使用 STM32+ESP01S 连接 OneNet 云平台（理论）：MQTT 协议与代理的深入理解

原创已于 2025-03-21 21:24:11 修改

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#stm32 #嵌入式硬件 #单片机

于 2025-03-21 21:23:54 首次发布

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使用 STM32+ESP01S 连接 OneNet 云平台：MQTT 协议与代理的深入理解

引言

在物联网（IoT）时代，设备与云平台之间的通信需求日益增加。无论是智能家居中的温控设备，还是工业场景中的传感器网络，设备都需要将数据上传到云端，或从云端接收指令。MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）协议 因其轻量、高效和灵活的特点，成为物联网通信的首选方案。
在这里插入图片描述
然而在学习MQTT 协议在 STM32+ESP01S 设备与 OneNet 云平台通信中，设备端通过AT+MQTT指令已经成功将数据发布上传至云平台，但我对其中的发布、订阅和 代理（Broker） ，这三个核心概念，以及OneNet云平台在通信中担任的角色还是未能完全理解， MQTT协议和MQTT代理的区别和定义是什么。通过查找和收集资料，将带你们深入理解 MQTT 代理的角色和 OneNet 云平台的双重功能。

MQTT 协议基础

MQTT 是一种基于 发布-订阅模式 的通信协议，专为资源受限的设备和不稳定的网络设计。它通过一个中央服务器——MQTT 代理，实现消息的高效传递。以下是 MQTT 的三个关键概念：

1. 发布（Publish）

定义：客户端（如设备或应用）向 MQTT 代理发送消息的过程。
作用：将数据（如传感器读数）发送到特定的“主题”（Topic），主题就像消息的地址。
示例：STM32+ESP01S 设备发布温度数据到主题 $sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post。

2. 订阅（Subscribe）

定义：客户端向 MQTT 代理注册，表示对某个主题感兴趣，以便接收相关消息。
作用：接收来自代理的消息，例如设备订阅云平台的命令主题以接收控制指令。
示例：STM32+ESP01S 订阅主题 $sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set 以接收云端的属性设置命令。

3. 代理（Broker）

定义：MQTT 协议的核心组件，是一个负责接收、路由和分发消息的服务器。
作用：作为消息的“中转站”，解耦发布者和订阅者，支持大规模设备连接。
示例：OneNet 云平台提供的 MQTT 代理服务。

通过发布和订阅机制，MQTT 实现了设备与云平台之间的 双向通信。例如，在智能家居中，温度传感器发布数据到代理，智能空调订阅该数据并调整温度，代理则负责消息的传递。

不使用云平台时的 MQTT 代理搭建

如果不使用云平台，需要 自行搭建 MQTT 代理 来实现设备通信。

为什么需要自己搭建？

MQTT 协议依赖代理来协调消息的发布和订阅。没有代理，设备无法通过 MQTT 通信。自行搭建代理适合对通信有特殊需求或希望完全控制系统的场景。

常见代理软件

Mosquitto：轻量级开源代理，适合小型项目或嵌入式设备。
EMQ X：高性能代理，支持大规模连接，适用于企业应用。

搭建步骤

在本地服务器（如树莓派）或云服务器上安装代理软件（如 Mosquitto）。
配置代理的 IP 地址、端口和安全设置。
将 STM32+ESP01S 配置为连接到该代理，发布和订阅相应主题。

注意：自行搭建代理需要您负责服务器的维护、安全性和稳定性，增加了开发和运维的复杂度。

使用云服务的好处

使用云服务（如 OneNet 云平台）时，云端提供了一个 托管的 MQTT 代理，极大简化了通信流程。

云服务的作用

托管代理：OneNet 提供现成的 MQTT 代理服务，设备直接连接到云平台的服务器。
无需维护：云平台负责服务器的运维，您无需自己搭建或管理代理。

优势

简化部署：只需配置设备的连接参数（如 IP、端口、主题），即可实现通信。
高可用性：云平台提供负载均衡和冗余，确保通信稳定。
附加功能：如数据存储、设备管理和 API 接口，方便管理和分析数据。

在 STM32+ESP01S 项目中，使用 OneNet 可以让专注于设备端的开发，而无需操心通信基础设施。

OneNet 云平台的双重角色

在与 STM32+ESP01S 的通信中，OneNet 云平台不仅作为 MQTT 代理，还部分扮演了 MQTT 客户（Client） 的角色。

1. 作为 MQTT 代理

功能：接收设备发布的消息，并分发给订阅了相关主题的客户端。
示例：STM32 发布属性数据到 $sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post，OneNet 代理接收并路由这些消息。

2. 作为 MQTT 客户

功能：OneNet 订阅设备的属性主题，接收并处理设备上报的数据。
示例：OneNet 订阅 $sys/{pid}/{device-name}/thing/property/post，接收 STM32 的温度数据并存储到数据流中。
双向通信：OneNet 还可以通过发布消息到 $sys/{pid}/{device-name}/thing/property/set，控制设备。