EsDA MPC-ZC1 应用——串口服务器（一）
本文以实现串口mqtt服务器为项目目标，展开讲解，介绍如何通过esda工具和mpc-zc1平台，进行应用开发，逐步完成项目需求。
简介
工业串口服务器，以提供串口与网络服务器之间的 双向数据透明传输 为核心业务。在不用修改原有产品系统的情况下，为串口设备提供了便捷的联网通道，即扩展了物联网功能，又保障了原有系统的稳定性。
串口端主要为 rs-232、485、422 等接口，网络端通常为 tcp、udp、mqtt、http 等协议服务器。
本文以实现 串口mqtt服务器 为项目目标，展开讲解，介绍如何通过 esda 工具和 mpc-zc1 平台，进行应用开发，逐步完成项目需求。
前期准备
可通过 esda mpc-zc1 入门篇相关文章，掌握 esda 基本开发流程：
esda mpc-zc1 入门（一）—— 软件安装esda mpc-zc1 入门（二）—— led 控制一、项目需求
项目开发前，先对项目需求进行梳理和拆解，主要有以下几点：
支持串口通信；
支持mqtt通信；
串口与mqtt服务器实现数据透传；
支持串口和mqtt服务器控制 led 显示。
* 本文仅以 led 作为扩展业务，可根据实际需求进行扩展。
二、业务框图
根据项目需求，大致将系统划分为以下几大模块：
1. 串口通信
实现串口的数据收发功能；
实现串口基本参数配置功能（波特率、奇偶校验位、数据位）。
2. mqtt通信
实现mqtt客户端功能；配置目标服务器地址、端口；发布和订阅指定主题。3. 数据解析
解析数据流中的控制命令
4. 数据分发
将解析出来的数据分发到其他模块
业务开发
可通过 esda mpc-zc1 入门篇相关文章，掌握 esda 基本开发流程：
一、串口通信
实现串口通信模块，需要使用到串口相关的 awflow 节点，包括 serial_ex、serial_in_ex、serial_out_ex 3个节点。1. 节点介绍1.1 serial_ex串口配置节点，属于隐式节点，不会被显示在画布中，需要配套对应的功能节点一起使用。1.1.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；端口（port）： 用于索引串口设备；波特率（baudrate）： 串口波特率参数；字节大小（bytesize）： 数据位参数；奇偶校验（parity）： 串口奇偶校验位参数；停止位（stopbits）： 串口停止位参数；流控（flowcontrol）： 串口流控模式配置；帧超时（frame_timeout）： 收到数据后的总体等待时间；帧长度（frame_length）： 期望收据的数据长度；码间超时（intersymbol_timeout）： 字节间的最大超时时间。其中 帧超时、帧长度、码间超时 可用于分包应用，3个参数可同时使用，任意一个条件满足都会触发分包。
* 配置节点（config类型）只存在节点属性，不具备输入输出功能。
1.2 serial_in_ex
串口接收节点，负责读取指定串口接收到的数据。1.2.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；
显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；
配置节点名称（config）： 绑定一个串口配置节点；1.2.2 输入* pump类型节点通常不具备数据输入。1.2.3 输出
payload： 读取到串口接收的数据，字符串（可按二进制提取）；
payloadlength： 数据长度，uint32_t 类型；
payloadtype： payload 的数据类型，用于后续节点数据处理；
istream： 数据流对象，保存着串口接收的原始数据流；
*当帧超时、帧长度、码间超时 其中任意参数有效时，输出payload 格式，否则输出 istream。
1.3 serial_out_ex
串口发送节点，将上级节点输出的数据发送至串口发送接口。
1.3.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；
显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；
配置节点名称（config）： 绑定一个串口配置节点。
1.3.2 输入
payload： 负载数据，字符串类型（也可按二进制转换）；
payloadlength： 负载数据长度，uint32_t类型；
payloadtype： 指示payload的数据类型；
istream： 数据流对象。
* 支持输入 payload 和 istream 数据，优先使用 istream。
1.3.3 输出
* sink类型节点通常不具备数据输出。
2. 回发验证我们通过一个串口数据回发功能来验证串口通信模块。
2.1 添加节点
添加 serial_in_ex 和 serial_out_ex 节点到画布上。
2.2 配置节点
双击 serial_in_ex 节点，打开属性面板。
选择 “添加新的 serial_ex 节点” ，点击编辑配置，进入配置节点属性面板。
串口设备：uart1；
波特率：115200；
字节大小：8bits；
奇偶校验：none
停止位：1bits；
流控：none；
帧超时：100；
帧长度：0；
码间超时：0。
点击添加，完成配置。
可以看到已经创建了一个新的配置节点，名为 serial_ex，继续点击完成，结束接收节点的配置。
同样的，双击 serial_out_ex 节点，打开属性面板，直接选择刚刚创建的配置节点。
点击完成，保存配置。
2.3 绘制流图
将 serial_in_ex 与 serial_out_ex 节点进行连接。
2.4 下载验证
确保硬件正确连接。
选择流图下载接口。
点击下载。
完成流图下载，通过串口工具进行数据回发测试。
二、mqtt通信实现 mqtt 通信模块，需要使用到相关的awflow节点，包括 mqtt_config、mqtt_in、mqtt_out 3个节点。
1. 节点介绍1.1 mqtt_config
mqtt 配置节点，属于隐式节点，不会被显示在画布中，需要配套对应的功能节点一起使用。
1.1.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；
显示名称（displayname： 用于画布上显示的名称；
主机地址（host）： 目标服务器域名（ip地址）；
端口（port）： 目标服务器网络端口；
重连间隔（retry-interval）：mqtt后台服务重连时间间隔，单位毫秒；
客户端id（client-id）：mqtt客户端id；
用户名（user-name）：mqtt客户端用户名；
密码（password）：mqtt客户端密码；
保活包发送间隔（keep-alive-interval）： 保活数据包发送周期，单位秒；
清除会话（clean-session）： 使能自动清除历史会话；
上线主题服务质量等级（online-topic-qos）： 上线qos服务质量；
上线主题（online-topic-topic）： 上线主题；
上线主题数据（online-topic-data）： 上线主题数据；
遗嘱主题服务质量等级（last-will-qos）： 遗嘱qos服务质量；
遗嘱主题（last-will-topic）： 遗嘱主题；
遗嘱主题数据（last-will-data）： 遗嘱主题数据；
使能ssl（enable-ssl）： 使能ssl加密功能；
根证书路径（root-ca-ssl）： 根证书文件全路径；
客户端证书路径（client-certificate-path）： 客户端证书文件全路径；
客户端密钥路径（client-private-key-path）： 客户端密钥文件全路径。
mqtt 配置属性项比较多，但好在节点中已经内置了常用的默认配置，用户仅需根据应用修改所需属性项即可。
* 配置节点（config类型）只存在节点属性，不具备输入输出功能。
1.2 mqtt_in
mqtt 订阅节点，提供订阅指定主题的功能。
1.2.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；主题（topic）： 配置需要订阅的主题；消息质量（qos）：qos主题服务质量等级；配置（config）： 绑定一个mqtt配置节点。1.2.2 输入
pump类型节点通常不具备数据输入。
1.2.3 输出
topic： 主题标识，字符串类型；payload： 负载数据，指针（pointer）类型；payloadlength： 负载数据长度，uint32_t类型。1.3 mqtt_out
mqtt 发布节点，向服务器发布指定主题数据。
1.3.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；
显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；
消息质量（qos）：qos主题服务质量等级；
保留标志（retain）： 使能主题信息在服务器保留；
主题（topic）： 发布的主题；
配置（config）： 绑定一个mqtt配置节点。
1.3.2 输入
topic： 发布主题名称；payload： 负载数据；payloadlength： 负载数据长度，uint32_t类型；1.3.3 输出
* sink类型节点通常不具备数据输出。2. 回发验证我们通过一个mqtt数据回发功能来验证mqtt通信模块。2.1 添加节点添加 mqtt_in 和 mqtt_out 节点到画布上。
2.2 配置节点
双击 mqtt_in_ex 节点，打开属性面板。
选择 “添加新的 mqtt 节点” ，点击编辑配置，进入配置节点属性面板。
该节点已经内置好大部分常用的配置信息，此处，我们仅修改3个必须的属性项：
主机地址：broker.emqx.io；
端口号：1883；
重连间隔：1000。
点击添加，完成配置。
可以看到已经创建了一个新的配置节点，名为 mqtt，同时我们配置一个订阅主题 esda-mqtt-down ，继续点击完成，结束接收节点的配置。
同样的，双击 mqtt_out 节点，打开属性面板，直接选择刚刚创建的配置节点，同时配置一个发布主题 esda-mqtt-up 。
点击完成，保存配置。
2.3 绘制流图
将 mqtt_in 与 mqtt_out 节点进行连接。
2.4 下载验证
确保硬件正确连接，需要4g天线，以及一张可正常联网的sim卡。
选择流图下载接口。
点击下载。
完成流图下载后，可通过mqtt客户端工具进行数据回发测试。
此处我们选择 mqttx，下载链接
https://www.emqx.com/zh/downloads/mqttx/1.8.2/mqttx-setup-1.8.2-x64.exe
下载结束并完成mqttx客户端的安装，启动mqttx客户端软件。
点击新建连接，创建mqtt连接，如下进行配置。
点击连接，完成客户端配置，进入连接后，添加订阅主题。
订阅 mpc-zc1 发布的主题 esda-mqtt-up 。
最后发布 mpc-zc1 订阅的主题 esda-mqtt-down 。
输入发布的内容 esda mqtt test message!，点击发布主题，随后可以收到 mpc-zc1 回发同样的内容。
三、串口mqtt透传
前面我们已经完成串口通信、mqtt通信功能，并进行数据回发测试，接下来我们要完成本项目的核心功能，串口与mqtt服务器之间的数据透明传输。
从前面两次数据回发的流图中，我们很容易想象到如下图所示的方式进行流图变换。
没错，只需将2条回发的数据流进行交换连接，即可达到2个通信接口的数据透明传输。为了流图简洁性，我们进行节点的位置调整，如下所示。
下载流图，进行透传测试，效果如下图。
至此，我们完成串口服务器的核心功能，数据透明传输。后续我们会继续围绕串口服务器项目，进行业务的扩展，增加透传命令来控制设备上的led。
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串口端主要为 rs-232、485、422 等接口，网络端通常为 tcp、udp、mqtt、http 等协议服务器。
本文以实现 串口mqtt服务器 为项目目标，展开讲解，介绍如何通过 esda 工具和 mpc-zc1 平台，进行应用开发，逐步完成项目需求。
前期准备
可通过 esda mpc-zc1 入门篇相关文章，掌握 esda 基本开发流程：
esda mpc-zc1 入门（一）—— 软件安装esda mpc-zc1 入门（二）—— led 控制一、项目需求
项目开发前，先对项目需求进行梳理和拆解，主要有以下几点：
支持串口通信；
支持mqtt通信；
串口与mqtt服务器实现数据透传；
支持串口和mqtt服务器控制 led 显示。
* 本文仅以 led 作为扩展业务，可根据实际需求进行扩展。
二、业务框图
根据项目需求，大致将系统划分为以下几大模块：
1. 串口通信
实现串口的数据收发功能；
实现串口基本参数配置功能（波特率、奇偶校验位、数据位）。
2. mqtt通信
实现mqtt客户端功能；配置目标服务器地址、端口；发布和订阅指定主题。3. 数据解析
解析数据流中的控制命令
4. 数据分发
将解析出来的数据分发到其他模块
业务开发
可通过 esda mpc-zc1 入门篇相关文章，掌握 esda 基本开发流程：
一、串口通信
实现串口通信模块，需要使用到串口相关的 awflow 节点，包括 serial_ex、serial_in_ex、serial_out_ex 3个节点。1. 节点介绍1.1 serial_ex串口配置节点，属于隐式节点，不会被显示在画布中，需要配套对应的功能节点一起使用。1.1.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；端口（port）： 用于索引串口设备；波特率（baudrate）： 串口波特率参数；字节大小（bytesize）： 数据位参数；奇偶校验（parity）： 串口奇偶校验位参数；停止位（stopbits）： 串口停止位参数；流控（flowcontrol）： 串口流控模式配置；帧超时（frame_timeout）： 收到数据后的总体等待时间；帧长度（frame_length）： 期望收据的数据长度；码间超时（intersymbol_timeout）： 字节间的最大超时时间。其中 帧超时、帧长度、码间超时 可用于分包应用，3个参数可同时使用，任意一个条件满足都会触发分包。
* 配置节点（config类型）只存在节点属性，不具备输入输出功能。
1.2 serial_in_ex
串口接收节点，负责读取指定串口接收到的数据。1.2.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；
显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；
配置节点名称（config）： 绑定一个串口配置节点；1.2.2 输入* pump类型节点通常不具备数据输入。1.2.3 输出
payload： 读取到串口接收的数据，字符串（可按二进制提取）；
payloadlength： 数据长度，uint32_t 类型；
payloadtype： payload 的数据类型，用于后续节点数据处理；
istream： 数据流对象，保存着串口接收的原始数据流；
*当帧超时、帧长度、码间超时 其中任意参数有效时，输出payload 格式，否则输出 istream。
1.3 serial_out_ex
串口发送节点，将上级节点输出的数据发送至串口发送接口。
1.3.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；
显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；
配置节点名称（config）： 绑定一个串口配置节点。
1.3.2 输入
payload： 负载数据，字符串类型（也可按二进制转换）；
payloadlength： 负载数据长度，uint32_t类型；
payloadtype： 指示payload的数据类型；
istream： 数据流对象。
* 支持输入 payload 和 istream 数据，优先使用 istream。
1.3.3 输出
* sink类型节点通常不具备数据输出。
2. 回发验证我们通过一个串口数据回发功能来验证串口通信模块。
2.1 添加节点
添加 serial_in_ex 和 serial_out_ex 节点到画布上。
2.2 配置节点
双击 serial_in_ex 节点，打开属性面板。
选择 “添加新的 serial_ex 节点” ，点击编辑配置，进入配置节点属性面板。
串口设备：uart1；
波特率：115200；
字节大小：8bits；
奇偶校验：none
停止位：1bits；
流控：none；
帧超时：100；
帧长度：0；
码间超时：0。
点击添加，完成配置。
可以看到已经创建了一个新的配置节点，名为 serial_ex，继续点击完成，结束接收节点的配置。
同样的，双击 serial_out_ex 节点，打开属性面板，直接选择刚刚创建的配置节点。
点击完成，保存配置。
2.3 绘制流图
将 serial_in_ex 与 serial_out_ex 节点进行连接。
2.4 下载验证
确保硬件正确连接。
选择流图下载接口。
点击下载。
完成流图下载，通过串口工具进行数据回发测试。
二、mqtt通信实现 mqtt 通信模块，需要使用到相关的awflow节点，包括 mqtt_config、mqtt_in、mqtt_out 3个节点。
1. 节点介绍1.1 mqtt_config
mqtt 配置节点，属于隐式节点，不会被显示在画布中，需要配套对应的功能节点一起使用。
1.1.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；
显示名称（displayname： 用于画布上显示的名称；
主机地址（host）： 目标服务器域名（ip地址）；
端口（port）： 目标服务器网络端口；
重连间隔（retry-interval）：mqtt后台服务重连时间间隔，单位毫秒；
客户端id（client-id）：mqtt客户端id；
用户名（user-name）：mqtt客户端用户名；
密码（password）：mqtt客户端密码；
保活包发送间隔（keep-alive-interval）： 保活数据包发送周期，单位秒；
清除会话（clean-session）： 使能自动清除历史会话；
上线主题服务质量等级（online-topic-qos）： 上线qos服务质量；
上线主题（online-topic-topic）： 上线主题；
上线主题数据（online-topic-data）： 上线主题数据；
遗嘱主题服务质量等级（last-will-qos）： 遗嘱qos服务质量；
遗嘱主题（last-will-topic）： 遗嘱主题；
遗嘱主题数据（last-will-data）： 遗嘱主题数据；
使能ssl（enable-ssl）： 使能ssl加密功能；
根证书路径（root-ca-ssl）： 根证书文件全路径；
客户端证书路径（client-certificate-path）： 客户端证书文件全路径；
客户端密钥路径（client-private-key-path）： 客户端密钥文件全路径。
mqtt 配置属性项比较多，但好在节点中已经内置了常用的默认配置，用户仅需根据应用修改所需属性项即可。
* 配置节点（config类型）只存在节点属性，不具备输入输出功能。
1.2 mqtt_in
mqtt 订阅节点，提供订阅指定主题的功能。
1.2.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；主题（topic）： 配置需要订阅的主题；消息质量（qos）：qos主题服务质量等级；配置（config）： 绑定一个mqtt配置节点。1.2.2 输入
pump类型节点通常不具备数据输入。
1.2.3 输出
topic： 主题标识，字符串类型；payload： 负载数据，指针（pointer）类型；payloadlength： 负载数据长度，uint32_t类型。1.3 mqtt_out
mqtt 发布节点，向服务器发布指定主题数据。
1.3.1 属性
名称（name）： 节点名称，用于索引查找本节点；
显示名称（displayname）： 用于画布上显示的名称；
消息质量（qos）：qos主题服务质量等级；
保留标志（retain）： 使能主题信息在服务器保留；
主题（topic）： 发布的主题；
配置（config）： 绑定一个mqtt配置节点。
1.3.2 输入
topic： 发布主题名称；payload： 负载数据；payloadlength： 负载数据长度，uint32_t类型；1.3.3 输出
* sink类型节点通常不具备数据输出。2. 回发验证我们通过一个mqtt数据回发功能来验证mqtt通信模块。2.1 添加节点添加 mqtt_in 和 mqtt_out 节点到画布上。
2.2 配置节点
双击 mqtt_in_ex 节点，打开属性面板。
选择 “添加新的 mqtt 节点” ，点击编辑配置，进入配置节点属性面板。
该节点已经内置好大部分常用的配置信息，此处，我们仅修改3个必须的属性项：
主机地址：broker.emqx.io；
端口号：1883；
重连间隔：1000。
点击添加，完成配置。
可以看到已经创建了一个新的配置节点，名为 mqtt，同时我们配置一个订阅主题 esda-mqtt-down ，继续点击完成，结束接收节点的配置。
同样的，双击 mqtt_out 节点，打开属性面板，直接选择刚刚创建的配置节点，同时配置一个发布主题 esda-mqtt-up 。
点击完成，保存配置。
2.3 绘制流图
将 mqtt_in 与 mqtt_out 节点进行连接。
2.4 下载验证
确保硬件正确连接，需要4g天线，以及一张可正常联网的sim卡。
选择流图下载接口。
点击下载。
完成流图下载后，可通过mqtt客户端工具进行数据回发测试。
此处我们选择 mqttx，下载链接
https://www.emqx.com/zh/downloads/mqttx/1.8.2/mqttx-setup-1.8.2-x64.exe
下载结束并完成mqttx客户端的安装，启动mqttx客户端软件。
点击新建连接，创建mqtt连接，如下进行配置。
点击连接，完成客户端配置，进入连接后，添加订阅主题。
订阅 mpc-zc1 发布的主题 esda-mqtt-up 。
最后发布 mpc-zc1 订阅的主题 esda-mqtt-down 。
输入发布的内容 esda mqtt test message!，点击发布主题，随后可以收到 mpc-zc1 回发同样的内容。
三、串口mqtt透传
前面我们已经完成串口通信、mqtt通信功能，并进行数据回发测试，接下来我们要完成本项目的核心功能，串口与mqtt服务器之间的数据透明传输。
从前面两次数据回发的流图中，我们很容易想象到如下图所示的方式进行流图变换。
没错，只需将2条回发的数据流进行交换连接，即可达到2个通信接口的数据透明传输。为了流图简洁性，我们进行节点的位置调整，如下所示。
下载流图，进行透传测试，效果如下图。
至此，我们完成串口服务器的核心功能，数据透明传输。后续我们会继续围绕串口服务器项目，进行业务的扩展，增加透传命令来控制设备上的led。
【版权声明】本文为zlg开发者社区用户原创内容，未经授权不得转载。欢迎更多用户到社区交流互动、创作博文，一经采用，可获得百元京东e卡。
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