开发者学堂课程【HaaS 物联网应用开发课程：4_6_Haas 连接云端实验_理论篇】学习笔记，与课程紧密联系，让用户快速学习知识。
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4_6_Haas 连接云端实验_理论篇
内容介绍：
一、实验简介
二、云端配置
三、代码编写、编译与烧录
四、Wi-Fi 连接与分析
五、DHCP 获取与分析
六、MQTT 连接分析
一、实验简介
1.实验目标与拓补
实验拓补结构如下：
设备阿里云通过 MQTT 消息进行数据的发送和接收
实验目标：通过该实验，熟悉以下几个知识点：
①在阿里云创建新产品
②熟悉代码编辑与编译和烧写
③熟悉 Wi-Fi 连接过程
④熟悉 Lwl 中 DHCP 获取 IP 地址过程
⑤熟悉 MQTT 连接过程
二、云端配置
在讲云端配置之前，我们来讲一下为什么云端配置要放在这里：因为要达到一个实验是让设备与云端进行交互，首先就需要在云端创建相关内容使得设备与云端可以进行交互，包括一些鉴权等相应的操作，那么下面我们来看一下云端配置需要什么。
云端的配置，首先是要创建一个产品类型，然后在这个产品类型里面创建一个设备。
1.新产品创建
第一步是登录到阿里云的官网上，连接如下：
https://iot.console.aliyun.com/product，也可以扫描相关二维码进入；之后在公共实例下有个设备管理，选择产品，再点击创建产品，可以选择创建什么样的产品。
这里我们实验创建的是直连设备，所谓直连设备是指设备与云端是直接通过 Wi-Fi 连到云端的设备；联网方式选择Wi-Fi，数据格式选择透传，就是收到什么数据由发送什么数据决定。通过以上方式就在云端上创建了产品。第二步是创建一个设备
2.创建设备
在公共实例下的设备管理里面的设备，点击添加设备，选择所属产品，设置设备名称；设置完成之后点击确定，会显示添加设备成功；之后再点击前往查看就可查看设备的详细信息；在设备端，需要点击DeviceSecret后的查看，可以看到设备三元组的信息，三元组信息是用于 MQTT 在云端做认证，这个认证是为了数据的安全，所以需要三元组的信息。点击一键复制，就可以把三元组信息复制下来，它在设备端需要使用。
三、代码编写、编译与烧录
1.代码编写
这里需要用到我们刚刚讲的三元组信息，打开文件修改文件 application/example/mqtt_demo/mqtt_example.c 并修改其中的三元组信息:
#define PRODUCT_KEY "a18VwY88b79"
#define DEVICE_NAME "my_kaiguan"
#define DEVICE_SECRET "73009b38c5f12345c67890b2309
06f9f"
对应修改为刚刚从网页上获取的信息。
本次使用 mqtt_demo 工程作为例子，进行 mqtt 的实验。其中的三元组主要包括以上三个信息，对应值从云端网页获取。三元组的信息具体代表∶
宏定义 |
说明 |
PRODUCT_KEY |
产品的ID号码 |
DEVICE_NAME |
产品的名字 |
DEVICE_SECRET |
产品的密钥，用于安全验证 |
2.代码编译
代码编译主要分成两个步骤，第一个是配置编译的工程，使用的是 MQTT_demo，使用的开发版是 haaseduk1；配置之后执行编译，编译是使用 aos make，更多关于代码相关的可以参考前面的章节。
3.镜像烧录
接下来需要将代码编译好的镜像烧录到设备上，烧录主要分为两个步骤：第一个步骤是将设备连接到电脑上，特别注意的是要打开左边的电源开关；第二步是执行 aos upload 命令，它会自动烧录到设备上，烧录完成大概需要1-2分钟时间。烧录之后，就可以通过串口软件看到整个串口上的输出。
四、Wi-Fi 连接与分析
1.Wi-Fi 连接
今天的实验使用的是 open（没有密码）的 Wi-Fi，使用 open 的 Wi-Fi 可以看到所有没有加密的信息。
命令行 |
说明 |
netmgr -t wifi -c [ssid] [password] |
使用ssid password连网 |
命令行连接
#netmgr -t wifi -c haas
[Jan 01 00:00:26.251]<I>WIFI_SERVICE wifi_service_on:1895
[Jan 01 00:00:26.252]<E>WIFI_SERVICE wifi_service_wifi_co
nnect:2049 up netif
[Jan 01 00:00:26.252]<I>WIFI_SERVICE wifi_service_wifi_connec
t:2085 ssid=haas pwd=
Wi-Fi 扫描结果
27983/net wq | scan resulto: (2417, "haas" ,-51 , "a4 : 50:46:c2:2e:d9")
Wi-Fi 连接成功
<I>WIFI_SERVICE wifi_connected : 607
再看一下通过 Wireshark 抓的整个 Wi-Fi 连接过程
我们看到：Wi-Fi 连接过程中要发送 Probe Request 和 Response、能扫描到 Haas 设备并且能收到回应，然后通过association 等进行连接。因为是 open 的方式，所以当收到 Association Response 之后就表示成功连接，下面的信息会在后面做详细介绍。
Probe Request，SN=8，FN=0，Flags=........c,sSID=haas
Probe Response，SN=503，FN=0，Flags=....C，BI=100，SSID=haas
………
Authentication,SN=4055,FN=o,Flags=........C
Association Request，SN=10，FN=0，Flags=........c，SSID=haas
Acknowledgement，Flags=........C
Association Response，SN=4056，FN=0，Flags=... .....c
Association Response，SN=4056，FN=0，Flags=... .....c
五、DHCP 获取与分析
当 WiFi 连接之后会启动 DHCP cilent 从设备上获取 IP 地址，IP 地址在路由器里，如果打印出 IPV4 Address 就表示成功获取当前的 IP 地址；然后会看到 DHCP 的抓包过程，如下图显示，DHCP 有四个报文：discover、offer、request、ack，其中每个步骤可以参考之前的章节；之后挑选一个 DHCP REQUEST 的报文，表示设备向 DHCP 要 IP地址，如 Request IP Address：lwip（192.168.43.163）
启动 DHCP client
<I>WIFI_SERVICE wifi_dhcp_start:1764 start dhcp
获取到IP地址 [Jan 01 00:00:29.099]<I>WIFISERVICE
IPv4 Address : 192.168.43.163
DHCP 过程抓包
DHCP REQUEST 报文 Request IP Address：lwip（192.168.43.163
注意：DHCP server 分配 IP 地址的服务器有可能是路由器上，也有可能在其他地方，这个需要根据局域网环境配置的情况来动态的看待这个问题。
如上述步骤，DHCP 整个过程就能获得IP地址，设备就能连接到局域网，如果这个局域网有上行出口能到广域网，那么整个设备就能连接到大网上，也就是能够成功联网，联网之后就是要设备与云端连接，这个连接需要 MQTT。
六、MQTT 连接分析
1.MQTT 连接
MQTT 连接
[Jan 01 00:00:29. 603] <I>MQTT connect pa rams : MQTTVersion=4, cl ientID=a 18VwY t8b69.my ka iguan I t imes tamp=2524 608000000，v=sdk-c-3 .0.1，securemode=2，s i gnme thod=hmacs
ha256,lan=C, ss=1,gw=0 ,ext=01，keepAliveInterval=120, username-my_ kaiguan&a18VwYt8b69
云端连接成功
MQTT 连接之后，设备的 demo 会自动连接 MQTT 的服务器，连接的参数会打印出来，参数如上所示；通过这种方式能够连接到云端，并且在云端能够查看设备是否在线。
MQTT 连接成功之后就要做主题订阅和发布消息。
2.MQTT 订阅
MQTT 订阅主题
[Jan 01 00:00:14. 705]<I>MQTT mqtt subscribe packet sent, topic = /a18VwYt8b69/my_ kaiguan/user/get!
云端订阅日志
显示
{"Content":"subscribe topic:/a18VwYt8b69/my_ kaiguan/user/get"}表示：成功订阅了主题，从而看到云端的订阅日志。
3.MQTT 发送消息查看
MQTT 发布消息到主题
> ”message”:”hello!”
> }
订阅之后，MQTT 就可以发布消息到主题，云端可以查看主题页面，点击云端运行日志就可以查看每一发送到云端的详细消息。
4. MQTT 发布消息
MQTT 发布消息是在设备管理下的设备理有个 topic 列表，点击 user/get 后的发布消息就能从云端发送消息到设备，相当于设备订阅了这个主题，从而收到信息。
5.MQTT 发布消息查看
云端发送消息
设备端收到信息
Payload：This is a test 123
云端发送消息，比如 This is a test 123，然后设备端就收到了消息并且将它打印出来。
如此，整个实验：设备完全从云端创建产品、创建设备，在设备端修改对应的消息，连接网络、获取 IP 地址以及MQTT 的连接、订阅、发布等整个流程就构成了整个网络的交互和通信。
