代码收藏家技术教程 2023-08-13

物联网环境中MQTT协议的应用及代码实现解析（一）

MQTT协议全称是Message Queuing Telemetry Transport，翻译过来就是消息队列遥测传输协议，它是物联网常用的应用层协议，运行在TCP/IP中的应用层中，依赖TCP协议，因此它具有非常高的可靠性，同时它是基于TCP协议的<客户端-服务器>模型发布/订阅主题消息的轻量级协议，也是我们常说的发送与接收数据。

一、使用单片机环境实现MQTT协议数据上传

以下是使用STM32F103单片机链接W5500芯片链接到网络上，通过MQTT协议与mqtt.laobai.net的MQTT服务器的"laobai_topic001"主题发送一串文本为"TEST001"的消息的代码示例和详尽的代码注释和编程说明：

#include "stm32f10x.h"
#include "w5500.h"
#include "mqtt.h"

// 定义W5500的IP、端口等详细信息
#define W5500_IP        "192.168.1.100"   // W5500的IP地址
#define W5500_GW        "192.168.1.1"     // 网关的IP地址
#define W5500_SUBNET    "255.255.255.0"   // 子网掩码
#define W5500_DNS       "8.8.8.8"         // DNS服务器的IP地址
#define W5500_MAC       {0x00, 0x08, 0xDC, 0x01, 0x02, 0x03}   // W5500的MAC地址
#define W5500_PORT      5000              // W5500的端口号

// 定义MQTT服务器的详细信息
#define MQTT_SERVER     "mqtt.laobai.net"  // MQTT服务器地址
#define MQTT_PORT       1883               // MQTT服务器端口号

// 定义要发送的消息
#define MQTT_TOPIC      "laobai_topic001"  // MQTT主题
#define MQTT_MESSAGE    "TEST001"          // 要发送的消息

// 初始化W5500芯片
void W5500_Init(void) {
    uint8_t mac[6] = W5500_MAC;
    uint8_t ip[4] = {0};
    uint8_t gw[4] = W5500_GW;
    uint8_t sn[4] = W5500_SUBNET;
    uint8_t dns[4] = W5500_DNS;

    // 初始化W5500芯片
    W5500_InitSPI();     // 初始化SPI接口
    W5500_InitGPIO();    // 初始化GPIO
    W5500_InitPHY();     // 初始化PHY
    W5500_InitCommonReg(mac, ip, gw, sn, dns);   // 初始化W5500的常规寄存器
}

// 连接到MQTT服务器
void MQTT_Connect(void) {
    uint8_t server_ip[4] = {0};
    uint16_t server_port = MQTT_PORT;

    // 解析MQTT服务器的IP地址
    DNS_GetIP(MQTT_SERVER, server_ip);
    
    // 连接到MQTT服务器
    MQTT_ConnectTCP(server_ip, server_port);
    
    // 设置MQTT连接的用户名和密码（如果需要）
    MQTT_SetConnectUsername("username");
    MQTT_SetConnectPassword("password");
    
    // 设置MQTT连接的客户端ID
    MQTT_SetConnectClientID("client1");
    
    // 订阅主题
    MQTT_SubscribeTopic(MQTT_TOPIC);
    
    // 发布消息
    MQTT_PublishMessage(MQTT_TOPIC, MQTT_MESSAGE);
    
    // 断开MQTT连接
    MQTT_Disconnect();
}

int main(void) {
    // 初始化W5500芯片
    W5500_Init();
    
    // 连接到MQTT服务器
    MQTT_Connect();
    
    while(1) {
        // 处理MQTT消息的接收和发送
        MQTT_Process();
    }
}

上述代码中，使用了名为"W5500"的库来操作W5500芯片，"mqtt"库来实现MQTT协议。

首先，在W5500_Init函数中，根据具体的网络设置，初始化了W5500芯片的IP、MAC地址、网关、子网掩码和DNS服务器等参数。

接下来，在MQTT_Connect函数中，通过调用DNS_GetIP函数，将MQTT服务器的域名解析为IP地址，然后调用MQTT_ConnectTCP函数连接到MQTT服务器，并进行相关配置（如用户名、密码和客户端ID）。

然后，调用MQTT_SubscribeTopic函数订阅主题，并调用MQTT_PublishMessage函数发布消息。

最后，在主函数中，先初始化W5500芯片，然后调用MQTT_Connect函数连接到MQTT服务器，并在循环中调用MQTT_Process函数来处理MQTT消息的接收和发送。

请注意，上述代码仅为示例，具体的实现可能需要根据实际情况进行调整和修改。此外，还需要根据具体的硬件平台和开发环境，包括使用的开发板、编译器等进行适配和配置。