【ESP8266】ESP8266的MQTT客户端搭建教程

前言

MQTT是IBM开发的一个即时通讯协议，面向M2M和物联网的连接，采用轻量级发布和订阅消息传输机制，并且有可能成为物联网的重要组成部分。

ESP8266是一款物美价廉的Wi-Fi芯片，集成Tensilica L106 钻石系列的32 位处理器和片上SRAM，多达17 个GPIO口，并拥有IIC、IIS、UART、PWM、IR遥控等片上资源。

ESP8266还提供官方的软件开发开发包（SDK），目前最新版本是「ESP8266 NONOS SDK V2.0.0」。

这篇文章主要讲解如何使用ESP8266作为MQTT客户端，并连上在本地电脑搭建的MQTT服务器。

开发环境

首先简单说明一下博主的开发环境：

• ESP8266开发环境：ESP8266 IDE 2.0
• ESP8266 SDK版本：esp8266_nonos_sdk_v2.0.0_16_08_10_0
• MQTT服务器：Apollo 1.7.1（本地搭建）
• 操作系统：64位 Win10系统
• ESP8266开发板：NodeMCU（4MB Flash）

导入工程

如果读者和博主使用的开发环境一样，那么步骤1~4就好理解了，不是的话直接看图片和步骤5：
1. 在IDE环境中通过「File」->「Import」；
2. 弹窗中选择「C/C++」->「Existing Code as Makefile project」；
3. 下一步「Browse…」，编译器选择「Cygwin GCC」；
4. 之后导入的工程目录如上图，其中给「dirver_lib」文件下面的Makeflie添加bak后缀或删除掉，免得编译通不过。
5. 从「example」文件夹中拷贝esp_mqtt_proj文件夹到主目录，点击编译按钮，如果成功就完成这一步骤了。

工程目录图

代码分析

示例工程中最重要的是这两个文件：user目录下的user_main.c和inlcude目录下的mqtt_config.h。

其中user_main.c不用说了，玩过ESP8266的朋友都知道这是放主代码的地方，其中user_init函数是SDK提供开发者放置初始化代码的地方。下面主要分析mqtt_config.h。

mqtt_config.h代码清单

#ifndef __MQTT_CONFIG_H__#define __MQTT_CONFIG_H__#define CFG_HOLDER  0x00FF55A4  /* Change this value to load default configurations */#define CFG_LOCATION    0x79    /* Please don't change or if you know what you doing */#define MQTT_SSL_ENABLE/*DEFAULT CONFIGURATIONS*/#define MQTT_HOST           "192.168.1.100" //or "mqtt.yourdomain.com"#define MQTT_PORT           1883#define MQTT_BUF_SIZE       1024#define MQTT_KEEPALIVE      120  /*second*/#define MQTT_CLIENT_ID      "DVES_%08X"#define MQTT_USER           "DVES_USER"#define MQTT_PASS           "DVES_PASS"#define STA_SSID "DVES_HOME"#define STA_PASS "yourpassword"#define STA_TYPE AUTH_WPA2_PSK#define MQTT_RECONNECT_TIMEOUT  5   /*second*/#define DEFAULT_SECURITY    0#define QUEUE_BUFFER_SIZE               2048#define PROTOCOL_NAMEv31    /*MQTT version 3.1 compatible with Mosquitto v0.15*///PROTOCOL_NAMEv311         /*MQTT version 3.11 compatible with https://eclipse.org/paho/clients/testing/*/#endif // __MQTT_CONFIG_H__

在这个文件中，有几个宏定义可能需要修改的
- MQTT_HOST，MQTT服务器地址
- MQTT_PORT，MQTT服务器端口
- MQTT_USER，MQTT服务器用户名
- MQTT_PASS，MQTT服务器密码
- STA_SSID，WI-FI帐号
- STA_PASS，WI-FI密码

还有一个最重要的宏定义——CFG_HOLDER，因为这个MQTT示例在ESP8266运行过一次后会把这些信息保存到FLASH中，如果要继续修改这些信息，记得要修改CFG_HOLDER这个宏定义，改成另一个数值即可。

CFG_HOLDER作的用是：在CFG_Load函数中，如果发现从FLASH读取出来的CFG_HOLDER数值和宏定义的不一样，则会更新这些信息，并保存到FLASH中。不修改CFG_HOLDER的话可能会发觉明明用户名和密码都正确但是就是连接不上去。

修改代码及测试

修改代码

根据上面分析，下面我们就可以修改示例代码：
1. 把STA_SSID和STA_PASS修改为自己的WiFI名和密码；
2. 修改MQTT_USER和MQTT_PASS为对应的MQTT服务器的用户名和密码，Apollo服务器默认是admin和password；
3. 修改MQTT_HOST和MQTT_PORT为MQTT服务器IP和PORT，目前是使用本地的MQTT服务器，所以是修改为自己电脑的IP和61613端口，PORT是整型值；
4. 根据MQTT服务器的协议不同，可能需要使用MQTT v3.1.1版本，所以把PROTOCOL_NAMEv31注释掉，使用PROTOCOL_NAMEv311。源码的PROTOCOL_NAMEv311前面没有#define，自己加上就行。
5. 最后，修改CFG_HOLDER，以让这些配置生效，直接给原来CFG_HOLDER定义的数值加1即可。

编译下载

编译，查看Console窗口，如果输出

那说明代码已经编译成功。另外要注意，ESP8266 SDK v2.0版本生成的eagle.irom0text.bin烧写起始地址是0x10000，而之前的版本烧写地址是0x40000；eagle.flash.bin还是0x00000。由于博主使用的是4MB Flash的ESP8266，所以也建议读者先确定手头的ESP8266是不是4MB Flash（即32Mbit Flash，注意单位！4MB=32Mbit，Flash一般是以bit计算！）

另外如果Problems窗口报Errors的，只要Console窗口编译通过，就可以不用管。

下载配置参考图片：

提醒：blank.bin和default.bin烧写一次就行，另外也要留意不同的Flash大小，blank.bin和default.bin烧写地址也不同。

上电测试

如果前面一切顺利，打开串口，设置波特率为115200，上电后前面的乱码不用管，之后串口打印信息如下，省略了一部分信息：

load …
default configuration
MQTT_InitConnection
MQTT_InitClient
WIFI_INIT

……（省略）

connected with [你的WiFi名], channel 6
dhcp client start…
STATION_IDLE
STATION_IDLE
ip:[WiFi分配给ESP8266的IP],mask:255.255.255.0,gw:[WiFi网关IP]
TCP: Connect to ip [MQTT服务器IP:PORT]
MQTT: Connected to broker [MQTT服务器IP:PORT]
MQTT: Sending, type: 1, id: 0000
TCP: Sent
TCP: data received 4 bytes
MQTT: Connected to [MQTT服务器IP:PORT]
MQTT: Connected
MQTT: queue subscribe, topic”/mqtt/topic/0”, id: 1
MQTT: queue subscribe, topic”/mqtt/topic/1”, id: 2
MQTT: queue subscribe, topic”/mqtt/topic/2”, id: 3
MQTT: queuing publish, length: 23, queue size(66/2048)
MQTT: queuing publish, length: 25, queue size(91/2048)
MQTT: queuing publish, length: 25, queue size(118/2048)
……

其中加粗带方括号的字段根据测试环境不同而不同。

同时看源码和串口信息可知，ESP8266向MQTT服务器订阅了三个主题，假设使用的是本地搭建的MQTT服务器，那么查看MQTT服务器后台就可以看到：

同时在后台的Connects页面也可以看到ESP8266的链接：

MQTT本地服务器搭建教程Windows版链接在后面。

另外博主已经用ESP8266的MQTT连接上了OneNET云，连接该云需要注释掉下面这条语句，在user_init函数下。

MQTT_InitLWT(&mqttClient, "/lwt", "offline", 0, 0);

原因是OneNET不支持，否则连接不上。

其他

• 【MQTT服务器】

  • 下载地址：http://activemq.apache.org/apollo/download.html
  • 在Windows下搭建本地的MQTT服务器教程：http://blog.csdn.net/yannanxiu/article/details/52703946

• 【ESP8266 IDE】由于上面提供的ESP8266 IDE下载链接已经失效，笔者这里自己上传了一个，供大家下载：
  链接: https://pan.baidu.com/s/1c2tBHW8
  密码: qyjs

• 【示例代码】本博客示例代码下载地址：http://download.csdn.net/detail/u012163234/9687996

• 【ESP8266资料】ESP8266官网资源链接：http://espressif.com/zh-hans/products/hardware/esp8266ex/resources

评论统一回复

上电乱码

评论区很多朋友回复上电后打印乱码，我都不知道你们的乱码是怎样的？请确保已经修改了WiFi帐号和密码。

上电启动信息默认波特率是76800bps，进入user_init后串口被初始化为115200bps。

如果反复打印STATION_IDLE ，说明没有连上WiFi。

load …
default configuration
MQTT_InitConnection
MQTT_InitClient
WIFI_INIT

System started …
mode : sta(18:fe:34:a1:33:0e)
add if0
STATION_IDLE
STATION_IDLE
STATION_IDLE
scandone
no your_wifi_ssid found, reconnect after 1s
reconnect
STATION_IDLE
STATION_IDLE
STATION_IDLE
STATION_IDLE
scandone
no your_wifi_ssid found, reconnect after 1s
reconnect
STATION_IDLE
STATION_IDLE
STATION_IDLE
STATION_IDLE
STATION_IDLE
scandone
no your_wifi_ssid found, reconnect after 1s
reconnect
STATION_NO_AP_FOUND
scandone
STATION_IDLE
STATION_IDLE
STATION_IDLE
STATION_IDLE
scandone
no your_wifi_ssid found, reconnect after 1s

另外一定要注意：
ESP8266 SDK v2.0版本生成的文件烧写地址：

bin文件 烧写地址 eagle.irom0text.bin 0x10000 eagle.flash.bin 0x00000

烧写错误会导致芯片不断的重启！请仔细阅读「编译下载」小节。

安全连接

关于MQTT的安全连接，在配置文件中和这两个宏定义有关：

//第6行左右#define MQTT_SSL_ENABLE//第25行左右#define DEFAULT_SECURITY    0

其中我查看源码，宏定义MQTT_SSL_ENABLE是SSL连接的预编译，如果不定义MQTT_SSL_ENABLE则表示不支持SSL（最好看源码理解）。
DEFAULT_SECURITY是SSL是否使能，0为禁能，1为使能。

esp_mqtt_proj/mqtt/mqtt.c文件下的MQTT_Connect函数部分源码：

void ICACHE_FLASH_ATTRMQTT_Connect(MQTT_Client *mqttClient){    //省略……    if (mqttClient->security)    {    #ifdef MQTT_SSL_ENABLE        espconn_secure_connect(mqttClient->pCon);    #else        INFO("TCP: Do not support SSL\r\n");    #endif    }    else    {        espconn_connect(mqttClient->pCon);    }    //省略……}

其中mqttClient->security由DEFAULT_SECURITY赋值。在esp_mqtt_proj/modules/config.c的CFG_Load函数里。

sysCfg.security = DEFAULT_SECURITY; /* default non ssl */

最后会在user_init函数初始化

MQTT_InitConnection(&mqttClient, sysCfg.mqtt_host, sysCfg.mqtt_port, sysCfg.security);

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本文章最后编辑时间：2016年12月