[发明专利]基于STM32和物联网通信模块的通讯系统及改进型MQTT通讯方法

权利要求书

1.基于STM32和物联网通信模块的通讯系统，其特征在于：包括若干客户端、物联网通信模块以及服务器；

所述客户端运行在STM32芯片上，所述客户端依据加密协议和AT指令规则进行数据组帧后放入物联网通信模块的发送缓冲区；

所述物联网通信模块通过常规传输协议TCP连接所述服务器，将缓冲区内的数据发送到所述服务器的目标地址；依据通信规则，将服务器发布的数据解析后发送给对应的客户端；

所述数据帧包括认证请求帧、认证回复帧、连接帧、断开连接帧、订阅帧、发布帧和心跳帧，分别实现所述客户端与所述服务器之间认证请求、认证回复、连接、断开、订阅、发布以及心跳请求；

所述物联网通信模块负责提供底层的TCPIP协议、SOCKET连接和数据的AT指令组帧规则，所传输的数据通过改进型MQTT协议进行组帧，并在此连接上进行发送；改进型MQTT协议基于订阅-发布机制，将搭载STM32芯片的智能终端设备视为客户端，客户端与服务器之间的互动包括认证、连接、断开、订阅、发布、心跳请求；其中，认证请求帧和认证回复帧包括固定帧头、可变帧头、用户名、密码和校验字节，用于客户端与服务器动态连接密码请求和初始认证；连接帧和断开帧包括固定帧头、可变帧头、用户名、密码和校验字节，用于客户端与服务器正式连接和断开连接；订阅帧和发布帧包括固定帧头、可变帧头、客户端用户名、主题名、数据内容、订阅/发布等级以及校验字节，用于接收和发送相关主题的数据信息；心跳帧包括固定帧头、可变帧头、用户名、密码和校验字节，用于客户端查询或确认连接状态。

2.根据权利要求1所述的基于STM32和物联网通信模块的通讯系统，其特征在于：数据的组帧均需遵守标准AES_128加密算法和物联网芯片的AT指令协议规则。

3.根据权利要求1或2所述的基于STM32和物联网通信模块的通讯系统，其特征在于：所述认证请求帧包括协议固定帧头、可变帧头、用户名、初始密码和校验字节；固定帧头用于服务器判断该帧报文的帧类型，可变帧头包含该帧报文的长度；用户名包括了连接对象信息；初始密码为客户端根据固定规则在用户名基础上所生成的请求认证密码；校验字节供服务器判断该帧数据的正确性；服务器接收到认证请求帧后，对数据进行解密，获取客户端的相关信息，并返回认证回复帧；认证回复帧包括协议固定帧头、可变帧头、用户名、认证连接密码和校验字节；固定帧头用于客户端判断该帧报文的帧类型，可变帧头包含该帧报文的长度；用户名包括了连接对象信息；认证连接密码用于客户端连接服务器；校验字节供客户端判断该帧数据的正确性。

4.根据权利要求1或2所述的基于STM32和物联网通信模块的通讯系统，所述连接帧和断开连接帧包括协议固定帧头、可变帧头、用户名、密码和校验字节；固定帧头用于服务器判断该帧报文的帧类型；可变帧头包含该帧报文的长度；用户名包括了连接对象信息；密码用于客户端和服务器连接；校验字节供服务器判断该帧数据的正确性；服务器对客户端的数据进行解密，在接收到正确的连接帧的请求后回复连接确认帧，同时需要客户端再次回复连接确认消息才能建立所述服务器-客户端连接，而收到断开连接帧的请求后，直接断开所述服务器-客户端连接。

5.根据权利要求1或2所述的基于STM32和物联网通信模块的通讯系统，其特征在于：所述订阅帧包括协议固定帧头，可变帧头，用户名，密码，订阅主题名，订阅等级和校验字节；

固定帧头供服务器判断信息帧的帧类型，可变帧头包含该帧报文的长度，用户名包括了连接对象信息；密码用于客户端和服务器连接，订阅主题名为所需要获取信息的主题名；当订阅等级为0时，每当该主题内容更新时，服务器进行一次转发，将该主题内容发送给客户端；

当订阅等级为1时，每当主题内容更新时，服务器转发该主题的内容，并要求接收客户端的回复确认信息后，若未收到客户端的确认信息，服务器重新转发主题的内容；校验字节供服务器判断该帧报文的数据正确性。