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STM32+SIM800C采用MQTT协议登录OneNet上传温湿度、MQ2烟雾浓度、GPS数据

2021-12-19 992
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简介： STM32+SIM800C采用MQTT协议登录OneNet上传温湿度、MQ2烟雾浓度、GPS数据

一、环境介绍

MCU:  STM32F103C8T6


GSM模块: SIM800C


开发软件: Keil5


MQTT协议采用OneNet的旧版协议，登录OneNet控制台创建应用时要选择旧版本。


如果想使用新版本的标准MQTT协议连接OnetNet请参考这里:  https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/107385118


完整源代码下载:  https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18245757


二、硬件与需求

一块STM32F103C8T6最小系统板。

image.png

一块OLED显示屏

image.png

一个DHT11温湿度传感器

image.png

一个MQ-2可燃气体传感器

image.png

一个SIM800C模块

image.png

软件要求

采集DHT11温度、湿度数据、采集MQ-2烟雾传感器数据实时在OLED显示屏上显示、当烟雾浓度超过阀值时，可以通过SIM800C向指定手机号码发送短信。


并需要使用SIM800C连接GPRS网络，将温度、湿度、烟雾浓度上传到OneNet服务器进行可视化显示。



三、核心代码

3.1  main.c

//   
//  功能描述   : 智能环境检测系统
//   时间      : 20190605
//   版本      : v3.3
//             版权所有，盗版必究。
//Copyright(C) DS小龙哥 2016 - 2020
///
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include <stdio.h>
#include "dht11.h"
#include "oled.h"
#include "adc.h"
#include "timer.h"
#include "sim800c.h"
#include "gps.h"
/*
DTH11接线说明:
VCC---3.3V
GND---GND
DAT---PA5
MQ-2接线说明:
VCC---3.3V
GND---GND
AO----PB0
使用IIC接口的OLED显示屏接线说明:
GND---GND
VCC---3.3V
SDA---PB7
SCL---PB6
使用SPI接口的OLED显示屏接线说明:
GND---GND
VCC---3.3V
D0-----PB5
D1-----PB6
RES----PB7
DC-----PB8
CS-----PB9  
SIM800C接线说明:
GND----GND
PA2----SIM800C_RXD
PA3----SIM800C_TXD
CH340模块接线说明:
GND----GND
RX-----PA9
GPS接线说明: (波特率需要根据GPS模块实际情况进行修改)
GND----GND
VCC---3.3V
PB11----GPS_TX
*/
u8 dht11_temp,dht11_humi;
u32 time_cnt=0;
u32 OneNet_Sendtime=0;
u8 data_select=0; //发送的数据选择
u8 DisplayState=0;
char DisplayDataBuffer[20];
u16 MQ_2; //存放ADC的数据
void DisplayPage1(void); //第一页
void DisplayPage2(void); //第二页
//烟雾超标提示
u8 sim800c_buff[]="MQ-2 smoke exceeded";
char tmp_buffer[100];
double Longitude=103.718463; //经度
double latitude=36.107013;  //纬度
int main(void)
{
  u8 state;
  USART_X_Init(USART1,72,115200); //串口初始化
  printf("串口初始化完成!\r\n");
  OLED_Init();         //OLED显示屏初始化
  ADC1_Init();
  if(DHT11_Init())printf("DHT11检测错误!\r\n");
  TIM2_Init(72,20000);//辅助串口3接收，超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART2,36,9600); //可能的波特率(测试):  57600 、9600、115200
  USART_X_Init(USART3,36,9600);//接GPS模块
  TIM3_Init(72,20000);//辅助串口3接收，超时时间为20ms
  //显示初始化信息
  OLED_Clear_GRAM();
  OLED_DisplayString(0,0,16,"System Init..");
  OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
  //延时等待
  printf("延时等待\r\n");
  DelayMs(1000);
  DelayMs(1000);
  DelayMs(1000);
  DelayMs(1000);
  printf("开始初始化SIM800C \r\n");
  //初始化SIM800C  
  OLED_DisplayString(0,16,16,"SIM800C Init..");
  OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
  while(1)
  {
      state=SIM800C_InitCheck();
      if(state==0)break;
      DelayMs(1000);
      printf("SIM800C初始化状态:%d\r\n",state);
  }
  //设置文本模式
  OLED_DisplayString(0,32,16,"SIM800C Text Set...");
  OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
  while(1)
  {
      state=SIM800C_SetNoteTextMode();
      if(state==0)break;
      DelayMs(1000);
      printf("设置文本模式状态:%d\r\n",state);
  }
  //同步网络时间
  //SIM800C_NtpUpdate();
  //初始化GPRS
  SIM800C_GPRS_Init();
  while(1)
  {
     delay_ms(1);
     time_cnt++;
     OneNet_Sendtime++;
     //记录时间
     if(time_cnt>=100)
     {
         time_cnt=0;
         DisplayState=!DisplayState;
         printf("切换页面!\r\n");
     }
     //向云端发送一次数据（每次选择发送一种数据）
     if(OneNet_Sendtime>=500) //单位ms
     {
        OneNet_Sendtime=0;
         switch(data_select)
         {
           case 0:OneNet_HTTP_DataUpdate("T",dht11_temp);
             break;
           case 1:OneNet_HTTP_DataUpdate("H",dht11_humi);
             break;
           case 2:OneNet_HTTP_DataUpdate("MQ2",MQ_2);
             break;
           case 3:OneNet_HTTP_GPS_DataUpdate("GPS",Longitude,latitude);
             break;
         }
         data_select++;
         if(data_select>3)data_select=0;
      }
     //采集DHT11温湿度与MQ-2的数据
     DHT11_Read_Data(&dht11_temp,&dht11_humi);
     MQ_2=ADC1_GetCHx(8);
     //串口打印数据
//     printf("温度:%d\r\n",dht11_temp);
//     printf("湿度:%d\r\n",dht11_humi);
//     printf("MQ-2:%d\r\n",MQ_2);
     //判断烟雾是否超标，设置阀值
     if(MQ_2>=2000)
     {
        //发送短信
        if(SIM800C_SendNote((u8*)"13800138000",sim800c_buff,strlen((char*)sim800c_buff))==0)
          printf("短信发送成功\r\n");
        else
          printf("短信发送失败\r\n");
     }
     //采用时间间隔切换页面
     if(DisplayState)
     {
         DisplayPage2();
     }
     else 
     {
         DisplayPage1();
     }
    //实时接收WIFI收到的数据
     if(USART2_RX_FLAG)
     {
         USART2_RX_BUFF[USART2_RX_CNT]='\0';
         USART2_RX_CNT=0;
         USART2_RX_FLAG=0;
         printf("USART2_RX_BUFF=%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
         memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART2_RX_BUFF));
     }
     //实时接收GPS收到的数据
     if(USART3_RX_FLAG)
     {
         USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
         USART3_RX_CNT=0;
         USART3_RX_FLAG=0;
         //解析GPS经纬度信息
         GPS_GPRMC_Decoding(USART3_RX_BUFF,&Longitude,&latitude);
         printf("经度:%f,纬度:%f\r\n",Longitude,latitude);
         printf("USART2_RX_BUFF=%s\r\n",USART3_RX_BUFF);
         memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
     }
   }
}
/*
函数功能:  温湿度DHT11显示页面
*/
void DisplayPage2(void)
{
    u8 i;
    OLED_Clear_GRAM();
    /*1. 最上方界面提示*/
    for(i=0;i<5;i++)
    {
      OLED_DisplayData(24+i*16,0,16,16,ChineseFont[i+8]); 
    }
    /*2. 温湿度显示*/
    snprintf(DisplayDataBuffer,sizeof(DisplayDataBuffer),"T :%d",dht11_temp);
    OLED_DisplayString(40,24,16,DisplayDataBuffer);
    snprintf(DisplayDataBuffer,sizeof(DisplayDataBuffer),"RH:%d%%",dht11_humi);
    OLED_DisplayString(40,40,16,DisplayDataBuffer);
    OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
}
/*
函数功能:  烟雾传感器显示页面
*/
void DisplayPage1(void)
{
    u8 i;
    OLED_Clear_GRAM();
    /*1. 最上方界面提示*/
    for(i=0;i<6;i++)
    {
      OLED_DisplayData(16+i*16,0,16,16,ChineseFont[i+13]);  
    }
    /*2. 烟雾浓度显示*/
    snprintf(DisplayDataBuffer,sizeof(DisplayDataBuffer),"%d%%",MQ_2);
    OLED_DisplayString(40,24,16,DisplayDataBuffer);
    OLED_Refresh_GRAM(); //刷新显存
}

3.2 sim800c.c

#include "sim800c.h"
/*
函数功能:向SIM800C模块发送指令
函数参数:
        char *cmd  发送的命令
        char *check_data 检测返回的数据
返回值: 0表示成功 1表示失败
*/
u8 SIM800C_SendCmd(char *cmd,char *check_data)
{
   u16 i,j;
   for(i=0;i<5;i++) //测试的总次数
   {
      USART2_RX_FLAG=0;
      USART2_RX_CNT=0;
      memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART2_RX_BUFF));
      USART_X_SendString(USART2,cmd); //发送指令
      for(j=0;j<500;j++) //等待的时间(ms单位)
      {
          if(USART2_RX_FLAG)
          {
              USART2_RX_BUFF[USART2_RX_CNT]='\0';
              if(strstr((char*)USART2_RX_BUFF,check_data))
              {
                  return 0;
              }
              else break;
          }
          delay_ms(20); //一次的时间
      }
   }
   return 1;
}
/*
函数  功能：GSM模块初始化检测
函数返回值：1表示模块检测失败，0表示成功
*/
u8 SIM800C_InitCheck(void)
{
    if(SIM800C_SendCmd("AT\r\n","OK"))return 1;
    else printf("SIM800模块正常!\r\n");
    if(SIM800C_SendCmd("ATE0\r\n","OK"))return 2;
    else printf("设置模块不回显成功!\r\n");
    if(SIM800C_SendCmd("AT+CGMI\r\n","OK"))return 3;
    else printf("查询制造商名称成功!%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
    if(SIM800C_SendCmd("AT+CGMM\r\n","OK"))return 4;
    else printf("查询模块型号成功!%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
    DelayMs(1000);
    DelayMs(1000);
    if(SIM800C_SendCmd("AT+CNUM\r\n","+CNUM:"))return 5;
    else printf("获取本机号码成功!%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
    /* 返回格式如下:
    +CNUM: "","+8613086989413",145,7,4
    OK
    */
    return 0;
}
/*
函数  功能：GSM模块短信模式设置
函数返回值：0表示模块设置成功
*/
u8 SIM800C_SetNoteTextMode(void)
{
    if(SIM800C_SendCmd("AT+CSCS=\"GSM\"\r\n","OK"))return 1;// "GSM"字符集
    else printf("短信GSM字符集设置成功!\r\n");
    if(SIM800C_SendCmd("AT+CMGF=1\r\n","OK"))return 2; //文本模式
    else printf("短信文本模式设置成功!\r\n");
    return 0;
}
/*
函数功能：发送短信
函数参数：
          num:电话号码
          text:短信内容
函数返回值：0表示发送成功
*/
u8 SIM800C_SendNote(u8 *num,u8 *text,u16 len)
{
    char data[50];
    char send_buf[2];
    sprintf(data,"AT+CMGS=\"%s\"\r\n",num);
    if(SIM800C_SendCmd(data,">"))return 1; //设置发送的手机号
    USART_X_SendData(USART2,text,len);     //发送短信内容
    send_buf[0] = 0x1a;
    send_buf[1] = '\0';
    if(SIM800C_SendCmd(send_buf,"+CMGS"))return 2; //发送结束符号
    return 0;
}
/*
函数功能：NTP网络同步时间
*/
void SIM800C_NtpUpdate(void)
{  
   SIM800C_SendCmd("AT+SAPBR=3,1,\"Contype\",\"GPRS\"\r\n","OK");//配置承载场景1
   SIM800C_SendCmd("AT+SAPBR=3,1,\"APN\",\"CMNET\"\r\n","OK");
   SIM800C_SendCmd("AT+SAPBR=1,1\r\n","OK");                     //激活一个GPRS上下文
   DelayMs(5);
   SIM800C_SendCmd("AT+CNTPCID=1\r\n","OK");                     //设置CNTP使用的CID
   SIM800C_SendCmd("AT+CNTP=\"202.120.2.101\",32\r\n","OK");     //设置NTP服务器和本地时区(32时区 时间最准确)
   SIM800C_SendCmd("AT+CNTP\r\n","+CNTP: 1");                    //同步网络时间
   printf("同步网络时间:%s\r\n",USART2_RX_BUFF);
}
/*
函数功能：GPRS数据通信初始化
返 回 值： 0表示成功
*/
u8 SIM800C_GPRS_Init(void)
{
   SIM800C_SendCmd("AT+CIPCLOSE=1\r\n","CLOSE OK"); //关闭连接
   SIM800C_SendCmd("AT+CIPSHUT\r\n","SHUT OK");   //关闭移动场景 
   if(SIM800C_SendCmd("AT+CGCLASS=\"B\"\r\n","OK"))return 1;        //设置GPRS移动台类别为B,支持包交换和数据交换 
   if(SIM800C_SendCmd("AT+CGDCONT=1,\"IP\",\"CMNET\"\r\n","OK"))return 2;//设置PDP上下文,互联网接协议,接入点等信息
   if(SIM800C_SendCmd("AT+CGATT=1\r\n","OK"))return 3;          //附着GPRS业务
   if(SIM800C_SendCmd("AT+CIPCSGP=1,\"CMNET\"\r\n","OK"))return 4;    //设置为GPRS连接模式
   if(SIM800C_SendCmd("AT+CIPHEAD=1\r\n","OK"))return 5;          //设置接收数据显示IP头(方便判断数据来源)
   return 0;
}
/*
函数功能: 连接TCP服务器
函数参数: 
        ipaddr:ip地址
        port:端口 
返 回 值: 0表示成功,其他值表示失败
*/
u8 SIM800C_Connect_TCP_Server(char *ipaddr,char *port)
{
   char cmd_buff[100];
   SIM800C_SendCmd("AT+CIPCLOSE=1\r\n","CLOSE OK"); //关闭连接
   SIM800C_SendCmd("AT+CIPSHUT\r\n","SHUT OK");   //关闭移动场景 
   sprintf(cmd_buff,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",\"%s\"\r\n",ipaddr,port);
   if(SIM800C_SendCmd(cmd_buff,"OK"))return 1;    //发起连接
   return 0;
}
/*
函数功能: TCP客户端模式下发送数据
返 回 值： 0表示成功,其他值表示失败
*/
u8 SIIM800C_TCP_SendData(u8 *data,u32 len)
{
   char send_buf[2];
  //准备发送数据
   if(SIM800C_SendCmd("AT+CIPSEND\r\n",">")==0)
   {
      //发送数据
      USART_X_SendData(USART2,data,len);
      //发送结束符号
      DelayMs(50);
      send_buf[0] = 0x1a;
      send_buf[1] = '\0';
      if(SIM800C_SendCmd(send_buf,"SEND OK"))return 2;
      else  return 0;
   }
   return 1;
}
/*
函数功能: 采用HTTP协议方式向OneNet服务器上报数据
函数参数：
        char *data_point：数据点的名称
        u32 data ：上传的数据
*/
char OneNet_HTTP_CMD[1024];
char OneNet_HTTP_BUFF[300];
#define ONENET_DEVICE_ID "529199894"
#define ONENET_API_KEY "GfYgLKD4UxsjgJqkXhEoYLhL6fE="
void OneNet_HTTP_DataUpdate(char *data_point,u32 data)
{
    //拼接数据
    snprintf(OneNet_HTTP_BUFF,sizeof(OneNet_HTTP_BUFF),
      "{\"datastreams\":[{\"id\":\"%s\",\"datapoints\":[{\"value\":%d}]}]}",data_point,data);
    //拼接数据
    snprintf(OneNet_HTTP_CMD,sizeof(OneNet_HTTP_CMD),
      "POST /devices/%s/datapoints HTTP/1.1\r\n" \
      "api-key:%s\r\n" \
      "Host:api.heclouds.com\r\n" \
      "Connection:close\r\n" \
      "Content-Length:%d\r\n" \
      "\r\n" \
      "%s",
      ONENET_DEVICE_ID,ONENET_API_KEY,strlen(OneNet_HTTP_BUFF),OneNet_HTTP_BUFF
    );
    printf("OneNet_HTTP_CMD=%s\r\n",OneNet_HTTP_CMD);
    printf("连接服务器的状态:%d\r\n",SIM800C_Connect_TCP_Server("183.230.40.33","80"));
    DelayMs(500);
    printf("数据发送的状态:%d\r\n",SIIM800C_TCP_SendData((u8*)OneNet_HTTP_CMD,strlen(OneNet_HTTP_CMD)));
}
/*
函数功能: 采用HTTP协议方式向OneNet服务器上报GPS经纬度信息
函数参数：
        char *data_point：数据点的名称
        double Longitude,double latitude：上传的经纬度数据
*/
void OneNet_HTTP_GPS_DataUpdate(char *data_point,double Longitude,double latitude)
{
    //拼接数据
    snprintf(OneNet_HTTP_BUFF,sizeof(OneNet_HTTP_BUFF),
      "{\"datastreams\":[{\"id\":\"%s\",\"datapoints\":[{\"value\":{\"lon\":%lf,\"lat\":%lf}}]}]}",
       data_point,Longitude,latitude);
    //拼接数据
    snprintf(OneNet_HTTP_CMD,sizeof(OneNet_HTTP_CMD),
      "POST /devices/%s/datapoints HTTP/1.1\r\n" \
      "api-key:%s\r\n" \
      "Host:api.heclouds.com\r\n" \
      "Connection:close\r\n" \
      "Content-Length:%d\r\n" \
      "\r\n" \
      "%s",
      ONENET_DEVICE_ID,ONENET_API_KEY,strlen(OneNet_HTTP_BUFF),OneNet_HTTP_BUFF
    );
    printf("GPS_OneNet_HTTP_CMD=%s\r\n",OneNet_HTTP_CMD);
    printf("连接服务器的状态:%d\r\n",SIM800C_Connect_TCP_Server("183.230.40.33","80"));
    DelayMs(500);
    printf("数据发送的状态:%d\r\n",SIIM800C_TCP_SendData((u8*)OneNet_HTTP_CMD,strlen(OneNet_HTTP_CMD)));
}

四、创建应用

发布的链接:  https://open.iot.10086.cn/iotbox/appsquare/appview?openid=6b5f9941b4d0464671fa1bb6cd3511dc

image.png

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云消息队列 MQ
数据采集
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关键词：
协议云消息队列 MQ
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消息中间件 监控 物联网
MQTT协议对接及RabbitMQ的使用记录
通过合理对接MQTT协议并利用RabbitMQ的强大功能，可以构建一个高效、可靠的消息通信系统。无论是物联网设备间的通信还是微服务架构下的服务间消息传递，MQTT和RabbitMQ的组合都提供了一个强有力的解决方案。在实际应用中，应根据具体需求和环境进行适当的配置和优化，以发挥出这两个技术的最大效能。
蓝易云
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EMQ
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4月前
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传感器 人工智能 安全
EMQX 与 MQTT: AI 大模型时代的分布式数据中枢
在以数据为核心的 AI 时代，基于 MQTT 协议的消息服务器 EMQX 能帮助企业更好的利用人工智能和机器学习模型，是智能化系统中核心的数据基础软件。
EMQ
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土木林森
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3月前
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物联网 C# 智能硬件
智能家居新篇章：WPF与物联网的智慧碰撞——通过MQTT协议连接与控制智能设备，打造现代科技生活的完美体验
【8月更文挑战第31天】物联网（IoT）技术的发展使智能家居设备成为现代家庭的一部分。通过物联网，家用电器和传感器可以互联互通，实现远程控制和状态监测等功能。本文将探讨如何在Windows Presentation Foundation（WPF）应用中集成物联网技术，通过具体示例代码展示其实现过程。文章首先介绍了MQTT协议及其在智能家居中的应用，并详细描述了使用Wi-Fi连接方式的原因。随后，通过安装Paho MQTT客户端库并创建MQTT客户端实例，演示了如何编写一个简单的WPF应用程序来控制智能灯泡。
土木林森
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土木林森
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3月前
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物联网 网络性能优化 Python
"掌握MQTT协议，开启物联网通信新篇章——揭秘轻量级消息传输背后的力量！"
【8月更文挑战第21天】MQTT是一种轻量级的消息传输协议，以其低功耗、低带宽的特点在物联网和移动应用领域广泛应用。基于发布/订阅模型，MQTT支持三种服务质量级别，非常适合受限网络环境。本文详细阐述了MQTT的工作原理及特点，并提供了使用Python `paho-mqtt`库实现的发布与订阅示例代码，帮助读者快速掌握MQTT的应用技巧。
土木林森
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三分钟热度的鱼
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4月前
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消息中间件 监控 物联网
消息队列 MQ使用问题之如何获取和处理消息堆积数据
消息队列（MQ）是一种用于异步通信和解耦的应用程序间消息传递的服务，广泛应用于分布式系统中。针对不同的MQ产品，如阿里云的RocketMQ、RabbitMQ等，它们在实现上述场景时可能会有不同的特性和优势，比如RocketMQ强调高吞吐量、低延迟和高可用性，适合大规模分布式系统；而RabbitMQ则以其灵活的路由规则和丰富的协议支持受到青睐。下面是一些常见的消息队列MQ产品的使用场景合集，这些场景涵盖了多种行业和业务需求。
三分钟热度的鱼
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mikechen的互联网架构
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6天前
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消息中间件 存储 Kafka
MQ 消息队列核心原理，12 条最全面总结！
本文总结了消息队列的12个核心原理，涵盖消息顺序性、ACK机制、持久化及高可用性等内容。关注【mikechen的互联网架构】，10年+BAT架构经验倾囊相授。
mikechen的互联网架构
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开发者评测
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10天前
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消息中间件
解决方案 | 云消息队列RabbitMQ实践获奖名单公布！
云消息队列RabbitMQ实践获奖名单公布！
开发者评测
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