ESP8266 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。

ESP8266 提供了⼀套⾼度集成的 Wi-Fi SoC 解决⽅案,其低功耗、 紧凑设计和⾼稳定性可以满⾜⽤户的需求。ESP8266 拥有完整的且⾃成体系的 Wi-Fi ⽹络功能,既能够独⽴应⽤,也可以作为从机搭载于其他主机 MCU 运⾏。

在此项目中我们将实现 ESP8266 连接到 EMQ X MQTT Cloud 运营和维护的 免费公共 MQTT 服务器,并使用 Arduino IDE 来对 ESP8266 进行编程。 EMQ X 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

  • ESP8266
  • Arduino IDE
  • MQTT X: 优雅的跨平台 MQTT 5.0 客户端工具
  • 免费的公共 MQTT 服务器
    • Broker: broker.emqx.io
    • TCP Port: 1883
    • Websocket Port: 8083

ESP8266 Pub/Sub 示意图

project.png

ESP8266 代码编写

  1. 首先我们将导入 ESP8266WiFiPubSubClient 库,ESP8266WiFi 库能够将 ESP8266 连接到 Wi-Fi 网络,PubSubClient 库能使 ESP8266 连接到 MQTT 服务器发布消息及订阅主题。

    #include <ESP8266WiFi.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

    // 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. 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. 设置 MQTT 服务器,并编写回调函数,同时将连接信息打印到串口监视器上

    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);
        }
    }
    
    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 服务器连接成功后,ESP8266 将向 MQTT 服务器发布消息和订阅主题

    // publish and subscribe
    client.publish(topic, "hello emqx");
    client.subscribe(topic);
    
  6. 将主题名称打印到串行端口,然后打印收到消息的每个字节

    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. 完整代码

    #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();
    }
    

运行和测试

  1. 请使用 Arduino IDE 将完整代码上传到 ESP8266,并打开串口监视器

    esp_con.png

  2. 建立 MQTT X 客户端 与 MQTT 服务器的连接, 并向 ESP8266 发送消息

    mqttx_pub.png

  3. 在串口监视器查看 ESP8266 接收到的消息

    esp_msg.png

总结

至此,我们已成功使 ESP8266 连接到 EMQ X Cloud 提供的公共 MQTT 服务器。 在本项目中我们简单的将 ESP8266 连接到 MQTT 服务器,这只是 ESP8266 较为基础的能力之一,ESP8266 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。

接下来我们将会陆续发布更多关于物联网开发及 ESP8266 的相关文章,敬请关注。

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