大夏龙雀科技4G Cat1 CT511-AT0 MQTT联网实战教程

本文将详细介绍如何搭建自己的MQTT Broker，并使用大夏龙雀科技4G Cat1 CT511-AT0模块进行MQTT联网实战。通过本教程，您将学会如何配置模块、连接MQTT服务器、订阅和发布消息等操作。

1. 搭建MQTT Broker

在开始之前，您需要搭建自己的MQTT Broker。匿名的Broker不需要用户名和密码即可使用。关于如何搭建MQTT Broker，可以参考以下链接：

搭建MQTT Broker教程

2. 获取大夏龙雀科技4G Cat1 CT511-AT0模块

大夏龙雀科技4G Cat1 CT511-AT0模块现以9.9元的价格提供样品。

资料下载

相关文档如下：

DX-CT511&CT511N_串口UART_应用指导.pdf

3. 硬件连接

按照以下步骤连接模块：

1. 将USB转串口模块的TX、RX、GND分别连接到DX-CT511/DX-CT511N模块的RX、TX、GND。
2. 插入SIM卡。
3. 连接4G天线，如果使用带N的模块，还需连接GPS天线。
4. 连接电源，确保模块正常供电。

4. 模块串口配置

模块串口默认配置如下：

• 波特率：115200bps
• 数据位：8位
• 校验位：无
• 停止位：1位（115200/8/N/1）

5. 模块工作模式

模块支持三种工作模式：

1. AT指令模式（默认模式）
2. 数据传输模式
3. 休眠模式

说明：模块上电后默认进入AT指令模式。

6. 使用XCOM连接模块

打开电脑上的XCOM软件，并连接串口设备：

发送AT指令后，如果收到OK回复，说明模块工作正常：

7. MQTT连接配置

接下来，参考以下图片进行MQTT连接配置：

7.1 设置APN

当设备需要接入中国移动的NB-IoT网络时，需要通过以下指令设置APN。如果APN配置错误，设备将无法成功连接到网络。

bash
AT+QICSGP=1,1,"cmnbiot","",""

OK

7.2 开启移动网络

bash
AT+NETOPEN

OK

+NETOPEN: SUCCESS

7.3 设置客户端ID

设置客户端ID。指令 AT+MCONFIG=<clientid>,[<username>,<password>][,<will_flag>,<will_qos>,<will_retain>,<will_topic>,<will_message>] 用于配置MQTT连接的客户端ID（<clientid>）、用户名（<username>，最大长度256）、密码（<password>，最大长度256）以及遗嘱相关参数，包括遗嘱开关（<will_flag>，0表示禁用，1表示启用）、遗嘱QoS（<will_qos>，0-2分别表示最多一次、最少一次、只有一次）、遗嘱保留标志（<will_retain>，0表示服务器不存储，1表示存储）、遗嘱主题（<will_topic>，最大长度256）和遗嘱内容（<will_message>，最大长度1024），配置成功后返回 OK；通过 AT+MCONFIG? 可以查询当前配置，返回格式为 <clientid>,[<username>],[<password>],[<will_flag>,<will_qos>,<will_retain>,<will_topic>,<will_message>]，分别对应客户端ID、用户名、密码及遗嘱参数。

通过以下指令配置MQTT连接的客户端ID：

bash
AT+MCONFIG="4G_TEST",,,1,2,1,"hello/topic","mcu is lost"

OK

设备没心跳后，broker会发布遗嘱消息：

root@racknerd-b12da5f:~/mqtt5# mosquitto_sub -v -t 'hello/topic' -h localhost -p 9000
hello/topic mcu is lost

7.4 配置MQTT服务器信息

配置MQTT服务器信息：通过指令 AT+MIPSTART=<ipaddress>,<port>[,<version>] 可以配置MQTT服务器的IP地址（最大长度256字符）、端口号（范围0-65535，默认值为0）以及协议版本（3表示3.1版本，4表示3.1.1版本，可选），配置成功后返回 OK，并通过 +MIPSTART: <result> 反馈配置结果（SUCCESS 表示成功，FAILURE 表示失败）；使用 AT+MIPSTART? 可以查询当前配置，返回格式为 <port>,<version>，分别表示当前端口号和协议版本。

通过以下指令配置MQTT服务器的IP地址、端口号和协议版本：

bash
AT+MIPSTART=198.12.95.182,9000,4

OK

+MIPSTART: SUCCESS

7.5 连接MQTT服务器

连接MQTT服务器。指令 AT+MCONNECT=<clean_session>,<keepalive> 用于连接MQTT服务器，其中 <clean_session> 指定会话模式（0表示持久会话模式，1表示临时会话模式），<keepalive> 设置心跳间隔时间（范围30-1800秒），连接成功后返回 OK，并通过 +MCONNECT: <result> 反馈连接结果（SUCCESS 表示成功，FAILURE 表示失败）；使用 AT+MCONNECT? 可以查询当前连接配置，返回格式为 <clean_session>,<keepalive>，分别表示会话模式和心跳间隔。

通过以下指令连接MQTT服务器：

bash
AT+MCONNECT=1,60

OK

+MCONNECT: SUCCESS

7.6 订阅主题

订阅主题。指令 AT+MSUB=<topic>,<qos> 用于订阅MQTT主题，其中 <topic> 为主题名称（最大长度256，最多可订阅50个主题），<qos> 为服务质量等级（0表示最多一次，1表示最少一次，2表示只有一次），订阅成功后返回 OK，并根据 AT+MQTTMIX 的设置反馈结果：当 AT+MQTTMIX=0 时，通过 +MSUB:<result> 返回订阅结果（SUCCESS 表示成功，FAILURE 表示失败）；当 AT+MQTTMIX=1 时，通过 +MSUBID: <packetid> 返回数据包标识符（范围1-65535），并在订阅确认后通过 +MSUBACK: <packetid> 返回确认信息；使用 AT+MSUB? 可以查询当前订阅配置，返回格式为 <topic>,<qos>，分别表示主题和服务质量等级。

<qos> 是MQTT协议中 服务质量等级（Quality of Service, QoS） 的参数，用于定义消息传递的可靠性和保证机制。它有三个等级，分别如下：

1. QoS 0：最多一次（At most once）
   • 消息发送后不保证接收方是否收到，也不进行确认和重传。
   • 适用于对可靠性要求不高的场景，例如传感器数据丢失对系统影响较小的情况。

就像你随便把信扔进邮筒，邮局会尽力送，但不会告诉你信有没有送到。如果信丢了，你也不知道。

2. QoS 1：最少一次（At least once）
   • 消息发送后，接收方会确认收到消息。如果发送方未收到确认，会重发消息。
   • 确保消息至少被接收一次，但可能导致重复接收。
   • 适用于需要保证消息到达但对重复数据不敏感的场景。

这次邮局会确认信送到了。如果没收到确认，邮局会再送一次。但可能会发生“信送到了，但邮局以为没送到，又送了一次”的情况，导致你的朋友收到两封信。

3. QoS 2：只有一次（Exactly once）
   • 通过复杂的确认机制，确保消息只被接收一次，避免重复或丢失。
   • 适用于对数据完整性和准确性要求极高的场景，例如金融交易或关键控制指令。

这次邮局会确保信只送一次，既不会丢，也不会重复。它会用一套复杂的流程来保证这一点。

<qos> 等级越高，消息传递的可靠性越强，但网络开销和延迟也会增加。选择适当的 QoS 等级需要根据具体应用场景的需求权衡。

通过以下指令订阅MQTT主题：

bash
AT+MSUB="hello/topic_mcu_rev",0

OK

+MSUB: SUCCESS

比如我在linux客户端往这个主题发消息:

mosquitto_pub -t 'hello/topic_mcu_rev' -m 'hello MCU' -h localhost -p 9000

可以看到收到了消息：

7.7 发布消息

发布消息。指令 AT+MPUB=<topic>,<qos>,<retain>,<message> 用于发布MQTT消息，其中 <topic> 为主题名称（最大长度256），<qos> 为服务质量等级（0表示最多一次，1表示最少一次，2表示只有一次），<retain> 为保留标志（0表示服务器不存储消息，1表示存储消息和QoS），<message> 为消息内容（最大长度512），发布成功后返回 OK，并根据 AT+MQTTMIX 的设置和 QoS 等级反馈结果：当 AT+MQTTMIX=0 时，通过 +MPUB:<result> 返回发布结果（SUCCESS 表示成功，FAILURE 表示失败）；当 AT+MQTTMIX=1 且 QoS=1 时，通过 +MPUBACK: <packetid> 返回数据包标识符（范围1-65535）；当 AT+MQTTMIX=1 且 QoS=2 时，通过 +MPUBREC: <packetid> 和 +MPUBCOMP: <packetid> 分别返回消息接收和完成确认；使用 AT+MPUB? 可以查询当前发布配置，返回格式为 <topic>,<qos>,<retain>,<message>，分别表示主题、服务质量等级、保留标志和消息内容。

通过以下指令发布MQTT消息：

bash
AT+MPUB="hello/topic",0,0,"hello world"

OK

在别的客户端订阅了这个主题的会收到消息：

root@racknerd-b12da5f:~/mqtt5# mosquitto_sub -v -t 'hello/topic' -h localhost -p 9000
hello/topic hello world # 这是收到的消息

7.8 取消订阅

取消订阅

+MUNSUB="hello/topic". 可以订阅多个主题，所以不需要的主题也可以取消。

bash
AT+MUNSUB="hello/topic"

OK

+MUNSUB: SUCCESS

7.9 断开MQTT连接

通过以下指令断开MQTT连接：

bash
AT+MDISCONNECT

7.10 释放MQTT资源

通过以下指令释放MQTT资源：

bash
AT+MIPCLOSE

8. 其他操作

8.1 查询SIM信号质量

通过以下指令查询SIM信号质量：

bash
AT+CSQ

+CSQ: 21,99

OK

8.2 Ping服务器

通过以下指令Ping服务器，测试网络连通性：

bash
AT+MPING=test.ranye-iot.net,1

OK

+MPING:3,0,0,0,0,0,0

结语

通过本教程，您已经成功配置并连接了大夏龙雀科技4G Cat1 CT511-AT0模块到MQTT服务器，并进行了消息的订阅和发布。希望本教程对您的开发工作有所帮助。