openPOWERLINK c读取数据并送到mqtt

要实现 openPOWERLINK C 语言读取 PLC 数据 + MQTT 发送，核心逻辑是：用 C 语言调用 openPOWERLINK 协议栈读取 PLC 的 PDO/SDO 数据，再通过 MQTT 客户端库（如 Paho MQTT C）将数据发布到 MQTT Broker。以下是完整可落地的方案，包含环境搭建、代码开发、调试步骤，适配 Windows/Linux 系统。

一、核心前提（必满足）

1. 硬件要求

目标 PLC：支持 Powerlink 协议（贝加莱 X20、倍福 CX 等），已配置为「从站（CN）」，完成 PDO/SDO 映射（记录变量的「OD 索引 + 子索引 + 数据类型」）；
通信连接：C 程序运行设备（Powerlink 主站）与 PLC 直连（CAT5e 以上网线）或接入 Powerlink 兼容交换机；
网卡：推荐支持硬件时间戳的网卡（如 Intel I210），保障 Powerlink 实时性。

2. 软件依赖

依赖项	作用	下载 / 安装方式
openPOWERLINK 协议栈	Powerlink 主站通信核心（C 语言）	官网：https://openpowerlink.sourceforge.io/ 或 Git 克隆：`git clone https://git.code.sf.net/p/openpowerlink/code`
Paho MQTT C 库	MQTT 客户端（C 语言，轻量稳定）	Git 克隆：`git clone https://github.com/eclipse/paho.mqtt.c.git`
编译工具	编译协议栈、MQTT 库、应用程序	Windows：MinGW-w64；Linux：gcc/make；CMake（跨平台构建工具）
MQTT Broker	接收 MQTT 消息（如 EMQ X、Mosquitto、阿里云 IoT 等）	本地部署：Mosquitto（`sudo apt install mosquitto`）；云端：阿里云 IoT / 华为云 IoT
辅助工具	调试 MQTT 消息	MQTTX（客户端工具，验证消息是否发布成功）

二、第一步：搭建基础环境（编译依赖库）

需先编译 openPOWERLINK 协议栈 和 Paho MQTT C 库 ，生成静态库 / 动态库，供应用程序调用。以下以 Linux（Ubuntu 20.04） 为例（Windows 流程类似，仅编译命令调整）。

1. 安装系统依赖

bash

运行

复制代码

sudo apt update && sudo apt install -y gcc make cmake libpcap-dev pkg-config

libpcap-dev：openPOWERLINK 依赖（网络抓包）；
pkg-config：辅助查找 MQTT 库路径。

2. 编译 Paho MQTT C 库

bash

运行

复制代码

# 1. 克隆源码
git clone https://github.com/eclipse/paho.mqtt.c.git
cd paho.mqtt.c
# 2. 创建编译目录
mkdir build && cd build
# 3. CMake配置（生成静态库+动态库）
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DPAHO_BUILD_STATIC=ON -DPAHO_BUILD_SHARED=ON
# 4. 编译并安装（安装到系统目录/usr/local）
make -j4 && sudo make install
# 5. 刷新库缓存（让系统识别新安装的MQTT库）
sudo ldconfig

编译成功后，生成：

静态库：/usr/local/lib/libpaho-mqtt3c.a（C 语言同步客户端）；
动态库：/usr/local/lib/libpaho-mqtt3c.so；
头文件：/usr/local/include/mqtt/（包含MQTTClient.h等）。

3. 编译 openPOWERLINK 协议栈

bash

运行

复制代码

# 1. 克隆源码（若已下载可跳过）
git clone https://git.code.sf.net/p/openpowerlink/code openpowerlink-code
cd openpowerlink-code
# 2. 创建编译目录
mkdir build && cd build
# 3. CMake配置（启用Powerlink主站模式+静态库）
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
-DOPLK_BUILD_STACK=ON \
-DOPLK_BUILD_APPS=OFF \
-DOPLK_TARGET_PLATFORM=linux \
-DOPLK_NETIF=linux \
-DOPLK_BUILD_STATIC_LIB=ON \
-DOPLK_MN_MODE=ON  # 运行为主站（读取PLC数据）
# 4. 编译（生成静态库）
make -j4

编译成功后，核心文件在 build/lib/Release/：

静态库：libpowerlink.a；
头文件：源码根目录include/（如oplk/oplk.h、oplk/sdo.h、oplk/pdo.h）。

三、第二步：C 语言核心代码（Powerlink 读取 + MQTT 发送）

代码分为 3 个模块：Powerlink初始化与数据读取、MQTT连接与消息发布、主逻辑调度。需将 openPOWERLINK 的头文件目录和库文件路径配置到编译命令中。

完整代码（`powerlink_mqtt.c`）

运行

复制代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>

// 1. openPOWERLINK头文件（需替换为你的openPOWERLINK源码include路径）
#include "../../openpowerlink-code/include/oplk/oplk.h"
#include "../../openpowerlink-code/include/oplk/sdo.h"
#include "../../openpowerlink-code/include/oplk/pdo.h"

// 2. Paho MQTT头文件（系统安装路径）
#include <mqtt/MQTTClient.h>

// -------------------------- 配置参数（必须根据实际场景修改）--------------------------
// Powerlink配置
#define PLC_NODE_ID        0x01        // 目标PLC的Node ID（1-239，唯一）
#define MAIN_STATION_ID    0xEF        // Powerlink主站Node ID（默认239=0xEF）
#define NET_IF_NAME        "eth0"      // 主站网卡名称（Linux：ifconfig查询；Windows：NPF GUID）
// 变量配置（从PLC的EDS文件/厂商工具获取）
#define VAR_OD_INDEX       0x0E253A4E  // 变量的OD索引（十六进制）
#define VAR_OD_SUBINDEX    0x002E      // 变量的子索引（十六进制）
#define VAR_DATA_LEN       2           // 变量长度（字节）：UINT16=2，INT32=4，FLOAT=4
#define VAR_DATA_TYPE      "UINT16"    // 变量数据类型（用于JSON格式化）

// MQTT配置
#define MQTT_BROKER        "tcp://localhost:1883"  // MQTT Broker地址（本地Mosquitto默认）
#define MQTT_CLIENT_ID     "powerlink_plc_reader"   // MQTT客户端ID（唯一）
#define MQTT_TOPIC         "plc/powerlink/data"     // 发布消息的主题
#define MQTT_QOS           1                        // QoS等级（0=最多一次，1=至少一次，2=恰好一次）
#define MQTT_USERNAME      ""                       // MQTT用户名（无则留空）
#define MQTT_PASSWORD      ""                       // MQTT密码（无则留空）
#define PUBLISH_INTERVAL   1000                     // 发布间隔（毫秒，PDO实时读取可设为10）
// --------------------------------------------------------------------------------

// 全局变量（控制程序退出）
static volatile int g_run_program = 1;

// 信号处理函数（捕获Ctrl+C，优雅退出）
void signal_handler(int sig) {
    if (sig == SIGINT) {
        printf("\n收到退出信号，正在关闭程序...\n");
        g_run_program = 0;
    }
}

// -------------------------- MQTT相关函数 --------------------------
/**
 * @brief 初始化MQTT客户端，建立与Broker的连接
 * @return MQTTClient句柄（NULL表示失败）
 */
MQTTClient init_mqtt_client() {
    MQTTClient client;
    MQTTClient_connectOptions conn_opts = MQTTClient_connectOptions_initializer;
    int ret;

    // 1. 创建MQTT客户端
    ret = MQTTClient_create(&client, MQTT_BROKER, MQTT_CLIENT_ID,
                           MQTTCLIENT_PERSISTENCE_NONE, NULL);
    if (ret != MQTTCLIENT_SUCCESS) {
        printf("MQTT客户端创建失败，错误码: %d\n", ret);
        return NULL;
    }

    // 2. 配置连接参数
    conn_opts.keepAliveInterval = 60;  // 心跳间隔（秒）
    conn_opts.cleansession = 1;        // 清除会话（断开后重新连接不恢复历史消息）
    if (strlen(MQTT_USERNAME) > 0) {
        conn_opts.username = MQTT_USERNAME;
        conn_opts.password = MQTT_PASSWORD;
    }

    // 3. 连接MQTT Broker
    printf("正在连接MQTT Broker: %s...\n", MQTT_BROKER);
    ret = MQTTClient_connect(client, &conn_opts);
    if (ret != MQTTCLIENT_SUCCESS) {
        printf("MQTT连接失败，错误码: %d\n", ret);
        MQTTClient_destroy(&client);
        return NULL;
    }
    printf("MQTT连接成功！\n");
    return client;
}

/**
 * @brief 发布消息到MQTT Broker
 * @param client MQTTClient句柄
 * @param payload 消息内容（字符串）
 * @return 0=成功，非0=失败
 */
int publish_mqtt_message(MQTTClient client, const char* payload) {
    MQTTClient_message pub_msg = MQTTClient_message_initializer;
    int ret;

    pub_msg.payload = (void*)payload;
    pub_msg.payloadlen = strlen(payload);
    pub_msg.qos = MQTT_QOS;
    pub_msg.retained = 0;  // 不保留消息（新订阅者看不到历史消息）

    ret = MQTTClient_publishMessage(client, MQTT_TOPIC, &pub_msg, NULL);
    if (ret != MQTTCLIENT_SUCCESS) {
        printf("MQTT消息发布失败，错误码: %d\n", ret);
        return ret;
    }
    printf("[MQTT发布] 主题: %s, 消息: %s\n", MQTT_TOPIC, payload);
    return 0;
}

// -------------------------- Powerlink相关函数 --------------------------
/**
 * @brief 初始化Powerlink主站
 * @return 0=成功，非0=失败（参考openPOWERLINK错误码）
 */
int init_powerlink() {
    tOplkError ret;

    // 1. 初始化Powerlink栈（主站模式）
    printf("正在初始化Powerlink主站...\n");
    ret = oplk_init(NET_IF_NAME, MAIN_STATION_ID, OPLK_MN_MODE);
    if (ret != kErrorOk) {
        printf("Powerlink初始化失败，错误码: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    // 2. 启动Powerlink栈
    printf("启动Powerlink栈...\n");
    ret = oplk_start();
    if (ret != kErrorOk) {
        printf("Powerlink栈启动失败，错误码: %d\n", ret);
        oplk_shutdown();
        return ret;
    }

    // 3. 等待主站与PLC从站建立连接（3秒超时）
    printf("等待连接PLC（Node ID: %d）...\n", PLC_NODE_ID);
    sleep(3);

    // 验证从站是否在线
    tOplkNodeInfo nodeInfo;
    ret = oplk_enumNodes(&nodeInfo, NULL);
    if (ret == kErrorOk && nodeInfo.nodeId == PLC_NODE_ID && nodeInfo.state == kNmtStateOperational) {
        printf("Powerlink连接成功！PLC已进入运行状态。\n");
        return 0;
    } else {
        printf("Powerlink连接PLC失败，PLC可能未在线或配置错误。\n");
        oplk_stop();
        oplk_shutdown();
        return -1;
    }
}

/**
 * @brief 通过SDO读取PLC数据（非实时，适用于参数读取）
 * @param data_buf 接收数据的缓冲区
 * @param buf_len 缓冲区长度（需与VAR_DATA_LEN一致）
 * @return 0=成功，非0=失败
 */
int read_powerlink_sdo(uint8_t* data_buf, uint32_t buf_len) {
    tOplkError ret;

    if (buf_len != VAR_DATA_LEN) {
        printf("SDO读取：缓冲区长度不匹配！\n");
        return -1;
    }

    // 调用openPOWERLINK的SDO读取接口（阻塞模式）
    ret = oplk_sdoClientDownload(
        PLC_NODE_ID,          // 目标PLC的Node ID
        VAR_OD_INDEX,         // OD索引
        VAR_OD_SUBINDEX,      // 子索引
        data_buf,             // 接收缓冲区
        buf_len,              // 数据长度
        kSdoClientBlocking    // 阻塞模式（直到读取完成）
    );

    if (ret != kErrorOk) {
        printf("SDO读取失败，错误码: %d\n", ret);
        return ret;
    }
    return 0;
}

/**
 * @brief PDO接收回调函数（实时数据触发，由Powerlink栈异步调用）
 * @param nodeId 发送数据的PLC Node ID
 * @param pData 接收的数据缓冲区
 * @param dataLen 数据长度
 */
void plc_pdo_receive_callback(uint16_t nodeId, uint8_t* pData, uint32_t dataLen) {
    if (nodeId != PLC_NODE_ID || dataLen != VAR_DATA_LEN) {
        return;  // 忽略非目标PLC或长度不匹配的数据
    }

    // 解析数据（根据VAR_DATA_TYPE调整）
    uint16_t value = 0;
    if (strcmp(VAR_DATA_TYPE, "UINT16") == 0) {
        value = (pData[0] << 8) | pData[1];  // 大端模式（需与PLC一致，不一致则交换字节）
    } else if (strcmp(VAR_DATA_TYPE, "INT16") == 0) {
        value = (int16_t)((pData[0] << 8) | pData[1]);
    }

    // 格式化MQTT消息（JSON格式，便于上位机解析）
    char mqtt_payload[128];
    snprintf(mqtt_payload, sizeof(mqtt_payload), 
             "{\"node_id\":%d,\"od_index\":\"0x%08X\",\"subindex\":\"0x%02X\",\"data_type\":\"%s\",\"value\":%d,\"timestamp\":%ld}",
             PLC_NODE_ID, VAR_OD_INDEX, VAR_OD_SUBINDEX, VAR_DATA_TYPE, value, time(NULL));

    // 发布MQTT消息（注意：回调函数中避免阻塞，若MQTT发布失败可记录日志）
    MQTTClient client = *(MQTTClient*)oplk_getUserContext();  // 从Powerlink上下文获取MQTT句柄
    if (client != NULL) {
        publish_mqtt_message(client, mqtt_payload);
    }
}

// -------------------------- 主函数 --------------------------
int main() {
    MQTTClient mqtt_client = NULL;
    uint8_t sdo_data[VAR_DATA_LEN] = {0};
    int ret = 0;

    // 1. 注册信号处理（捕获Ctrl+C）
    signal(SIGINT, signal_handler);

    // 2. 初始化MQTT客户端
    mqtt_client = init_mqtt_client();
    if (mqtt_client == NULL) {
        ret = -1;
        goto exit_program;
    }

    // 3. 初始化Powerlink主站
    // 将MQTT句柄存入Powerlink用户上下文（供PDO回调函数使用）
    oplk_setUserContext(&mqtt_client);
    ret = init_powerlink();
    if (ret != 0) {
        goto exit_program;
    }

    // 4. 注册PDO接收回调（实时读取用）
    ret = oplk_registerPdoRxCallback(plc_pdo_receive_callback);
    if (ret != kErrorOk) {
        printf("PDO回调注册失败，错误码: %d\n", ret);
        goto exit_program;
    }
    printf("PDO回调注册成功，开始接收实时数据...\n");

    // 5. 主循环（根据配置选择SDO或PDO读取）
    while (g_run_program) {
        // 方式1：SDO读取（非实时，按间隔发布）
        /*
        ret = read_powerlink_sdo(sdo_data, VAR_DATA_LEN);
        if (ret == 0) {
            uint16_t sdo_value = (sdo_data[0] << 8) | sdo_data[1];
            char payload[128];
            snprintf(payload, sizeof(payload), 
                     "{\"type\":\"SDO\",\"node_id\":%d,\"value\":%d,\"timestamp\":%ld}",
                     PLC_NODE_ID, sdo_value, time(NULL));
            publish_mqtt_message(mqtt_client, payload);
        }
        usleep(PUBLISH_INTERVAL * 1000);  // 毫秒转微秒
        */

        // 方式2：PDO读取（实时，回调函数自动发布，主循环仅保持程序运行）
        usleep(10000);  // 10ms延时，降低CPU占用
    }

exit_program:
    // 6. 资源释放（顺序：先关闭MQTT，再关闭Powerlink）
    if (mqtt_client != NULL) {
        MQTTClient_disconnect(mqtt_client, 1000);  // 1秒内断开连接
        MQTTClient_destroy(&mqtt_client);
        printf("MQTT客户端已关闭\n");
    }

    oplk_stop();
    oplk_shutdown();
    printf("Powerlink栈已关闭\n");

    return ret;
}

四、第三步：编译与运行

1. 编译命令（Linux）

需指定 openPOWERLINK 的头文件路径、库文件路径，以及链接 MQTT 库和 Powerlink 库。假设：

openPOWERLINK 源码目录：../openpowerlink-code；
应用程序代码：powerlink_mqtt.c；
生成可执行文件：powerlink_mqtt。

编译命令：

bash

运行

复制代码

gcc powerlink_mqtt.c -o powerlink_mqtt \
-I../openpowerlink-code/include \  # openPOWERLINK头文件路径
-L../openpowerlink-code/build/lib/Release \  # openPOWERLINK库文件路径
-lpowerlink \  # 链接openPOWERLINK静态库
-lpaho-mqtt3c \  # 链接Paho MQTT C库
-lpcap \  # 链接libpcap库（Powerlink依赖）
-pthread  # 线程支持（Powerlink和MQTT均需）

2. 运行前准备

启动 MQTT Broker（本地 Mosquitto）： bash

运行

复制代码

sudo systemctl start mosquitto  # 启动服务
sudo systemctl enable mosquitto  # 设置开机自启

验证 MQTT Broker 是否可用：用 MQTTX 连接tcp://localhost:1883，订阅主题plc/powerlink/data。
确认 PLC 配置：PLC 已设为 Powerlink 从站（Node ID 与代码一致），变量已映射到 TxPDO（PDO 方式）或启用 SDO 访问（SDO 方式）。

3. 运行程序

bash

运行

复制代码

# 赋予执行权限
chmod +x powerlink_mqtt
# 运行程序
./powerlink_mqtt

4. 预期输出

plaintext

复制代码

正在连接MQTT Broker: tcp://localhost:1883...
MQTT连接成功！
正在初始化Powerlink主站...
启动Powerlink栈...
等待连接PLC（Node ID: 1）...
Powerlink连接成功！PLC已进入运行状态。
PDO回调注册成功，开始接收实时数据...
[MQTT发布] 主题: plc/powerlink/data, 消息: {"node_id":1,"od_index":"0x0E253A4E","subindex":"0x002E","data_type":"UINT16","value":1234,"timestamp":1730000000}
[MQTT发布] 主题: plc/powerlink/data, 消息: {"node_id":1,"od_index":"0x0E253A4E","subindex":"0x002E","data_type":"UINT16","value":1236,"timestamp":1730000001}
...

五、关键配置与避坑指南

1. 核心参数修改（必须适配你的场景）

PLC_NODE_ID：PLC 的 Powerlink Node ID（从 PLC 配置工具中获取，唯一）；
VAR_OD_INDEX/VAR_OD_SUBINDEX：变量的索引和子索引（从 EDS 文件中提取）；
VAR_DATA_LEN/VAR_DATA_TYPE：变量长度和类型（如FLOAT对应 4 字节，需修改数据解析逻辑）；
MQTT_BROKER：若用云端 Broker（如阿里云 IoT），格式为tcp://xxx.xxx.xxx.xxx:1883，需填写用户名 / 密码。

2. 数据解析注意事项

字节序：PLC 的 PDO/SDO 数据默认多为「大端模式」（高位字节在前），代码中UINT16解析用(pData[0] << 8) | pData[1]；若 PLC 是小端模式，需改为(pData[1] << 8) | pData[0]；
浮点数解析：若变量是FLOAT（4 字节），用memcpy转换：

c

运行
复制代码
```
float float_value;
memcpy(&float_value, pData, 4);
```

3. 常见错误排查

错误现象	排查方向
Powerlink 初始化失败	1. 网卡名称错误（`NET_IF_NAME`）；2. 网卡被占用（如 Wireshark）；3. openPOWERLINK 库编译错误；4. 未安装`libpcap-dev`
无法连接 PLC	1. Node ID 冲突；2. PLC 未设为从站；3. PLC 未重启生效配置；4. 网线 / 交换机不兼容
SDO 读取失败	1. 索引 / 子索引错误；2. 变量未启用 SDO 访问；3. 数据长度不匹配
PDO 无回调数据	1. 变量未映射到 PLC 的 TxPDO；2. PDO 映射的索引 / 子索引与代码不一致；3. 实时同步失败（换 Powerlink 交换机）
MQTT 连接失败	1. Broker 地址 / 端口错误；2. 用户名 / 密码错误；3. 防火墙拦截 1883 端口（云端需开放端口）

4. 实时性优化

优先用 PDO 读取（周期可达 1ms 级），SDO 仅用于非实时参数；
减少 MQTT 发布频率（如 10ms / 次），避免网络拥堵；
选择支持硬件时间戳的网卡，编译 openPOWERLINK 时启用-DOPLK_USE_HW_TIMESTAMP=ON。

六、Windows 系统适配说明

编译依赖：安装 MinGW-w64、WinPcap（Powerlink 依赖）、CMake；
编译 openPOWERLINK：将OPLK_TARGET_PLATFORM改为windows，OPLK_NETIF改为winpcap；
编译 Paho MQTT：用 CMake 生成 MinGW Makefiles，编译后安装；
网卡名称：Windows 下NET_IF_NAME需填网卡的 NPF GUID（通过 Wireshark 查询）；
编译命令：调整头文件 / 库文件路径为 Windows 格式（如-I"C:\openpowerlink-code\include"）。

总结

通过「openPOWERLINK C 协议栈 + Paho MQTT C 库」，可实现 PLC 数据的实时读取与 MQTT 发布，适用于工业物联网（IIoT）场景。核心是：正确配置 Powerlink 主从站参数、确保索引 / 子索引匹配、处理好数据解析与 MQTT 连接稳定性。

若需对接云端 IoT 平台（如阿里云、华为云），只需修改 MQTT Broker 地址和认证信息；若需读取多个变量，可扩展 PDO 映射表和数据解析逻辑。

openPOWERLINK c读取数据并送到mqtt

一、核心前提（必满足）

1. 硬件要求

2. 软件依赖

二、第一步：搭建基础环境（编译依赖库）

1. 安装系统依赖

2. 编译 Paho MQTT C 库

3. 编译 openPOWERLINK 协议栈

三、第二步：C 语言核心代码（Powerlink 读取 + MQTT 发送）

完整代码（powerlink_mqtt.c）

四、第三步：编译与运行

1. 编译命令（Linux）

2. 运行前准备

3. 运行程序

4. 预期输出

五、关键配置与避坑指南

1. 核心参数修改（必须适配你的场景）

2. 数据解析注意事项

3. 常见错误排查

4. 实时性优化

六、Windows 系统适配说明

总结

完整代码（`powerlink_mqtt.c`）