О пользе стандартизации

в 21:52, , рубрики: IoT, IT-стандарты, mqtt, Анализ и проектирование систем, разработка, Разработка систем передачи данных

Привет! Я занимаюсь разработкой электроники (благо навыки охватывают большую часть этого интереснейшего увлечения). И заказали мне как-то разработку GSM-логгера для ЖКХ.

Кроме наличия требуемых входов/выходов (в том числе 4-20 ма) и источника питания 5-30 в для датчиков, основным условием было минимизация потребления дабы иметь возможность питаться от батарей.После проработки схемотехники и печатной платы во весь рост встал вопрос о используемом протоколе. Хотелось чего-то простого и стандартного.

MQTT. Но MQTT это TCP со всеми достоинствами и недостатками. А у меня аккумулятор и срок работы от 3 месяцов. Для тестов был написан примитивный протокол поверх UDP. Но поскольку не отношу себя к пионэрам, свято уверенным, что вот сейчас за 2 дня напишут что-то удобоваримое — продолжил поиски чего-то общепринятого.

Уж не помню как — попалось мне упоминание о MQTT-SN. Протокол, наследующий семантику MQTT, но приспособленный для передачи по UDP и клиентам с батарейным питанием. Оказалось, есть такой, разработан в недрах IBM и в последующем открыт для сообщества. После прочтения описания стало понятно, что вот оно, счастье, рядом.

Но нужен брокер (так в MQTT называют сервер), привычный Mosquitto (по словам Яна Крагса от 2013) когда-нибудь сможет в MQTT-SN, но не сейчас. Зато есть RSMB, и даже в исходниках на Git-хабе.

Исходники это хорошо, надо собирать. Сборка производиться CygWin-ом в Visual Studio (которую я видел последний раз лет 5 назад). Ставим фришную версию, создаём проект и — никак. На 5-10 раз (вообще в моей жизни большую роль играет случай и упрямство) прописал правильно проект — и о, чудо, собрал таки брокера. Замечу что под Linux это действие прошло гораздо проще.

Торжественно запускаем. Обидно но не работает. Может всё-таки свой протокол это выход? Представив себе объём работы по написанию и отладке сервера и клиентов — решил нет, мой выбор — MQTT-SN. Оказалось всё просто — надо было конфигурацию прописать и указать брокеру.
Минимальная выглядит таким образом:

trace_output off                # Диагностика, можно и включить
listener 1883 INADDR_ANY        # Порт для обычного MQTT
listener 1883 INADDR_ANY mqtts  # Порт для MQTT-SN протокола

И после этого брокер заработал. Вкратце отличия MQTT-SN от классического MQTT.

  1. Протокол MQTT-SN работает поверх UDP, а не TCP как обычный. Это перекладывает ответственность за контроль доставки сообщений на программиста. Зато позволяет устройству расходовать меньше энергии (а для меня это важно) на поддержание канала связи через GSM.
  2. Введён новый уровень QoS (Quality of Service, качество сервиса) -1. Означающий отсутствие контроля доставки. Устройство просыпается, делает нужную работу, отсылает результаты и тут-же засыпает не ожидая подтверждения.
  3. Появились шлюзы, позволяющие агрегировавать данные от множества устройств и пересылать их брокеру.

На git-е eclipsa лежат исходники клиента MQTT-SN с примерами. Собственно надо прописать функции работы с каналом transport_xx под свои нужды. В остальном больших проблем нет (нашёл пару ошибок, надо тестировать).

К сожалению не реализована поддержка спящих клиентов. Стоят заглушки. Кто сможет бросить в авторов протокола камень — исходники доступны, помощь приветствуется.

Что хотел сказать в итоге. Потратив некоторое (небольшое время) я получил готовую инфраструктуру для дальнейшего развития проекта. Протокол позволяет использовать STM32 на 4 МГц. Я могу использовать множество клиентов на разных платформах (что нереально было-бы сделать в одиночку при написании своего протокола). Более того, имея возможность собрать брокера под Linux я разместил его на инстансе Amazon-а и мой заказчик получил решение без необходимости держать и обслуживать сервер. Стандартные решения (не всегда, но в подавляющем количестве случаев) ускоряют исполнение задачи.

Автор: elAlex

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля