基于MQTT的物联网设备接入及网络通信方法的研究

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1、、？论文分类号：２＇学校代码：１０７０８学号：１５０６０５２ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（硕士学位论文Ｔｈｅｓ’ｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ基于ＭＱＴＴ的物联网设备接入及网络通信方法：指导教师姓名：张玉杰教授ｍ：学科名称：模式识别与智能系统：ＩＩ＇论文提交日期：年３月：｜藝為：论文答辩日期：２０１８年５月＾：？学位授予单位：陕西科技大Ｊ；ｍｉｌ——————■■■■■■■■ａａａａａａａａｓ：ｓ申请工学硕士学位论文论文题目：

2、基于MQTT的物联网设备接入及网络通信方法的研究学科门类：工学一级学科：控制科学与工程培养单位：电气与信息工程学院硕士生：冯春倩导师：张玉杰2018年5月ResearchofAccessandNetworkCommunicationMethodsMQTTbasedforIOTDevicesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByChunqianFeng

3、Supervisor:Prof.YujieZhangMay2018基于MQTT的物联网设备接入及网络通信方法的研究摘要物联网作为物与物、物与人之间进行连接和信息交换的平台，近年来成为各国在信息产业竞相发展的重要方向。MQTT消息传输协议以其简单、轻量、易于实现，以及其基于发布/订阅的消息转发模型等优点，成为物联网系统中潜在的标准通信协议。本课题来源于作者读研期间所在实验室的“基于物联网技术的智能照明控制系统研发与应用示范”项目，针对物联网系统工程应用中存在的终端设备网络接入、设备云平台接入、以及设备之间多对多的复杂关系下的通信方法等问题，展开一系列的研究。论文的主要研究工作总结如

4、下：（1）针对物联网系统中Wi-Fi设备的网络接入问题，提出了一种使用UDP组播方式传递无线网络接入点名称和密码的方法。在分析802.11数据帧格式的基础上，提出利用数据帧长度和802.11数据帧帧头中的目的MAC地址进行配置信息的编码，终端设备在监听模式下捕获802.11数据包，并解析获得无线网络接入点名称和密码的方法。（2）针对物联网系统终端设备的云平台接入需求，制定了终端设备的云平台接入流程和验证方法，保证了设备的合法、安全接入。终端设备通过HTTP协议访问云平台提供的RESTfulAPI接口进行身份验证，并根据验证结果建立与MQTT服务器的通信。（3）针对物联网系统中设备

5、之间复杂的多对多通信关系，在分析以基于主题的发布/订阅模型来实现设备间通信这一方法在物联网系统中存在的问题，提出了以建立主题映射表来快速便捷的建立设备之间通信关系的方法，实现了多对多设备之间通信关系的解耦，并能保证在设备之间的耦合关系发生变化时灵活的进行修改。（4）完成了终端设备的开发，确定了硬件部分以STM32F429VIT6为主控制器、EMW1062为Wi-Fi通信模块的设计方案，并在此基础上完成了电源电路、Wi-Fi通信电路等硬件设计；软件部分在移植FreeRTOS实时操作系统与LWIP网络协议栈的基础上完成了设备网络接入、云平台接入、MQTT通信等服务程序的实现。完成系统

6、的研究设计中作后，搭建了系统测试平台，对物联网终端设备的Wi-Fi接入、与云平台通信以及设备间的通信等各项功能进行了测试。结I果表明，本论文研究的Wi-Fi接入配置技术可便捷、高效的实现设备的网络接入，本论文提出的基于MQTT的物联网终端设备的通信方法能够可靠、灵活的实现设备的通信功能，满足物联网系统的通信需求。关键词：MQTT协议，嵌入式网络通信，Wi-Fi配网，设备绑定IIRESEARCHOFACCESSANDNETWORKCOMMUNICATIONMETHODSMQTTBASEDFORIOTDEVICESABSTRACTTheInternetofThingsisaplatf

7、ormthatisusedforconnectingandexchanginginformationbetweenthingsorbetweenpeopleandthings.Inrecentyears,ithasbecomeanimportantresearchforcountriestocompeteintheinformationindustry.MQTTisaClientServerpublish/subscribemessagingtransportprotocol.I