mqtt协议怎么用？以MQTT3.1协议ESP8266连接阿里云物联网平台

电子发烧友 20220526

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）模式的轻量级通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大的优点在于可以以极少的代码和有限的带宽，为远程设备提供实时可靠的消息服务。做为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，MQTT在物联网、小型设备、移动应用等方面有广泛的应用。MQTT属于应用层协议。最新版本为MQTT v5.0标准。本次连接阿里云物联网平台主要以MQTT标准协议3.1版本为主。

1.注册阿里云账号，登陆云平台

1.1 搜索物联网平台，登录物联网平台

1.2. 选择公共实例，创建产品

设置产品信息

添加产品

每一个设备都有自己的三元组，单击设备名字，查看设备三组:设备三元组很重要，在后面登录阿里云平台需要用到。

添加产品功能

2.连接阿里云

2.1 编写ESP8266驱动程序，连接阿里云

//TCP+STA模式，连接服务器
#define WIFI_NAME     "WBYQ"  //wifi名
#define WIFI_PASSWORD "asdfghjkl23"//WiFi密码
#define SERVER_IP      "a1knXG89uwh.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"//服务器ip
#define SERVER_PORT   1883//端口号
while(1)
{
    stat=Esp8266_STA_TCPclinet_Init((u8 *)WIFI_NAME,(u8 *)WIFI_PASSWORD,(u8 *)SERVER_IP,SERVER_PORT);
	if(stat==0)break;
	Delay_Ms(500);
	printf("stat=%d\r\n",stat);
}
printf("服务器连接成功\r\n");

服务器ip和端口号设置参考阿里云在线文档

服务器IP格式:

${YourProductKey}.iot-as-mqtt.${YourRegionId}.aliyuncs.com:1883
${YourProductKey}为设备的ProductKey，上面讲到设备三元组已提到过。
${YourRegionId} 是区域代码,我这是属于华东2，区域代码:cn-shanghai
综上，服务器ip为 ”a1knXG89uwh.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com”

2.2 MQTT连续服务端

MQTT连接阿里云需要三个参数：客户端id、用户名、密码。
这三个参数填写可参考阿里云文档工具。

#define ClientID "STM32|securemode=3,signmethod=hmacsha1|"
#define Username "STM32&a17b5WKUY0S"
#define Password "ebff9579ed3e610228da8c035afc9636954c43bd"//密文
	while(1)
	{
		MQTT_Init();
		stat=MQTT_Connect(ClientID,Username,Password);
		if(stat==0)break;
		Delay_Ms(500);
		printf("正在连接....\r\n");
	}
	printf("阿里云连接成功\r\n");

2.3 客户端ID

根据阿里云文档介绍，clientId可自定义，一般我们直接使用三元组中的DeviceName代替；timestamp可不填。综上，mqttClientId： DS18B20|securemode=3,signmethod=hmacsha1|

2.4 用户名
用户名中deviceName用三元组中DeviceName代替；productKey用三元组中productKey代替。综上，mqttUsername: DS18B20&a1knXG89uwh

2.5 密码
密码生成我们可以直接使用阿里云提供的密码生成工具password工具

3.订阅消息和发布消息

3.1 订阅消息
将硬件采集到的数据上传到云端我们称之为发布消息；云端将数据下发给开发板称为订阅。
打开产品，查看产品详细信息，可以看到有订阅和发布接口。

#define SET_TOPIC  "/sys/a1knXG89uwh/DS18B20/thing/service/property/set"//订阅
#define POST_TOPIC "/sys/a1knXG89uwh/DS18B20/thing/event/property/post"//发布
stat=MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1);
if(stat)printf("订阅失败\r\n");
else printf("订阅成功\r\n");

4.发送心跳包

MQTT属于长连接，要想实现设备一直在线，就需要固定时给服务器发送心跳包，超过时间未发送则会被强制下线。

if(time>=5000)
{
    time=0;
    MQTT_SentHeart();//发送心跳包
}

5.主函数

while(1)
	{
        stat=Esp8266_STA_TCPclinet_Init((u8 *)WIFI_NAME,(u8 *)WIFI_PASSWORD,(u8 *)SERVER_IP,SERVER_PORT);
		if(stat==0)break;
		Delay_Ms(500);
		printf("stat=%d\r\n",stat);
	}
	printf("服务器连接成功\r\n");
	while(1)
	{
		MQTT_Init();
		stat=MQTT_Connect(ClientID,Username,Password);
		if(stat==0)break;
		Delay_Ms(500);
		printf("正在连接....\r\n");
	}
	printf("阿里云连接成功\r\n");
	stat=MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1);
	if(stat)printf("订阅失败\r\n");
	else printf("订阅成功\r\n");
	while(1)
	{
		if(usart3_flag)
		{
			usart3_cnt=0;
			usart3_flag=0;
		}
		Delay_Ms(1);
		time++;
		cnt++;
		if(time>=5000)
		{
			time=0;
			MQTT_SentHeart();//发送心跳包
		}
		if(cnt>=1000)
		{
			cnt=0;
			temp=DS18B20_GetTemp()*0.0625;
            sprintf(mqtt_message,"{"method":"thing.event.property.post","id":"0000000001"," params":{"RoomTemp":%.2f},"version":"1.0.0"}",temp);//温度
			MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
		}
	}

总结

MQTT 是一个客户端服务端架构的发布/订阅模式的消息传输协议。它的设计思想是轻巧、开放、简单、规范，因此易于实现。消耗资源少，在MQTT3.1标准协议中仅有14个报文。每个报文都分为固定报头、可变报头和有效载荷3部分。

14个报文如下：

关于MQTT每个报文详解查看MQTT3.1协议。

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