ESP32 连接到免费的公共 MQTT 服务器

MQTT 是轻量级的、灵活的物联网消息交换和数据传递协议，致力于为 IoT 开发人员实现灵活性与硬件/网络资源的平衡。

ESP32 是 ESP8266 的升级版本，除了Wi-Fi模块，该模块还包含蓝牙4.0模块。双核CPU工作频率为80至240 MHz，包含两个Wi-Fi和蓝牙模块以及各种输入和输出引脚， ESP32 是物联网项目的理想选择。

在此项目中我们将实现 ESP32 连接到 EMQX MQTT Cloud 运营和维护的 免费公共 MQTT 服务器，并使用 Arduino IDE 来对 ESP32 进行编程。 EMQX Cloud 是由 EMQ 推出的安全的 MQTT 物联网云服务平台，它提供一站式运维代管、独有隔离环境的 MQTT 5.0 接入服务。

所需物联网组件

• ESP32
• Arduino IDE
• MQTT 5.0 客户端工具 - MQTTX
• 部署在 EMQX Cloud 上的免费的公共 MQTT 服务器
  • Broker: broker-cn.emqx.io
  • TCP Port: 1883
  • Websocket Port: 8083

Arduino 配置

安装 ESP32 开发板

点击 工具 -> 开发板 -> 开发板管理 -> 搜索 ESP32 -> 点击安装

安装 PubSub client

项目 -> 加载库 -> 管理库... -> 搜索 PubSubClient -> 安装 PubSubClient by Nick O’Leary

ESP32 Pub/Sub 示意图

ESP32 代码编写

分步骤连接 MQTT

1. 首先我们将导入 WiFi 和 PubSubClient 库，ESP8266WiFi 库能够将 ESP32 连接到 Wi-Fi 网络，PubSubClient 库能使 ESP32 连接到 MQTT 服务器发布消息及订阅主题。

   #include <WiFi.h>
   #include <PubSubClient.h>
   

2. 设置 Wi-Fi 名称和密码，以及 MQTT 服务器连接地址和端口，并这是 topic 为 "esp32/test"

   // 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 = "esp32/test";
   const char *mqtt_username = "emqx";
   const char *mqtt_password = "public";
   const int mqtt_port = 1883;
   

3. 打开一个串行连接，以便于输出程序的结果并且连接到 Wi-Fi 网络

   // 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. 使用 PubSubClient 连接到公共 MQTT Broker。

   client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
   client.setCallback(callback);
   while (!client.connected()) {
       String client_id = "esp32-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);
       }
   }
   

5. MQTT 服务器连接成功后，ESP32 将向 MQTT 服务器 esp/test 发布消息和订阅 esp/test 主题消息。

   // publish and subscribe
   client.publish(topic, "Hi EMQX I'm ESP32 ^^");
   client.subscribe(topic);
   

6. 设置回调函数将主题名称打印到串行端口并打印从 esp32/test 主题接收的消息。

   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("-----------------------");
   }
   

完整代码

#include <WiFi.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 = "esp32/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 = "esp32-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, "Hi EMQX I'm ESP32 ^^");
 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();
}

运行和测试

1. 使用 Arduino 上传完整代码，并将 esp32 上电

2. 打开串口监视器，选择 115200 波特率，查看 ESP32 连接情况

   

3. 使用 MQTTX 客户端 连接到公共 MQTT 服务器, 并向 ESP32 发送消息

   

总结

至此，我们已成功使 ESP32 连接到 EMQX Cloud 提供的公共 MQTT 服务器。 在本项目中我们简单的将 ESP32 连接到 MQTT 服务器，这只是 ESP32 较为基础的能力之一，ESP32 其实还能与各类物联网传感器相连，并将传感器数据上报至 MQTT 服务器。

接下来，读者可访问 EMQ 提供的 MQTT 入门与进阶系列文章学习 MQTT 主题及通配符、保留消息、遗嘱消息等相关概念，探索 MQTT 的更多高级应用，开启 MQTT 应用及服务开发。