ESP32+idf开发之WIFI通信入门（4）MQTT通信

rocket_iot

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分类专栏： ESP32+idf开发文章标签：物联网嵌入式硬件网络

于 2023-03-25 22:55:04 首次发布

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ESP32+idf开发之WIFI通信入门（4）MQTT通信

一、实现功能：

1、esp32作为MQTT客户端定时每隔2秒向MQTT服务端发布消息：

topic：heartbeat

payload：client1 is online！

2、esp32作为MQTT客户端订阅主题为“/control”,接收该主题的消息payload并打印。

二、MQTT概述：

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的轻量级协议，该协议构建于TCP/IP协议之上，MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。MQTT协议是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。它是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛，作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

MQTT有三种消息发布服务质量：

“至多一次”，消息发布完全依赖底层TCP/IP网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。这一种方式主要普通APP的推送，倘若你的智能设备在消息推送时未联网，推送过去没收到，再次联网也就收不到了。

“至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。

“只有一次”，确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别。在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送，确保用户收到且只会收到一次。

实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

（1）topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）；

（2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

MQTT服务器可用免费共享的，也可自行搭建，本测试采用的在云服务器上自行搭建EMQX服务器（https://www.emqx.io/zh/downloads）

三、步骤：

1、复制wifi连接的组件代码到工程的自定义组件（components）中，进入vscode创建示例空项目，打开命令终端：

mkdir components

cp -r D:\Espressif\frameworks\esp-idf-v4.4.1\examples\common_components\protocol_examples_common .\components

2、配置wifi连接设置，打开终端命令界面输入idf.py menuconfig,进入到Example Connection Configuration界面对热点信息的ssid和password等配置。

3、在main.c中编写实现以上功能的代码：

#include <esp_log.h>
#include <esp_system.h>
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>

#include <nvs_flash.h>
#include <esp_netif.h>
#include <esp_event.h>
#include <protocol_examples_common.h>
#include <mqtt_client.h>

static char *TAG = "mqtt_client";

static esp_mqtt_client_handle_t mqttclient;
static bool connect_flag = false; // 定义一个连接上mqtt服务器的flag

// mqtt的状态机事件处理函数
static void mqtt_event_handler(void *args, esp_event_base_t base, int32_t id, void *event_data)
{
    esp_mqtt_event_t *client_event = event_data;
    esp_mqtt_event_id_t client_id = id;

    switch (client_id)
    {
    case MQTT_EVENT_CONNECTED:
        ESP_LOGI(TAG, "connected to mqtt_server");
        connect_flag = true;
        esp_mqtt_client_subscribe(mqttclient, "control", 2); // 订阅一个/control的topic
        break;
    case MQTT_EVENT_DISCONNECTED:
        ESP_LOGI(TAG, "disconnected");
        connect_flag = false;
        break;
    case MQTT_EVENT_DATA:
    {
        char topic[128] = {};
        char data[512] = {};
        memcpy(topic, client_event->topic, client_event->topic_len);
        memcpy(data, client_event->data, client_event->data_len);
        printf("topic:%s\n", topic);
        printf("data:%s\n", data);
    }
    break;
    case MQTT_EVENT_ERROR:
        ESP_LOGI(TAG, "error");
        connect_flag = false;
        break;

    default:
        break;
    }
}
void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());

    ESP_ERROR_CHECK(example_connect());

    // mqtt服务器的配置信息（根据实际情况填写）
    esp_mqtt_client_config_t cfg = {
        .uri = "mqtt://XX.XX.XX.XX",
        .port = XX,
        .username = "XX",
        .password = "XX",
    };

    mqttclient = esp_mqtt_client_init(&cfg);

    //注册MQTT状态机事件处理回调函数
    esp_mqtt_client_register_event(mqttclient, MQTT_EVENT_ANY, mqtt_event_handler, NULL);

    esp_mqtt_client_start(mqttclient);

    while (1)
    {
        if (connect_flag == true)
        {
            char buff[512] = "client1 is online！";
            // 向mqtt服务器发布主题为/heartbeat/1，payload为buff的数据
            esp_mqtt_client_publish(mqttclient, "heartbeat", buff, strlen(buff), 2, 0); 
        }

        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));
    }
}