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Arduinoを使用したESP8266のMQTTブローカーへの接続

Dekun Tao
Mar 14, 2024
MQTTプログラミング
Arduinoを使用したESP8266のMQTTブローカーへの接続

目次

MQTT は、IoTメッセージを交換し、データを配信するための軽量で柔軟なプロトコルです。IoT開発者のために、柔軟性とハードウェア/ネットワークリソースのバランスを実現することに専念しています。

ESP8266 は、高度に統合されたWi-Fi SoCソリューションを提供します。その低消費電力、コンパクトな設計、および高い安定性は、ユーザーの要件を満たすことができます。ESP8266には、独立して動作するか、または他のホストMCUのスレーブとして動作する完全かつ自己完結型のWi-Fiネットワーク機能があります。

このプロジェクトでは、Arduino IDEを使用してESP8266をプログラミングし、EMQX Cloudが運営・維持する無料の公開MQTTブローカーにESP8266を接続する方法を実装します。EMQX Cloudは、EMQが提供するセキュリティ付きMQTT IoTクラウドサービスプラットフォームです。一元化された運用保守代行と、ユニークな隔離環境を持つMQTT 5.0接続サービスを提供します。

必要なIoTコンポーネント

  • ESP8266
  • Arduino IDE
  • MQTTX: クロスプラットフォームMQTT 5.0クライアントツール
  • 無料の公開MQTTブローカー
    • ブローカー: broker.emqx.io
    • TCPポート: 1883
    • Websocketポート: 8083

ESP8266のPub/Sub

project.png

ソースコード

  1. まず、ライブラリESP8266WiFiとPubSubClientをインポートします。ESP8266WiFiライブラリはESP8266をWi-Fiネットワークに接続し、PubSubClientライブラリはESP8266がMQTTブローカーにメッセージを公開し、トピックを購読することを可能にします。

    #include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

  2. Wi-Fiの名前とパスワード、MQTTブローカーの接続アドレスとポートを設定します。

    // WiFi
const char *ssid = "mousse"; // Enter your WiFi name
const char *password = "qweqweqwe";  // Enter WiFi password

// MQTT Broker
const char *mqtt_broker = "broker.emqx.io";
const char *topic = "esp8266/test";
const char *mqtt_username = "emqx";
const char *mqtt_password = "public";
const int mqtt_port = 1883;

  3. プログラムの結果を出力し、Wi-Fiネットワークに接続するためのシリアル接続を開きます。

    // Set software serial baud to 115200;
Serial.begin(115200);
// connecting to a WiFi network
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.println("Connecting to WiFi..");
}

  4. MQTTブローカーを設定し、コールバック関数を書き、同時にシリアルモニターに接続情報を表示します。

    client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
client.setCallback(callback);
while (!client.connected()) {
    String client_id = "esp8266-client-";
    client_id += String(WiFi.macAddress());
    Serial.printf("The client %s connects to the public mqtt broker\n", client_id.c_str());
    if (client.connect(client_id.c_str(), mqtt_username, mqtt_password)) {
    } else {
        Serial.print("failed with state ");
        Serial.print(client.state());
        delay(2000);
    }
}

void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) {
    Serial.print("Message arrived in topic: ");
    Serial.println(topic);
    Serial.print("Message:");
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        Serial.print((char) payload[i]);
    }
    Serial.println();
    Serial.println("-----------------------");
}

  5. MQTTブローカーに正常に接続した後、ESP8266はメッセージを公開し、MQTTブローカーを購読します。

    // Publish and subscribe
client.publish(topic, "hello emqx");
client.subscribe(topic);

  6. シリアルポートにトピック名を表示し、受信したメッセージの各バイトを出力します。

    void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) {
    Serial.print("Message arrived in topic: ");
    Serial.println(topic);
    Serial.print("Message:");
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        Serial.print((char) payload[i]);
    }
    Serial.println();
    Serial.println("-----------------------");
}

  7. 完全なコード

    #include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// WiFi
const char *ssid = "mousse"; // Enter your WiFi name
const char *password = "qweqweqwe";  // Enter WiFi password

// MQTT Broker
const char *mqtt_broker = "broker.emqx.io";
const char *topic = "esp8266/test";
const char *mqtt_username = "emqx";
const char *mqtt_password = "public";
const int mqtt_port = 1883;

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup() {
  // Set software serial baud to 115200;
  Serial.begin(115200);
  // connecting to a WiFi network
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
      delay(500);
      Serial.println("Connecting to WiFi..");
  }
  Serial.println("Connected to the WiFi network");
  //connecting to a mqtt broker
  client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
  client.setCallback(callback);
  while (!client.connected()) {
      String client_id = "esp8266-client-";
      client_id += String(WiFi.macAddress());
      Serial.printf("The client %s connects to the public mqtt broker\n", client_id.c_str());
      if (client.connect(client_id.c_str(), mqtt_username, mqtt_password)) {
          Serial.println("Public emqx mqtt broker connected");
      } else {
          Serial.print("failed with state ");
          Serial.print(client.state());
          delay(2000);
      }
  }
  // publish and subscribe
  client.publish(topic, "hello emqx");
  client.subscribe(topic);
}

void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Message arrived in topic: ");
  Serial.println(topic);
  Serial.print("Message:");
  for (int i = 0; i < length; i++) {
      Serial.print((char) payload[i]);
  }
  Serial.println();
  Serial.println("-----------------------");
}

void loop() {
  client.loop();
}

実行とテスト

  1. Arduino IDEを使用してESP8266に完全なコードをアップロードし、シリアルモニターを開いてください。

    esp_con.png

  2. MQTTXクライアントとMQTTブローカーとの接続を確立し、ESP8266にメッセージを送信します。

    mqttx_pub.png

  3. シリアルモニターでESP8266が受信したメッセージを確認します。

    esp_msg.png

まとめ

これまでに、EMQX Cloudが提供する無料の公開MQTTブローカーにESP8266を接続することに成功しました。このプロジェクトでは、ESP8266をMQTTブローカーに接続しましたが、ESP8266はさまざまなIoTセンサーに接続し、センサーデータをMQTTブローカーに報告することも可能です。

次に、EMQが提供するMQTTプロトコルに関する簡単なガイドシリーズの記事で、MQTTプロトコルの特徴について学び、MQTTのより高度なアプリケーションを探求し、MQTTアプリケーションおよびサービス開発を始めることができます。

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Dekun Tao

Dekun Tao

EMQX Cloud Engineer, programming in Python and Rust.

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