物联网平台搭建的全过程介绍（三）阿里云物联网设备接入订阅发布之Android studio例程_物联网平台搭建
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物联网平台搭建系列内容前两节介绍的都是功能性的描述今天以一个小例子介绍具体的设备接入、订阅、发布的操作例子的名字为学生成绩录入平台例子的界面如下图所示。
功能描述当在阿里云物联网平台内下发学生姓名的时候“学生姓名”后边会显示这个学生的名字。当在数学、语文后边的输入框内输入分数并且点“发送”按钮时会将这两个分数发送到物联网平台。
为了方便更多读者本例以公共实例为例通信方式为MQTT企业实例与此大同小异。阿里云官方网站给的物联网Android sdk示例其中一整套功能都具备了程序非常复杂对于入门级的小白来说简直就是天书。本例只给出了最基本的设备接入、订阅、发布三个功能的示例。设备接入给出了旧版公共实例新版的可以在此基础上改动和企业实例两种方式订阅功能还给出来数据解析可以从payload解析出物模型的每一项数据显示在Textview内发布动能给出了可以从EditText输入数据并且打包成json格式数据包。
下边对具体操作过程做一介绍
目录
1AliyunTopicHostSet(int IotInstanceType)函数
3publishMessage(String payload)
4onCreate(Bundle savedInstanceState)
一、阿里云物联网平台的操作
1、学会参考官网的技术文档
1进入物联网平台后选择华东2上海服务器
2点击公共实例
3点“文档与工具”
4点“物联网设备接入与管理”
5点“设备接入”
设备接入的文档都在这里具体链接设备接入 (aliyun.com)
2、创建产品
具体操作步骤见创建产品 (aliyun.com)
3、添加物模型
具体操作步骤见单个添加物模型 (aliyun.com)
本例创建产品和添加物模型的结果如图所示产品名称为“学生成绩录入平台”。
物模型有三个自定义功能
序号 功能名称 标识符 数据类型 数据定义 1 学生姓名 student_name text (字符串) 数据长度32 2 语文分数 chinese_score float (单精度浮点型) 取值范围0 ~ 100 3 数学分数 maths_score float (单精度浮点型) 取值范围0 ~ 100
4、添加设备
具体操作步骤见单个创建设备 (aliyun.com)
也可以批量添加设备操作步骤见批量创建设备 (aliyun.com)
在“学生成绩录入平台”内添加一个设备设备名称为20220001结果如下图所示
点设备页面某个设备所在行最后的“查看”可进入设备详情页如下图所示。
在设备详情页面点DeviceSecret后边的“查看”可以查看设备的三要素如下图所示。
5、确定host
阿里云物联网设备三要素和host是设备接入的必须设置的host的确定见查看实例终端节点 (aliyun.com)
本例为旧版公共实例MQTT的host的格式为
${YourProductKey}.iot-as-mqtt.${YourRegionId}.aliyuncs.com:1883。
把${YourProductKey}替换为本产品的ProductKeya1*****igLp把${YourRegionId}替换为公共实例的所在区域本例为华东2上海所以为cn-shanghai。区域代码详见支持的地域 (aliyun.com)
所以最终的结果
host="a1*****igLp.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com:1883"
二、Android studio平台的操作
1、AndroidManifest的设置
1开权限
<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
<uses-permission android:name="android.permission.READ_PHONE_STATE" />
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />2在application内注册service
<service android:name="org.eclipse.paho.android.service.MqttService">
</service>2、build.gradle(Module:app)
1Android下增加
packagingOptions {
exclude 'META-INF/DEPENDENCIES'
exclude 'META-INF/NOTICE'
exclude 'META-INF/LICENSE'
exclude 'META-INF/LICENSE.txt'
exclude 'META-INF/NOTICE.txt'
}2dependencies下的所有依赖
implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
androidTestImplementation('com.android.support.test.espresso:espresso-core:2.2.2', {
exclude group: 'com.android.support', module: 'support-annotations'
})
implementation 'androidx.appcompat:appcompat:1.1.0'
implementation 'androidx.constraintlayout:constraintlayout:1.1.3'
testImplementation 'junit:junit:4.12'
androidTestImplementation 'androidx.test.ext:junit:1.1.1'
androidTestImplementation 'androidx.test.espresso:espresso-core:3.2.0'
implementation 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.client.mqttv3:1.2.0'
implementation 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.android.service:1.1.1'
implementation 'com.android.support:support-v4:28.1.1'3、layout设计
一共有7个控件4个TextView分别显示学生姓名、数学、语文的标签以及学生姓名的具体内容。2个EditText用来输入数学和语文的分数。1个Button标签为“上传”点击后进行publish的功能将语文、数学的两个分数发送到物联网平台。
layout的代码如下
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
tools:context=".MainActivity">
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:layout_marginTop="20dp"
android:layout_marginBottom="0dp"
android:orientation="vertical">
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="10dp"
android:layout_marginLeft="20dp"
android:layout_marginRight="20dp"
android:gravity="center"
android:orientation="horizontal"
>
<TextView
android:id="@+id/student_name_lable"
android:layout_width="50dp"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_weight="1"
android:layout_marginTop="10dp"
android:gravity="right"
android:textColor="@color/colorPrimary"
android:textSize="30dp"
android:text="学生姓名:"/>
<TextView
android:id="@+id/student_name_content"
android:layout_width="50dp"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_weight="1"
android:gravity="center"
android:layout_marginTop="10dp"
android:textColor="@color/colorPrimary"
android:textSize="30dp"
/>
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="10dp"
android:layout_marginLeft="20dp"
android:layout_marginRight="20dp"
android:gravity="center"
android:orientation="horizontal"
>
<TextView
android:id="@+id/maths_lable"
android:layout_width="50dp"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_weight="1"
android:layout_marginTop="0dp"
android:gravity="right"
android:textColor="@color/colorAccent"
android:textSize="20dp"
android:text="数学:"/>
<EditText
android:id="@+id/maths_score"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_weight="1"
android:textSize="20dp"
android:hint="请输入分数"
/>
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="10dp"
android:layout_marginLeft="20dp"
android:layout_marginRight="20dp"
android:gravity="center"
android:orientation="horizontal"
>
<TextView
android:id="@+id/chinese_lable"
android:layout_width="50dp"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_weight="1"
android:layout_marginTop="0dp"
android:gravity="right"
android:textColor="@color/colorAccent"
android:textSize="20dp"
android:text="语文:"/>
<EditText
android:id="@+id/chinese_score"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_weight="1"
android:textSize="20dp"
android:hint="请输入分数"
/>
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="10dp"
android:layout_marginLeft="20dp"
android:layout_marginRight="20dp"
android:gravity="center"
android:orientation="horizontal"
>
<Button
android:id="@+id/btn_publish"
android:layout_width="20dp"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_margin="0dp"
android:layout_weight="1"
android:textSize="20dp"
android:text="上传" />
</LinearLayout>
</LinearLayout>
</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>4、自定义类
本例程定义了一个类AiotMqttOption作用就是根据物联网平台的设备三元组productKey, deviceName和deviceSecret, 生成Mqtt建连参数clientIdusername和password。用到的加密算法是HmacSHA256。
package com.example.mybasicaliyun;
import java.math.BigInteger;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
/**
* MQTT建连选项类输入设备三元组productKey, deviceName和deviceSecret, 生成Mqtt建连参数clientIdusername和password.
*/
class AiotMqttOption {
private String username = "";
private String password = "";
private String clientId = "";
String getUsername() { return this.username;}
String getPassword() { return this.password;}
String getClientId() { return this.clientId;}
/**
* 获取Mqtt建连选项对象
* @param productKey 产品秘钥
* @param deviceName 设备名称
* @param deviceSecret 设备机密
* @return AiotMqttOption对象或者NULL
*/
public AiotMqttOption getMqttOption(String productKey, String deviceName, String deviceSecret) {
if (productKey == null || deviceName == null || deviceSecret == null) {
return null;
}
try {
String timestamp = Long.toString(System.currentTimeMillis());
// clientId
this.clientId = productKey + "." + deviceName + "|timestamp=" + timestamp +
",_v=paho-android-1.0.0,securemode=2,signmethod=hmacsha256|";
// userName
this.username = deviceName + "&" + productKey;
// password
String macSrc = "clientId" + productKey + "." + deviceName + "deviceName" +
deviceName + "productKey" + productKey + "timestamp" + timestamp;
String algorithm = "HmacSHA256";
Mac mac = Mac.getInstance(algorithm);
SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(deviceSecret.getBytes(), algorithm);
mac.init(secretKeySpec);
byte[] macRes = mac.doFinal(macSrc.getBytes());
password = String.format("%064x", new BigInteger(1, macRes));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
return this;
}
}5、MainActivity.class
MainActivity.class由三个自定义函数和一个方法组成
三个自定义函数AliyunTopicHostSet(int IotInstanceType)函数、subscribeTopic(String topic)函数、publishMessage(String payload)函数
一个方法onCreate(Bundle savedInstanceState)方法组成。在onCreate方法中会调用三个自定义函数。
1AliyunTopicHostSet(int IotInstanceType)函数
此函数的作用是根据阿里云物联网设备三要素生成SUB_TOPIC、PUB_TOPIC和host。
此函数有一个参量为实例的类型如果为旧版公共实例参数为0如果为新版公共实例或者企业版实例参数为1。
/**
* 根据阿里云物联网设备三要素生成subtopic、pubtopic和host
* @param IotInstanceType 实例类型0:华东2上海服务器公共实例;1:企业实例
*/
public void AliyunTopicHostSet(int IotInstanceType) {
SUB_TOPIC ="/sys/" + PRODUCTKEY + "/" + DEVICENAME + "/thing/service/property/set";
PUB_TOPIC = "/sys/"+ PRODUCTKEY + "/" + DEVICENAME + "/user/update";
if(IotInstanceType==0)
{
host="tcp://" + PRODUCTKEY + ".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com:1883";//适用于公共实例华东2(上海)
}
else
{
host="tcp://" + IotInstanceId + ".mqtt.iothub.aliyuncs.com:1883";//试用于企业实例
}
}2subscribeTopic(String topic)
此函数的作用是订阅物联网平台的topic当物联网平台下发这个topic的数据时可以接收。
此函数有一个参量就是SUB_TOPIC。
/**
* 订阅特定的主题
* @param topic mqtt主题
*/
public void subscribeTopic(String topic) {
try {
mqttAndroidClient.subscribe(topic, 0, null, new IMqttActionListener() {
@Override
public void onSuccess(IMqttToken asyncActionToken) {
Log.i(TAG, "subscribed succeed");
}
@Override
public void onFailure(IMqttToken asyncActionToken, Throwable exception) {
Log.i(TAG, "subscribed failed");
}
});
} catch (MqttException e) {
e.printStackTrace();
}
}
3publishMessage(String payload)
此函数的作用是把设备要发送的数据打包成json格式根据PUB_TOPIC的规则发送到物联网平台上对应的设备上。此函数有一个参量为payload即按照json格式把要发送的数据打成的包。
/**
* 向默认的主题/user/update发布消息
* @param payload 消息载荷
*/
public void publishMessage(String payload) {
try {
if (!mqttAndroidClient.isConnected()) {
mqttAndroidClient.connect();
}
MqttMessage message = new MqttMessage();
message.setPayload(payload.getBytes());
message.setQos(0);
mqttAndroidClient.publish(PUB_TOPIC, message,null, new IMqttActionListener() {
@Override
public void onSuccess(IMqttToken asyncActionToken) {
Log.i(TAG, "publish succeed!");
}
@Override
public void onFailure(IMqttToken asyncActionToken, Throwable exception) {
Log.i(TAG, "publish failed!");
}
});
} catch (MqttException e) {
Log.e(TAG, e.toString());
e.printStackTrace();
}
}4onCreate(Bundle savedInstanceState)
此方法完整代码如下所示
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
tv_student_name=this.findViewById(R.id.student_name_content);
et_maths_score=this.findViewById(R.id.maths_score);
et_chinese_score=this.findViewById(R.id.chinese_score);
btn_publish= findViewById(R.id.btn_publish);
//根据阿里云三要素构建subtopic、pubtopic、host
AliyunTopicHostSet(0);
//MQTT建连选项类输入设备三元组productKey, deviceName和deviceSecret, 生成Mqtt建连参数clientIdusername和password
AiotMqttOption aiotMqttOption = new AiotMqttOption().getMqttOption(PRODUCTKEY, DEVICENAME, DEVICESECRET);
if (aiotMqttOption == null) {
Log.e(TAG, "device info error");
} else {
clientId = aiotMqttOption.getClientId();
userName = aiotMqttOption.getUsername();
passWord = aiotMqttOption.getPassword();
}
/* Mqtt建连 */
try {
/* 创建MqttConnectOptions对象并配置username和password */
final MqttConnectOptions mqttConnectOptions = new MqttConnectOptions();
mqttConnectOptions.setUserName(userName);
mqttConnectOptions.setPassword(passWord.toCharArray());
/* 创建MqttAndroidClient对象, 并设置回调接口 */
//String plstring;
mqttAndroidClient = new MqttAndroidClient(getApplicationContext(), host, clientId);
mqttAndroidClient.connect(mqttConnectOptions,null, new IMqttActionListener() {
//连接成功方法
@Override
public void onSuccess(IMqttToken asyncActionToken) {
Log.i(TAG, "connect succeed");
subscribeTopic(SUB_TOPIC);
}
//连接失败方法
@Override
public void onFailure(IMqttToken asyncActionToken, Throwable exception) {
Log.i(TAG, "connect failed");
}
});
} catch (MqttException e) {
e.printStackTrace();
}
/**
* mqtt回调类此类内包含三个方法connectionLost掉线messageArrived订阅消息到达deliveryComplete发布消息送达
*/
mqttAndroidClient.setCallback(new MqttCallback() {
//连接中断方法
@Override
public void connectionLost(Throwable cause) {
Log.i(TAG, "connection lost");
}
@SuppressLint("SetTextI18n")
@Override
//订阅消息后消息到达时方法
public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
Log.i(TAG, "topic: " + topic + ", msg: " + new String(message.getPayload()));
String payload = new String(message.getPayload());
JSONObject Jobj_payload = new JSONObject(payload);
JSONObject Jobj_params=new JSONObject(Jobj_payload.getString("params"));
String student_name=Jobj_params.getString("student_name");
if( (Jobj_params.has("student_name")))
{
System.out.println(student_name);
tv_student_name.setText(student_name);
}
}// messageArrived类结束标志
//发布消息后消息投递成功后返回方法
@Override
public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
Log.i(TAG, "msg delivered");
}
});//mqttAndroidClient.setCallback类结束标志
/**
* 点"上传"按钮后将数学、语文分数发送到阿里云物联网平台
*/
btn_publish.setOnClickListener((view)-> {
int maths_score=Integer.parseInt(et_maths_score.getText().toString());
int chinese_score=Integer.parseInt(et_chinese_score.getText().toString());
//发布消息的payload数据包生成方法一利用JSONObject分两层将params内的数学、语文分数和params外的idversion打成一个json数据包
JSONObject Jobj_payload = new JSONObject();
JSONObject Jobj_params = new JSONObject();
try {
Jobj_params.put("maths_score",maths_score);
Jobj_params.put("chinese_score",chinese_score);
Jobj_payload.put("id", DEVICENAME);
Jobj_payload.put("version", "1.0");
Jobj_payload.put("params", Jobj_params);
} catch (JSONException e) {
e.printStackTrace();
}
publishMessage(Jobj_payload.toString());
发布消息的payload数据包生成方法二利用构建字符串的方法按照json格式把字符和变量连接起来形成一个json数据字符串。
// String Jobj_payload_string="{\"id\":\"" +DEVICENAME+ "\", \"version\":\"1.0\"" + ",\"params\":{\"maths_score\":"+ et_maths_score.getText().toString() +",\"chinese_score\":"+chinese_score+"}}";
// publishMessage(Jobj_payload_string);
});
}//oncreat结束标志此方法包含七部分
第一部分关联layout、TextView、EditText和Button。
setContentView(R.layout.activity_main);
tv_student_name=this.findViewById(R.id.student_name_content);
et_maths_score=this.findViewById(R.id.maths_score);
et_chinese_score=this.findViewById(R.id.chinese_score);
btn_publish= findViewById(R.id.btn_publish);第二部分AliyunTopicHostSet(int IotInstanceType)函数旧版公共实例IotInstanceType为0;
//根据阿里云三要素构建subtopic、pubtopic、host
AliyunTopicHostSet(0);
第三部分新建AiotMqttOption对象为mqtt的联网做准备。
//MQTT建连选项类输入设备三元组productKey, deviceName和deviceSecret, 生成Mqtt建连参数clientIdusername和password
AiotMqttOption aiotMqttOption = new AiotMqttOption().getMqttOption(PRODUCTKEY, DEVICENAME, DEVICESECRET);
if (aiotMqttOption == null) {
Log.e(TAG, "device info error");
} else {
clientId = aiotMqttOption.getClientId();
userName = aiotMqttOption.getUsername();
passWord = aiotMqttOption.getPassword();
}第四部分创建MqttConnectOptions对象和mqttAndroidClient对象利用mqttAndroidClient.connect的方法进行mqtt连网操作。mqttAndroidClient.connect方法中还包含mqtt连网成功onSuccess方法和mqtt连网失败onFailure方法。本例的订阅函数就是在onSuccess方法中调用的。
/* Mqtt建连 */
try {
/* 创建MqttConnectOptions对象并配置username和password */
final MqttConnectOptions mqttConnectOptions = new MqttConnectOptions();
mqttConnectOptions.setUserName(userName);
mqttConnectOptions.setPassword(passWord.toCharArray());
/* 创建MqttAndroidClient对象, 并设置回调接口 */
//String plstring;
mqttAndroidClient = new MqttAndroidClient(getApplicationContext(), host, clientId);
mqttAndroidClient.connect(mqttConnectOptions,null, new IMqttActionListener() {
//连接成功方法
@Override
public void onSuccess(IMqttToken asyncActionToken) {
Log.i(TAG, "connect succeed");
subscribeTopic(SUB_TOPIC);
}
//连接失败方法
@Override
public void onFailure(IMqttToken asyncActionToken, Throwable exception) {
Log.i(TAG, "connect failed");
}
});
} catch (MqttException e) {
e.printStackTrace();
}第五部分mqttAndroidClient的回调方法setCallback此方法又包含两个方法。其中messageArrived方法为订阅的消息到达时触发deliveryComplete方法为发布消息送达时触发。本例在messageArrived方法里对接收到的下发消息进行joson解析并提取。
/**
* mqtt回调类此类内包含三个方法connectionLost掉线messageArrived订阅消息到达deliveryComplete发布消息送达
*/
mqttAndroidClient.setCallback(new MqttCallback() {
//连接中断方法
@Override
public void connectionLost(Throwable cause) {
Log.i(TAG, "connection lost");
}
@SuppressLint("SetTextI18n")
@Override
//订阅消息后消息到达时方法
public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
Log.i(TAG, "topic: " + topic + ", msg: " + new String(message.getPayload()));
String payload = new String(message.getPayload());
JSONObject Jobj_payload = new JSONObject(payload);
JSONObject Jobj_params=new JSONObject(Jobj_payload.getString("params"));
String student_name=Jobj_params.getString("student_name");
if( (Jobj_params.has("student_name")))
{
System.out.println(student_name);
tv_student_name.setText(student_name);
}
}// messageArrived类结束标志
//发布消息后消息投递成功后返回方法
@Override
public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
Log.i(TAG, "msg delivered");
}
});//mqttAndroidClient.setCallback类结束标志第六部分btn_publish.setOnClickListener方法“发送”按钮被按下后触发此方法内将数学、语文分数按照物模型的规则打包成json数据包并且调用publishMessage方法把数据发送到物联网平台。阿里云物联网要求的发送到物联网平台的数据json格式的物模型如下所示
{
"id":"20210001",
"version":"1.0",
"params":
{
"maths_score":maths_score
"chinese_score":chinese_score
}
}所以按照上述格式程序中首先把maths_score、chinese_score以键值对的形式放进里层的parms数据包里然后再把id、version、params放进外层的数据包里程序如下图所示
/**
* 点"上传"按钮后将数学、语文分数发送到阿里云物联网平台
*/
btn_publish.setOnClickListener((view)-> {
int maths_score=Integer.parseInt(et_maths_score.getText().toString());
int chinese_score=Integer.parseInt(et_chinese_score.getText().toString());
//发布消息的payload数据包生成方法一利用JSONObject分两层将params内的数学、语文分数和params外的idversion打成一个json数据包
JSONObject Jobj_payload = new JSONObject();
JSONObject Jobj_params = new JSONObject();
try {
Jobj_params.put("maths_score",maths_score);
Jobj_params.put("chinese_score",chinese_score);
Jobj_payload.put("id", DEVICENAME);
Jobj_payload.put("version", "1.0");
Jobj_payload.put("params", Jobj_params);
} catch (JSONException e) {
e.printStackTrace();
}
publishMessage(Jobj_payload.toString());
发布消息的payload数据包生成方法二利用构建字符串的方法按照json格式把字符和变量连接起来形成一个json数据字符串。
// String Jobj_payload_string="{\"id\":\"" +DEVICENAME+ "\", \"version\":\"1.0\"" + ",\"params\":{\"maths_score\":"+ et_maths_score.getText().toString() +",\"chinese_score\":"+chinese_score+"}}";
// publishMessage(Jobj_payload_string);
});第七部分声明变量部分这部分比较简单不再介绍程序如下所示。
/* 设备三元组信息 */
private String IotInstanceId="";
private String PRODUCTKEY="a1********p";
private String DEVICENAME="20220001";
private String DEVICESECRET="a3**************************7277";
/* 自动Topic, 用于上报消息 */
private String PUB_TOPIC;
/* 自动Topic, 用于接受消息 */
private String SUB_TOPIC;
/* 阿里云Mqtt服务器域名 */
String host;
/*Mqtt建连参数*/
private String clientId;
private String userName;
private String passWord;
//设置log.e的TAG
private final String TAG = "AiotMqtt";
MqttAndroidClient mqttAndroidClient;
//ui相关变量
TextView tv_student_name;
EditText et_maths_score,et_chinese_score;
Button btn_publish;三、源代码
本例完整源代码请点击下载