目的

MQTT是比較常用在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的通訊協(xié)議，這篇文章將使用 Arudino ESP32 作為MQTT客戶端進(jìn)行通訊使用演示。目前Arduino的MQTT客戶端庫中最常使用的是 PubSubClient ，所以本文也將以此進(jìn)行說明。

主頁：https://pubsubclient.knolleary.net/
項(xiàng)目地址：https://github.com/knolleary/pubsubclient
目前 PubSubClient 庫版本為 v2.8 ，主要基于 MQTT 3.1.1 ，不支持 MQTT 5.0 的新增特性，訂閱主題只支持 Qos 0 和 1。

This library provides a client for doing simple publish/subscribe messaging with a server that supports MQTT.

基礎(chǔ)說明

MQTT的一些基礎(chǔ)內(nèi)容可以參考下面文章：
《MQTT基礎(chǔ)入門與資料收集》
因?yàn)闇y試需要有 MQTT Broker（服務(wù)器） ，可以參考上面文章進(jìn)行啟動(dòng)，或者也可以申請(qǐng)一個(gè)免費(fèi)的在線的云服務(wù)使用。

PubSubClient 庫使用很簡單，主要就是分為下面幾步：

1. 聲明 PubSubClient 對(duì)象；
2. 因?yàn)镸QTT需要在TCP之上工作，所以需要給 PubSubClient 對(duì)象一個(gè)TCP對(duì)象；
3. 使用 setServer 方法設(shè)置MQTT服務(wù)器的地址和端口號(hào)；
4. 使用 setCallback 方法設(shè)置通訊消息回調(diào)函數(shù) void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length)（如果不需要訂閱消息則無需此步驟）；
5. 使用 connect 方法啟動(dòng)連接；
6. 使用 subscribe 方法訂閱主題或使用 publish 方法向某個(gè)主題發(fā)布消息；

上面步驟中 2、3、4 步順序并無要求，并且可以在第一步聲明對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)中直接傳入。

在使用 connect 方法進(jìn)行連接時(shí)可以選擇填入 Will Qos Will Retain Will Message cleanSession 信息（默認(rèn)為 0 0 0 1 ）。發(fā)送消息時(shí)可以選擇填入 retained （默認(rèn)為 false ）。

默認(rèn)情況下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都會(huì)依賴buffer，當(dāng)發(fā)送或者接收的消息比buffer可容納的空間（默認(rèn)256字節(jié)）大的時(shí)候?qū)?huì)忽略這條消息?？梢允褂?setBufferSize 方法來設(shè)置buffer大小。

上面的 publish 方法發(fā)送消息時(shí)會(huì)先將消息拷貝到緩存，這在大數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)效率并不好，可以先使用 beginPublish 方法啟動(dòng)傳輸，然后單次或多次使用 write 方法寫數(shù)據(jù)（也可以使用 print 等方法），最后使用 endPublish 完成本次消息發(fā)送，減少一次拷貝，效率上會(huì)高很多。

可以使用 setKeepAlive 方法來設(shè)置 Keep Alive 時(shí)間（默認(rèn)為15s）。

使用 disconnect 方法可以關(guān)閉連接，使用 connected 方法可以檢查是否連接。使用 unsubscribe 方法可以取消訂閱消息。

使用 state 方法可以獲得 PubSubClient 對(duì)象當(dāng)前的狀態(tài)，狀態(tài)定義如下：

// Possible values for client.state()
#define MQTT_CONNECTION_TIMEOUT     -4
#define MQTT_CONNECTION_LOST        -3
#define MQTT_CONNECT_FAILED         -2
#define MQTT_DISCONNECTED           -1
#define MQTT_CONNECTED               0
#define MQTT_CONNECT_BAD_PROTOCOL    1
#define MQTT_CONNECT_BAD_CLIENT_ID   2
#define MQTT_CONNECT_UNAVAILABLE     3
#define MQTT_CONNECT_BAD_CREDENTIALS 4
#define MQTT_CONNECT_UNAUTHORIZED    5

示例代碼

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>// WiFi相關(guān)配置信息
const char *wifi_ssid = "********";
const char *wifi_password = "********";// MQTT相關(guān)配置信息
const char *mqtt_broker_addr = "********"; // 服務(wù)器地址
const uint16_t mqtt_broker_port = 1883; // 服務(wù)端口號(hào)            
const char *mqtt_username = "********"; // 賬號(hào)（非必須）
const char *mqtt_password = "********"; // 密碼（非必須）
const uint16_t mqtt_client_buff_size = 4096; // 客戶端緩存大小（非必須）
String mqtt_client_id = "esp32_client"; // 客戶端ID
const char *mqtt_topic_pub = "esp32/test"; // 需要發(fā)布到的主題
const char *mqtt_topic_sub = "esp32/test"; // 需要訂閱的主題WiFiClient tcpClient;
PubSubClient mqttClient;// MQTT消息回調(diào)函數(shù)，該函數(shù)會(huì)在PubSubClient對(duì)象的loop方法中被調(diào)用
void mqtt_callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length)
{Serial.printf("Message arrived in topic %s, length %d\n", topic, length);Serial.print("Message:");for (int i = 0; i < length; i++){Serial.print((char)payload[i]);}Serial.println("\n----------------END----------------");
}void setup()
{Serial.begin(115200);Serial.println();// 連接網(wǎng)絡(luò)Serial.printf("\nConnecting to %s", wifi_ssid);WiFi.begin(wifi_ssid, wifi_password);while (WiFi.status() != WL_CONNECTED){delay(500);Serial.print(".");}Serial.println("ok.");Serial.print("IP address: ");Serial.println(WiFi.localIP());// 設(shè)置MQTT客戶端mqttClient.setClient(tcpClient);mqttClient.setServer(mqtt_broker_addr, mqtt_broker_port);mqttClient.setBufferSize(mqtt_client_buff_size);mqttClient.setCallback(mqtt_callback);
}unsigned long previousConnectMillis = 0; // 毫秒時(shí)間記錄
const long intervalConnectMillis = 5000; // 時(shí)間間隔
unsigned long previousPublishMillis = 0; // 毫秒時(shí)間記錄
const long intervalPublishMillis = 5000; // 時(shí)間間隔void loop()
{unsigned long currentMillis = millis(); // 讀取當(dāng)前時(shí)間// 連接MQTT服務(wù)器if (!mqttClient.connected()) // 如果未連接{if (currentMillis - previousConnectMillis > intervalConnectMillis){previousConnectMillis = currentMillis;mqtt_client_id += String(WiFi.macAddress()); // 每個(gè)客戶端需要有唯一的ID，不然上線時(shí)會(huì)把其他相同ID的客戶端踢下線if (mqttClient.connect(mqtt_client_id.c_str())) // 嘗試連接服務(wù)器// if (mqttClient.connect(mqtt_client_id.c_str(), mqtt_username, mqtt_password)){mqttClient.publish(mqtt_topic_pub, "hello mqtt!"); // 連接成功后可以發(fā)送消息mqttClient.subscribe(mqtt_topic_sub); // 連接成功后可以訂閱主題}}}// 定期發(fā)送消息if (mqttClient.connected()){if (currentMillis - previousPublishMillis >= intervalPublishMillis) // 如果和前次時(shí)間大于等于時(shí)間間隔{previousPublishMillis = currentMillis;mqttClient.publish(mqtt_topic_pub, "naisu 233~~~");}}// 處理MQTT事務(wù)mqttClient.loop();
}

上面代碼示例演示的是非加密的mqtt，實(shí)際業(yè)務(wù)中更多的可能會(huì)使用加密的mqtts，這個(gè)時(shí)候TCP客戶端就需要使用 #include <WiFiClientSecure.h> 庫中的 WiFiClientSecure 對(duì)象了。TCP客戶端需要使用 setCACert 或者 getFingerprintSHA256 等方法設(shè)置證書或者指紋，另外可能需要從NTP服務(wù)器獲取時(shí)間。（ WiFiClientSecure對(duì)象可以使用 setInsecure 方法，可以不用管證書這些，測試使用沒問題，實(shí)際使用中可能會(huì)有安全風(fēng)險(xiǎn)）

總結(jié)

MQTT作為客戶端使用本身比較簡單，PubSubClient用起來也非常簡單，基本上一般的使用有上面內(nèi)容就夠了。