- 什么是MQTT协议？
- MQTT如何工作？
- Eclipse Mosquitto经纪人
- 所需组件
- Eclipse MQTT测试电路-示意图
- 对ESP8266进行编程以与代理建立通信
- 使用Arduino使用ESP8266测试MQTT
在过去的几年中，物联网（IoT）设备已成为我们日常生活中不可分割的一部分。从智能家居，智能灯泡到智能电器；创作者和开发人员正在将这项技术结合起来，以创建一个连接设备的网络，这使我们的日常生活更加令人兴奋。由于易于沟通，所有这些都成为可能。设备之间有许多可能的通信方式，但是在商业和爱好产品中，通常使用的单个协议是消息队列遥测传输（MQTT）。我们之前使用Arduino和Google Assistant构建了语音控制FM收音机，该收音机利用MQTT与NodeMCU板进行通信。请检查一下是否听起来很有趣。
在此项目中，我们将使用免费且流行的Eclipse MQTT代理，并学习如何将IoT设备（在我们的示例中是NodeMCU模块）连接到MQTT代理，以及如何在MQTT代理和NodeMCU之间传输数据。
什么是MQTT协议？
在继续进行之前，最好对MQTT（消息队列遥测传输） 协议有一个清晰的了解。它是一种轻量级消息传递协议，它使用发布/订阅方法并在多个设备之间转换消息。使用MQTT协议，我们还可以发送/接收数据并控制各种输出设备，例如读取传感器数据等。它是在TCP之上开发的，因此它比类似协议（例如HTTP）要快。除此之外，与其他协议相比，它还具有许多其他优点，例如，它非常轻便，因此它不会消耗过多的内存，它可以以非常小的网络带宽工作，此外，它还内置了强大的安全协议。这些功能使其适用于许多应用。
MQTT如何工作？
为了了解MQTT协议的工作原理，我们只需要了解三件事。上图显示了这一点。另外，我们在文章下面对此进行了解释。
MQTT客户端：
一个MQTT客户端是任何设备（它可以是微控制器或服务器）运行MQTT功能和连通与中央服务器，其被称为“代理”。代理处理连接的客户端之间的数据通信。
MQTT发布者：
当客户想要发送任何信息时，该客户被称为“发布者”。发布者将发布有关特定主题的信息。“主题”是我们可以发布/订阅消息的路径。然后，代理将用户发布的信息发送给已订阅该特定主题的客户端（也称为Subscriber）。
MQTT订户：
该 MQTT订户 订阅的主题上的 MQTT 经纪人读取由经纪人发来的消息。
Eclipse Mosquitto经纪人
Eclipse Mosquitto是一个开源MQTT代理，它轻量级，适合在IoT设备上进行通信。的MQTT协议提供了一种使用发布/订阅模型传送信息的轻量方法。如果您想了解更多有关该主题的信息，可以访问蚊子官方网站。
设置Eclipse Mosquitto代理：
为了与经纪人建立联系，我们需要先进行设置。在此项目中，Android应用程序用于通过Broker发布和订阅信息。以下步骤将使您更好地了解设置过程。
第1步：
首先，下载Google Play商店/ App Store中提供的所有“ MQTT客户端”应用程序并进行安装。在该项目中，使用了名为“ MQTT客户端”的应用程序，其外观类似于下图所示。
第2步：
单击“ +”号以列出应用程序中的其他选项，我们将在其中添加新的代理。单击该按钮后，将出现如下所示的新屏幕。
步骤3：
此后，经纪人的详细信息需要填写在必填字段中。首先，单击应用程序中显示的“已启用”选项。在该项目中，使用了 Eclipse MQTT代理，下面给出了要填充的详细信息：
昵称：提供您的偏好名称
主持人： mqtt.eclipse.org
港口： 1883年
客户ID：提供您的偏好ID
以上细节需要填写在各自的字段中。所有其他字段不是必需的，可以保留为空白。成功完成后，单击保存按钮以保存代理详细信息。
完成后，Android应用程序设置过程结束，现在我们可以继续进行硬件方面的介绍。
所需组件
所需部件的完整列表如下所述。由于此电路很简单，因此您可以在当地的业余爱好商店中找到所有必要的零件。
- NodeMCU
- LED
- 面包板
- 连接线
- 编程电缆
Eclipse MQTT测试电路-示意图
基本MQTT项目的电路图如下所示：
对ESP8266进行编程以与代理建立通信
一个简单的Arduino代码可以处理MQTT代理与NodeMCU之间的所有必要通信。在本节中，我们将详细了解此功能的工作方式。
设置Arduino IDE并上传代码：
如果是第一次将代码上传到NodeMCU，则需要先设置Arduino IDE。为此，只需遵循以下简单说明即可。
首先，打开Arduino IDE，然后转到 File-> Preferences-> Settings 。
接下来，复制下面的URL，并将其粘贴到 “ Additional Board Manager URL ”字段中，然后单击“确定”。您可以查看下面的图片以了解我们是如何做到的。
链接：https：//arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
接下来，转到 工具>董事会>董事会经理 。在董事会的Manager窗口中，在搜索框中输入 ESP 8266，然后按Enter。然后从下拉列表中选择最新版本，然后单击安装。下图将给您一个清晰的主意。
最后，安装完成后，转到 工具->板->并选择NodeMCU 1.0（ESP-12E模块）。 现在，您可以使用Arduino IDE编程NodeMCU。完成设置Arduino IDE后，我们现在可以上传完整的代码。但是首先，请阅读整个代码的快速说明。
首先，我们已包括 “ESP8266WiFi.h” 使用ESP8266和 “PubSubClient.h” 为MQTT。
您可以在Arduino库中找到预构建的ESP8266库，但需要从与其关联的GitHub存储库中下载PubSubClient库。
#包括
然后，定义网络凭据，例如您的Wi-Fi用户名和密码。分别替换“ admin”和“ 12345678”的凭据。
const char * ssid =“ admin”; const char * password =“ 12345678”;
接下来，我们需要配置MQTT服务器。我们已在该项目中使用了Eclipse MQTT服务器，这就是为什么服务器地址指定为 “ mqtt.eclipse.org”的原因。 但是，如果您打算使用其他任何服务器，例如Mosquitto，Adafruit，则可以将其替换为您的特定服务器地址和端口号。
const char * mqtt_server =“ mqtt.eclipse.org”; const int mqtt_port = 1883;
接下来，为类 WiFiClient 和 PubSubClient 创建实例，这些实例将在整个程序中使用。
WiFiClient espClient; PubSubClient客户端（espClient）;
在 setup（） 部分中，我们首先调用 WiFi.begin（） ，调用此方法会将ESP连接到您的首选HotSpot。
WiFi.begin（ssid，密码）;
接下来，我们使用 WiFi.status（） 方法 检查网络连接是否成功 。 成功连接之后，将在串行监视器上以连接的网络的SSID打印一条消息。
而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）{delay（500）; Serial.println（“正在连接到WiFi..”）; } Serial.print（“已连接到WiFi：”）; Serial.println（WiFi.SSID（））;
现在，我们需要创建一个经纪人。为此，我们使用了 setServer 方法。此方法采用两个我们先前已预定义的参数。现在，如果要从服务器接收消息，则需要创建一个回调函数。为此，我们使用 setCallback（callback） 方法。
client.setServer（mqtt_server，mqtt_port）; client.setCallback（MQTTcallback）;
现在，我们使用了 connect（clientID） 函数来连接ESP8266 client。这里的clientID是客户端的名称，并且必须是唯一的。如果已连接，则可以在串行监视器内显示成功消息。
如果（client.connect（“ ESP8266”））{Serial.println（“ connected”）; }其他{Serial.print（“状态失败”）Serial.println（client.state（））; delay（2000）; }
接下来，我们调用 client.subscribe（） ，它是内置的MQTT函数，用于订阅特定主题。对于此项目，我们使用“ esp / test ”作为订户名称。
client.subscribe（“ esp / test”）;
现在，调用 MQTTcallback 函数以检查是否有任何更新的信息。如果有新数据可用，此功能将处理接收到的数据，并在串行监视器中显示一条消息，其中包含原始消息和接收消息的主题名称。
接下来，我们将消息转换为字符串，以便可以对其进行比较和检查是否有任何触发动作。在此项目中，使用MQTT命令打开/关闭LED，如下代码所示。
for（int i = 0; i <length; i ++）{消息=消息+（字符）有效载荷; } Serial.print（message）; if（message ==“ on”）{digitalWrite（LED，HIGH）; }
最后，发布有关该主题的信息。使用 client.publish（） 函数。在此项目中，将检查按钮状态，如果按下按钮，则会将消息发布到主题“ esp / test1 ”，如下所示。
if（digitalRead（D1）== 0））{client.publish（“ esp / test1”，“ ESP8266的Hello”）; } else; client.loop（）;
使用Arduino使用ESP8266测试MQTT
对于最终测试，我们将使用我们先前设置的Android应用程序。
打开MQTT客户端应用程序，并确保您的手机具有有效的Internet连接。另外，NodeMCU连接到的热点应具有活动的Internet连接。一切都连接到互联网后，我们将从ESP模块发送“ Hello from ESP8266”字符串，该字符串将反映在Android应用程序中，并会收到通知。接下来，我们将从Android应用程序发送一个字符串，这将打开连接到ESP8266 Node MCU板的LED。
步骤1 ：（订阅主题）：
单击我们先前配置的App上的Saved MQTT选项。它将弹出一个屏幕，提示您“订阅主题”。我们之前已将主题配置为“ esp / test1 ”。因此，在Android应用中，我们将编写“ esp / test1 ”。单击“订阅”，这样做将为您显示如下屏幕，该屏幕的内容将类似于特定主题的“未收到消息”。
现在，单击已连接到nodeMCU的“已连接”按钮。现在按照我们的代码，消息“ Hello from ESP8266 ”将发布到主题，屏幕上将显示一条通知，其中包含收到的消息，如下所示。
步骤2：发布到主题：
现在要发布在主题中，单击应用程序的向上箭头按钮，它将打开一个屏幕，如下所示。
现在，在“主题”字段中，写“ esp / test ”，在消息字段中，写“ on ”或“ off ”分别打开和关闭LED。例如，如果将“ on”发布到主题，则LED将打开，如果将“ off”发布到主题，则LED将关闭。
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