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C/C++ 开发

本章节包含以下部分，请按需阅读：

配置开发环境​

请参考 安装和配置 Pico C/C++ 开发环境教程 下载安装 Pico VS Code。

示例程序​

C/C++ 示例程序位于 示例程序包 的 examples\C 目录中。

示例程序基础例程说明依赖库
01_MQTTMQTT 示例程序-

01_MQTT​

【程序说明】

  • 该示例演示 RP2350-POE-ETH 使用 Pico SDK（C 工程）通过以太网连接公网 MQTT Broker（默认 broker.emqx.io:1883），并实现：
    • 订阅主题：Sub/ed229f15
    • 发布主题：Pub/ed229f15
    • 每 10 秒发布一次设备状态 JSON（包含 MAC、Client ID、温度、VSYS 电压、USB/POE 插入状态、运行时间、网络参数等）
  • 程序使用 DHCP 自动获取 IP，并通过 DNS 解析域名 broker.emqx.io 得到 Broker IP 后连接；也支持切换为静态 IPv4 与静态 Broker IP。
  • 串口日志通过 USB CDC 输出（工程配置为 pico_enable_stdio_usb(main 1)），用于调试与查看 MQTT 交互过程。
  • 开源使用注意（强烈建议首次使用就修改，避免多人/多设备冲突）
    • MQTT Broker 通常要求 Client ID 在同一时刻全局唯一：两台设备使用相同 MQTT_CLIENT_ID 登录时，后连入的会把先连入的挤掉，表现为设备频繁掉线。
    • Topic 如果使用固定值，多台设备的数据会混在一起，且容易被其它人误订阅/误控制。
    • 建议至少修改：MQTT_CLIENT_ID、MQTT_PUBLISH_TOPIC、MQTT_SUBSCRIBE_TOPIC；如你自建 Broker 或启用了鉴权，也要修改 MQTT_USERNAME、MQTT_PASSWORD。

示例默认配置位于 mqtt_app/mqtt_app.c（宏定义区）：

#define MQTT_USERNAME "w6300_test"
#define MQTT_CLIENT_ID "ed229f15"
#define MQTT_PASSWORD "0123456789"

#define MQTT_PUBLISH_TOPIC "Pub/ed229f15"
#define MQTT_SUBSCRIBE_TOPIC "Sub/ed229f15"

【硬件连接】

  • 使用 USB 线将开发板连接电脑（用于供电、烧录与 USB CDC 串口日志查看）
  • 插入网线到 RJ45 口，并确保网络可访问公网（能访问 broker.emqx.io:1883）
  • 可选：插入 POE 网线为板子供电（程序会在上报 JSON 中体现 poe_inserted 状态）

【代码分析】

  • 入口文件 main.c

    • 本工程使用 main() 作为入口；完成板级/外设/网络初始化后进入 mqtt_service_run() 的无限循环（内部 while(1)），负责 MQTT 保活、收包处理与定时发布。
    • main() 核心流程（文字说明）
      • 系统初始化：DEV_Module_Init()（时钟/stdio 等）+ WS2812_init()（状态指示灯）
      • 电源/温度相关初始化：bsp_adc_voltage_detection_init(...)（VSYS 采样配置）+ adc_set_temp_sensor_enabled(true)（温度通道）
      • IO 初始化：usb_detect_io_init() / poe_detect_io_init()
      • 业务启动：mqtt_app_init()（以太网 + DHCP/DNS + MQTT）→ mqtt_service_run()（MQTT 主循环：保活/收包/定时发布）
      • 异常处理：任一步骤返回非 0 时进入 while(1) 并点亮错误指示（LED_INDICATOR_ERROR()）

  • MQTT 逻辑文件 mqtt_app/mqtt_app.c

    • 关键配置（宏定义区）
      • Broker
        • g_dns_target_domain = "broker.emqx.io"：Broker 域名（默认走 DNS 解析）
        • PORT_MQTT (1883)：MQTT TCP 端口
        • 如网络禁用 DNS 或想固定 Broker IP：把 mqtt_connect() 中的 #if 0 改为 #if 1，使用 MQTT_BROKER_IP_0~3
      • MQTT_CLIENT_ID / MQTT_USERNAME / MQTT_PASSWORD：连接 Broker 的账号信息（示例默认写死固定值；也支持基于 Unique ID 自动生成）
      • MQTT_PUBLISH_TOPIC / MQTT_SUBSCRIBE_TOPIC：发布/订阅主题
      • MQTT_PUBLISH_PERIOD (10s)：定时发布周期
    • 静态/动态切换（建议只改这一处源码就能切换）
      • 网络地址：静态 IP ↔ DHCP（动态）
        • 默认（DHCP）
static eth_NetInfo g_net_info = {
    .ip = {192, 168, 1, 100},
    .sn = {255, 255, 255, 0},
    .gw = {192, 168, 1, 1},
    .dns = {8, 8, 8, 8},
    .dhcp = NETINFO_DHCP,
    .ipmode = NETINFO_DHCP_V4
};
  • 说明：DHCP 模式下，以上 .ip/.sn/.gw/.dns 是占位值，会在 ethchip_dhcp_run() 成功后被路由器下发的参数覆盖；网关与 DNS 也由路由器下发
  • DHCP 入口（成功获取到租约后，会在 DHCP 回调里触发重连）
int mqtt_app_init(void)
{
    if (g_net_info.dhcp == NETINFO_DHCP) {
        ethchip_dhcp_init(ethchip_dhcp_assign, ethchip_dhcp_assign, ethchip_dhcp_conflict);
        return ethchip_dhcp_run();
    }
    return mqtt_connect();
}
  • Broker 地址：静态 IP ↔ DNS（动态解析域名）
    • 默认（DNS 解析域名）
static uint8_t g_dns_target_domain[] = "broker.emqx.io";
#if 0
    g_mqtt_broker_ip[0] = MQTT_BROKER_IP_0;
    g_mqtt_broker_ip[1] = MQTT_BROKER_IP_1;
    g_mqtt_broker_ip[2] = MQTT_BROKER_IP_2;
    g_mqtt_broker_ip[3] = MQTT_BROKER_IP_3;
#else
    ethchip_dns_init();
    ethchip_dns_get_domain_ip(g_net_info.dns, g_dns_target_domain, g_mqtt_broker_ip);
#endif
  • 切换为静态 Broker IP：把上面代码里的 #if 0 改成 #if 1，就会改用 MQTT_BROKER_IP_0~3
  • MQTT 身份：静态 client_id/username ↔ 动态生成（基于 Unique ID）
    • 默认（静态 client_id / username）
#if 1
    snprintf(g_mqtt_client_id, sizeof(g_mqtt_client_id), "%s", MQTT_CLIENT_ID);
#else
    snprintf(g_mqtt_client_id, sizeof(g_mqtt_client_id), "%s%02X%02X%02X%02X",
             MQTT_CLIENT_ID_PREFIX, board_id.id[4], board_id.id[5], board_id.id[6], board_id.id[7]);
#endif

#if 1
    snprintf(g_mqtt_username, sizeof(g_mqtt_username), "%s", MQTT_USERNAME);
#else
    snprintf(g_mqtt_username, sizeof(g_mqtt_username), "%s%02X%02X%02X%02X",
             MQTT_USERNAME_PREFIX, board_id.id[4], board_id.id[5], board_id.id[6], board_id.id[7]);
#endif

  • 切换为动态生成：把上面两段 #if 1 改成 #if 0，就会按前缀 + Unique ID 拼出每台设备独立的身份

  • 注意：当前发布/订阅主题是固定值（多设备会混在一起）

  • message_arrived(MessageData *msg_data)

    • printf("%.*s\n", ...)：打印订阅到的消息内容
    • mqtt_parse_and_execute_commands(...)：把订阅消息交给命令解析模块（位于 mqtt_execute_commands.c），按 JSON 字段执行指令并回包
static const mqtt_cmd_map_t g_cmd_map[] = {
    {"adc",      adc_op_handle},
    {"led",      led_op_handle},
    {"io_dect",  io_dect_op_handle},
};
  • 支持的控制指令（payload 为 JSON，字段存在且值>=0 才会执行）
    • {"adc":1}：读取 VSYS 电压与 ADC 原始值，并发布一条 JSON 到 MQTT_PUBLISH_TOPIC
{"vsys_voltage":5.021,"vsys_adc_raw":2048}
  • {"led":N}：设置板载 WS2812 颜色（N 范围 0-8），并发布执行结果到 MQTT_PUBLISH_TOPIC
    • 成功示例：
{"led_color":2,"led_name":"RED"}
  • 失败示例（超出范围）：
{"error":"invalid_led_color","value":99,"valid_range":"0-8"}
  • {"io_dect":1}：读取 USB/POE 插入检测 IO，并发布状态到 MQTT_PUBLISH_TOPIC
{"usb_inserted":true,"poe_inserted":false}
  • build_mqtt_payload(...)
    • 读取温度、Flash 容量、系统运行时间、VSYS 电压、USB/POE 插入状态、网络参数等，拼成 JSON 字符串作为发布 payload
    • 关键异常处理：电压读取失败会回退为 0，避免上报异常值

【运行效果】

  • 使用 VS Code 导入并编译 01_MQTT 工程，编译完成后，烧录 build 目录下 uf2 尾缀文件，或直接烧录 firmware\C 目录下 01_MQTT.uf2 文件进行快速验证。

  • 烧录示例后，打开 USB 串口（常用串口工具默认 115200），可看到类似日志：

DEV_Module_Init OK

========== Device Identity ==========
MAC:       02:08:DC:xx:xx:xx
ClientID:  ed229f15
UserName:  w6300_test
======================================

DHCP initialization succeed
 DHCP success
 DHCP assign succeed
 mqtt disconnect
 mqtt connect
DNS initialized successfully
 DNS success
 Target domain : broker.emqx.io
 IP of target domain : 34.243.217.54
 MQTT connected
 Published
 Subscribed
 Published
 Published
...

  • 使用任意 MQTT 客户端验证（推荐 MQTTX）

    • MQTTX 客户端设置：

    photo0

    • RP2350-POE-ETH连接参数（与宏配置一致）：
      • Host：broker.emqx.io
      • Port：1883
      • Username：w6300_test
      • Password：0123456789
      • Client ID：ed229f15
    • 订阅主题：Pub/ed229f15，可以收到开发板每 10 秒上报的 JSON，例如：
{
  "device": { "chip": "RP2350A", "mac": "02:08:DC:xx:xx:xx", "client_id": "ed229f15" },
  "system": {
    "cpu_mhz": 150,
    "ram_kb": 520,
    "flash_mb": 16,
    "temp_c": 36.2,
    "vsys_voltage_v": 5.021,
    "vsys_adc_raw": 2048,
    "usb_inserted": true,
    "poe_inserted": false,
    "uptime": "0:00:01:23"
  },
  "network": { "mode": "DHCP", "ip": "192.168.1.100", "subnet": "255.255.255.0", "gateway": "192.168.1.1", "dns": "8.8.8.8" },
  "message": "Hello, waveshare!"
}
  • 向主题 Sub/ed229f15 发布任意字符串或 JSON：

    • 发布任意字符串：开发板会原样打印到串口（见前文 message_arrived(...) 代码片段）。

    • 发布 JSON 指令（例如 {"led":2}）：会执行对应动作，并把执行结果再次发布到 Pub/ed229f15（建议订阅 Pub/ed229f15 查看执行回包）。

      photo photo1