本章实验 · 三个实验

外接 LED 怎么接

默认脚位：丝印 IO1_4（gpiochip5 line 4）。限流电阻串在 GPIO 与 LED 正极之间；LED 短脚回电源轨「−」（GND）。风扇与 DHT 仍占 IO1_5 / IO1_6。

步骤

1. 查 Broker IP 并配置

实验三要求板子能连上局域网里的 Mosquitto。先确认主机 Broker 已按讲义 5.1配好：listener 1883（监听局域网，不是只绑 127.0.0.1）、本课默认 allow_anonymous true，并已 systemctl restart / 重启容器使配置生效。课堂若统一提供 Broker，记下板书上的 IP、端口与是否匿名即可，跳过自装。

在跑 Mosquitto 的主机上查本机局域网 IP（与板子同一网段的那个）：

$ hostname -I
# 记下该地址，下文记为 BROKER_IP
# 可选自检：本机 ss -lntp | grep 1883 应见 0.0.0.0:1883

把地址交给板端程序（环境变量优先于源码默认值）：

• 推荐：板端启动时写 BROKER_HOST=BROKER_IP ./mqtt-led。
• 或编辑 main.c 里的 DEFAULT_BROKER_HOST 后重新 make。

其余宏按需核对：

• BROKER_PORT：默认 1883（MQTT 明文常用端口）。
• TOPIC_CMD / TOPIC_STATUS：默认 course/led/cmd 与 course/led/status；若课堂统一改了主题，以板书为准并保持发布端与订阅端一致。
• GPIO_CHIP_PATH、LED_LINE：与外接 LED 接线一致。默认 LED_LINE=4（丝印 IO1_4）；IO1_5/IO1_6 留给风扇与 DHT。Broker 填主机局域网 IP；板上的 127.0.0.1 只指向板自己。

本步成功判据：你能说出本机查到的 Broker IP、端口 1883、是否匿名；知道用环境变量或默认宏二选一配置；板端能连上（日志出现连接成功）。

2. 补全下行控灯与上行状态发布

术语提醒：下行指从电脑终端发命令到板子控硬件；上行指板子把当前状态发回 Broker，供别人订阅。

1. 在 on_message 中处理命令载荷
   调用实验一的 parse_led_cmd(msg->payload, msg->payloadlen)（要把长度一起传进去，别只按字符串比）：返回 1/0 时 led_set，成功后再 publish_status(status_payload(...))；返回 -1 打 [ERR]，不改灯、不发 status。
   成功样子：主机 pub on 后板端日志有收包记录，外接 LED 亮；pub off 后灯灭；pub ON 应报错（精确匹配）。
2. 实现 publish_status
   用 mosquitto_publish 向 TOPIC_STATUS 发布当前灯态字符串。成功打 [INFO]，失败打 [ERR]（可参考 mosquitto 返回值与 mosquitto_strerror）。
   成功样子：另一台机器上 mosquitto_sub -t course/led/status -v 能看到与灯态一致的 payload。

3. 编译并部署

两条路径任选其一（产物都须是 RISC-V ELF）：

# 路径 A：在荔枝派上原生编译
$ cd chapters/ch05/code/mqtt-led
$ make clean && make
$ file mqtt-led
# 应为 RISC-V ELF
$ BROKER_HOST=BROKER_IP ./mqtt-led

# 路径 B：在 x86 主机交叉编译后再拷到板
$ . ~/venv-gnu-ruyisdk/bin/ruyi-activate
$ cd chapters/ch05/code/mqtt-led
$ make clean && make CROSS_COMPILE=riscv64-ruyisdk-linux-gnu-
$ file mqtt-led
# 应为 RISC-V ELF
$ scp mqtt-led user@board-ip:~/
$ ssh user@board-ip 'BROKER_HOST=BROKER_IP ./mqtt-led'

把命令里的 BROKER_IP 换成你在第 1 步 hostname -I 记下的地址。可选：板端设 MQTT_CLIENT_ID 自定义客户端名（默认 mqtt-led-<主机名>）。启动后应看到正在连接 Broker、连接成功、以及已订阅命令主题的日志。

4. 联调（固定顺序，全部要做）

1. 在主机开一个订阅窗口，盯住状态主题（BROKER_IP 仍用第 1 步查到的值）：

   $ mosquitto_sub -h BROKER_IP -t 'course/led/status' -v

   mosquitto_sub 的意思：连上 Broker，一直听某个主题；有新消息就打印出来。-v 会把主题名和载荷一起打出来。

   

2. 再开一个窗口发下行命令：

   $ mosquitto_pub -h BROKER_IP -t 'course/led/cmd' -m on

   期望：外接 LED 亮；订阅窗口出现状态 payload（如 on）。
3. 再发 -m off：灯灭，状态同步为 off。

   

4. 另开一个电脑终端，用 mosquitto_pub 连同一 Broker，对同一命令主题再发一次 on/off，确认灯有动作。
5. 抓包（必做）：在主机或板端（以讲义 5.3 与课堂约定为准，通常在能看到板↔Broker 流量的那一侧）先开抓包，再触发一次 publish：

   $ sudo tcpdump -i any -nn -A port 1883 -c 20

   

   成功时，摘要行里应能看到板子 IP 与 Broker IP、目的端口 1883，以及 TCP 标志。示例（本课联调实录，IP 按你的局域网会不同）：

   19:12:32.626647 ens33 In  IP 192.168.31.179.47778 > 192.168.31.206.1883: Flags [P.], ... length 2
   19:12:32.627119 ens33 Out IP 192.168.31.206.1883 > 192.168.31.179.47778: Flags [.], ack 2, ...
   19:12:32.627601 ens33 Out IP 192.168.31.206.1883 > 192.168.31.179.47778: Flags [P.], ... length 2

   你应当在 tcpdump 输出里看到什么：

   • 过滤条件 port 1883 命中的包（MQTT 默认明文端口）；
   • 用 -nn 看到的 IP 地址与端口，对应「这是 TCP 连接上的流量」；
   • 用 -A 打印的 ASCII 区，有时能瞥到主题名或 on/off 一类载荷片段。

   分层心智（口述即可）：应用层是 MQTT 的 publish 内容 → 装在传输层 TCP（端口 1883）里 → 再装在网络层 IP 里发出去。把含 1883 的片段保存下来作为验收证据。