MQTT基于TCP,发布订阅模式,一对多,多对一,TCP需要client主动建立connect,server发送connectack
CoAP基于UDP,请求/应答模式,数据量也相对HTTP要小
HTTP基于TCP,请求应答模式,数据量较大
1. MQTT协议
- Message Queuing Telemetry Transport消息队列遥测传输
- 轻量级协议
- 服务器/客户端模式,桩-Cloud-手机,桩和手机不直接通信,Cloud为数据转发,叫Broker
- 发布/订阅,Publish/Subscribe, 端端不直接指定通信,而是通过主题Topic,一端只会像server发布主题,另一端只会订阅主题,如温度
- Publish/Puback, Subscribe/Suback
- Example, 典型的Connect/Connack控制报文,Publish/Puback控制报文,Subscribe/Suback控制报文
- 开源:服务器Mosquito, 客户端Paho,百度云/阿里云的SDK就是运行于MCU的客户端,也参考了Paho,在Paho基础上又封装了一层
1.1. 名词解释
- Qos:服务质量等级
- Clean session: 持久会话的概念,0为服务器保存之前的消息,1为服务器会丢掉消息,缓存的概念
- Retain: 保留消息
- Willxxx: 遗嘱消息:发生异常时,通知其他客户端
1.2. MQTT服务结构图
1.3. 帧格式1
1.4. 帧格式2
1.5. MQTT通信
1.6. MQTT和TLS
建立TLS,设备端认证服务器,服务器认证设备端。前者常用,服务器生成根证书,设备端需要放置证书,通过证书来验证服务器的连接信息。通过TCP建立连接的消息都是通过TLS加密。
过程
建立TCP->握手加密->非对称到对称的过程->产生对称加密密钥->客户端先sayhello,支持xxxx, 随机数1->服务器sayhello,支持xxx,随机数2->证书发给客户端->客户端使用根证书验证服务器的证书->验证通过,从证书中拿到公钥,生成随机数3->利用公钥+3个随机数,生成对称密钥。
安全等级要求不是特别高,一般只会在设备端下载相同的根证书,用来验证服务器,不会用服务器再来验证设备端,如果需要验证,则每个设备端都需要不同的证书,也就是工厂烧写不同的信息
2. FOTA升级:firmware over the air
- 云端推送
- 设备端接收和升级逻辑
- 原位升级/pingpong升级
- 文件:加密,压缩,差分patch
- 原有程序打断,续传,触发更新
- 安全,传输过程
2.1. 三种升级方式(ST使用固件冗余方式,应用程序下载完,通知Bootloader更新)
2.2. ST FOTA Demo:STM32F7,HTTP负责下载,按下按键跳到Bootloader更新固件
2.3. 存储空间划分
2.4. FOTA流程
2.5. FOTA升级软件架构
2.6. 下载文件格式*.bin
下载过程
FOTA说明
- 终端实现MQTT客户端和HTTP客户端,MQTT负责客户端/服务器通信,HTTP负责文件传输
- 下载文件,bin文件,插入特定信息,对数据块进行校验
- QSPIflash中建立一个结构体,存放下载的一些信息,如版本,大小,地址,断点续传等等
- HTTP和HTTPS,HTTPS需要更多的验证过程