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（基于NONS_SDK_v2.0）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）

提醒

阅读本教程时，如果有使用esp8266_nonos_sdk_v2.0.0的开发经验，会更轻松的使用本教程。如果遇到代码编译出错、烧写下载不行以及下载后出现异常的问题，请先参考其他资料再继续本文。

导入工程

本教程基于ESP8266 IDE 2.0，如果读者使用一样的环境，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。


esp8266连接ov7670_服务器

工程目录图。注意红色方块内的文件。

MQTT代码使用简析


esp8266连接ov7670_esp8266连接ov7670_02

user_main.c和inlcude目录下的mqtt_config.h。

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

注意 
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_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。


esp8266连接ov7670_#define_03

编译下载

Console窗口，如果输出


esp8266连接ov7670_服务器_04

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！）

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，仅供参考：


esp8266连接ov7670_#define_05

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。

SPI MODE选项可能要选DIO。详细细节参考这里。 
其他的ESP8266开发板一般则选择默认的QIO就行了。

上电测试

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 <WiFi名>, channel 6
dhcp client start...
STATION_IDLE
STATION_IDLE
ip:<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)
……

其中带尖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：


esp8266连接ov7670_esp8266连接ov7670_06

Connects页面也可以看到ESP8266的链接：


esp8266连接ov7670_esp8266连接ov7670_07

MQTT本地服务器搭建教程Windows版链接在后面。

注释掉下面这条语句，在user_init函数下。

MQTT_InitLWT(&mqttClient, "/lwt", "offline", 0, 0);
  • 1

原因是OneNET不支持MQTT协议的Will字段，否则可能连接不上。

其他

  • 【MQTT服务器】
  • 在Windows下搭建本地MQTT服务器教程
  • MQTT服务器Apollo下载地址：http://activemq.apache.org/apollo/download.html
  • 【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ESP8266端代码下载地址：
  • CSDN： 
  • 【ESP8266资料】
  • ESP8266官网资源

评论统一回复

上电乱码

4MB Flash（32Mbit Flash）。（评论区出现好几个这样的情况：第一次烧写后重启成功，之后重启芯片就不行的情况，如果有读者知道原因的希望告知下，谢谢。另，我估计绝对不是本教程的问题。）

user_init后串口被初始化为115200bps。

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:**:**:**)
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.flash.bin

0x00000

eagle.irom0text.bin

0x10000

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。

另外v2.0以下版本的SDK（不包括v2.0）eagle.irom0text.bin是烧写在0x40000，请自行参考其他资料。

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

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。MQTT_Connect函数部分源码：

void ICACHE_FLASH_ATTR
MQTT_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……
}

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 */

user_init函数初始化。

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