阿里云下发的 JSON 指令,从 params 字段中提取 LEDSwitch 的值,并打印 LED 状态。
void json_decode(char *msg)
{
cJSON *jsondata = NULL;
cJSON *params = NULL;
cJSON *LED = NULL;
jsondata = cJSON_Parse(msg);
if (jsondata == NULL)
{
printf("json parse fail.\r\n");
return;
}
params = cJSON_GetObjectItem(jsondata, "params");
LED = cJSON_GetObjectItem(params, "LEDSwitch");
if (LED->valueint == 1)
{
printf("LED ON\r\n");
}
else
{
printf("LED OFF\r\n");
}
cJSON_Delete(jsondata);
}JSON 解析说明
json_decode() 使用 cJSON 库解析阿里云下发的 JSON,从 params 中提取 LEDSwitch 字段,打印对应状态。阿里云下发的属性设置指令格式为 {"params":{"LEDSwitch":1}}。
运行验证
打开 WIZ UartTool V1.0,连接 DEBUG USB 对应 COM 口(115200 / 8N1)。烧录例程运行后,程序首先进行 PHY 链路检测,然后通过 DHCP 获取网络参数,并完成 DNS 解析与 TCP 连接,最后连接阿里云物联网平台的 MQTT 服务器。预期串口输出如下:
W55MH32 MQTT Aliyun example
PHY link
The current Mbtis speed : 100Mbps
The current Duplex Mode : Full-Duplex
DHCP running
DHCP success!
====================================================================================================
W55MH32 network configuration : DHCP
MAC : 00:08:DC:00:0E:9A
IP : 192.168.1.6
Subnet Mask : 255.255.255.0
Gateway : 192.168.1.1
DNS : 192.168.1.1
====================================================================================================
> Translated iot-06z00dbroeg8dx3.mqtt.iothub.aliyuncs.com to 101.133.196.127
Connect to the MQTT server: 101.133.196.127:1883
Connected:success
Subscribing to /sys/ieojgBm5q2c/W55MH32/thing/service/property/set
Subscribed:success
连接成功后,设备会订阅属性设置主题,并周期性向属性上报主题发布数据。在阿里云物联网平台的设备详情页可查看上报的数据,也可通过平台在线调试功能下发属性设置指令控制 LED 。


常见问题
Q: 阿里云一机一密认证如何生成 Password
Password 由 DeviceSecret 对拼接字符串进行 HMAC-SHA256 签名生成。拼接内容按字母序排列:clientId{DeviceName}deviceName{DeviceName}productKey{ProductKey}timestamp{timestamp}。signmethod 指定为 hmacsha256。可使用阿里云提供的 MQTT 参数生成工具辅助计算。
Q: MQTT 连接失败如何排查
首先确认网络能正常访问互联网;检查 DNS 是否成功解析接入域名;确认 ClientId、Username、Password 配置正确(Password 为 HMAC-SHA256 签名);检查 securemode 是否正确(TCP 直连为 2);阿里云平台确认设备已创建且处于启用状态;检查 ProductKey、DeviceName、DeviceSecret 是否匹配。
Q: 阿里云物模型的 Topic 命名规则是什么
阿里云物模型使用 /sys/{instanceId}/{DeviceName}/thing/... 格式。属性上报:/sys/{instanceId}/{DeviceName}/thing/event/property/post;属性设置:/sys/{instanceId}/{DeviceName}/thing/service/property/set。其中 instanceId 为企业版实例 ID。
Q: 发布的 JSON 数据格式有什么要求
阿里云物模型要求 JSON 数据包含 id、version、params、method 字段。params 中为属性键值对,属性名需与平台定义的物模型属性标识一致。method 固定为 thing.event.property.post。例如 {"id":"123","version":"1.0","params":{"CurrentTemperature":26.6},"method":"thing.event.property.post"}。
Q: securemode 有什么区别
securemode=2 为 TCP 直连模式(明文,端口 1883);securemode=3 为 TLS 直连模式(加密,端口 8883)。本例程使用 securemode=2 的 TCP 直连方式。如果需要更高安全性,可使用 securemode=3 配合 TLS 加密,参考 MQTTS 章节。
总结
本文讲解了如何在 W55MH32 芯片上通过 MQTT 协议连接阿里云物联网平台,通过实战例程展示了完整的接入流程:
- MQTT 协议:基于发布/订阅模式的轻量级物联网通信协议,运行在 TCP 之上
- 阿里云接入:DNS 解析 → TCP 连接 → 一机一密签名认证登录 → 订阅/发布
- 认证机制:使用 HMAC-SHA256 签名生成 Password,ClientId 携带 securemode 和 signmethod 参数
- 关键 API:
MQTTConnect / MQTTSubscribe / MQTTPublish实现连接、订阅和发布 - 消息收发:
messageArrived()回调接收,json_decode()用 cJSON 解析阿里云下发的 JSON 指令