esp32 使用 mqtt 通信

本文介绍如何把 esp32 通过 mqtt 连接到腾讯云的 mqtt 服务端，同时如何通过 pc 客户端和手机客户端对 esp32 进行指令下发，并且控制 esp32 上的设备进行操作。

一、连接方式

二、服务部署

服务端是我在腾讯云的主机上部署的，使用的 mqtt 软件是 emqx 的免费版本，还是比较好用的，在 ubuntu 上直接安装就可以了。安装过程非常简单，可以看官方的安装指引。

服务配置

配置文件/etc/emqx/emqx.conf

node {
  name = "emqx@127.0.0.1"
  cookie = "emqxsecretcookie"
  data_dir = "/var/lib/emqx"
}

cluster {
  name = emqxcl
  discovery_strategy = manual
}

dashboard {
    listeners {
        http.bind = "127.0.0.1:18083"
        # http.bind = 18083
        # https.bind = 18084
        #https {
        #    ssl_options {
        #        certfile = "${EMQX_ETC_DIR}/certs/cert.pem"
        #        keyfile = "${EMQX_ETC_DIR}/certs/key.pem"
        #    }
        #}
    }
}

web 服务配置

这里有个比较奇异的操作，就是如果要把管理端通过 nginx 代理出来，需要把 emqx 的前端代码独立拷贝出来，配置为一个独立站点。对它的 api 代理到本地的 18083 端口。

ubuntu 上安装之后默认的 dashboard 前端代码在这里：/usr/lib/emqx/lib/emqx_dashboard-5.2.1/priv/www/

我拷贝到了这里：/hdata/www/emqx_dashboard/，然后再配置一个 web 站点出来，nginx 的配置如下。这样就可以在外网用域名直接访问服务端了。

server{
        listen 80 ;
        server_name mqtt.xxxx.cn;

    location / {
        root /hdata/www/emqx_dashboard/;
        index index.html;
    }
    location /api {
        proxy_pass                 http://127.0.0.1:18083;
        proxy_redirect             off;
        proxy_set_header           Host             $host;
        proxy_set_header           X-Real-IP        $remote_addr;
        proxy_set_header           X-Forwarded-For  $proxy_add_x_forwarded_for;

        }
}

访问效果如下：

访问连接控制

默认情况下，只要知道 mqtt 服务的 ip 地址和端口就可以直接连接上来。所以为了避免别人随意连接这里要启用连接鉴权。这里我配置了简单的用户名密码鉴权，给每个账户分配用户名和密码，客户端使用相应的用户名和密码就可以连接上来了。配置如下：

pc端连接测试

我使用的 mac，emqx 也提供了 mac 上的客户端，可以在这里下载mqttx。 界面如下：

三、esp 端代码开发

程序编写

1. 客户端库文件：umqtt.py，存放在 lib目录下。这个文件github 都有，搜索就可以拿到。
2. 测试文件：main.py，文件内容如下：

import network
import time
import urequests
import json
import utime
import math

from lib.umqtt import MQTTClient


def sub_cb(topic, msg): # 回调函数，收到服务器消息后会调用这个函数
    print(topic, msg)

def mqttconnect():
    client_id = "esp32_client_001"
    topic = "esp32/publish"   
    username = client_id
    password = "xxxxxx"
    server = "111.111.111.111"

    # 2. 创建mqt
    c = MQTTClient(client_id, server, 0, username, password)  # 建立一个MQTT客户端
    c.set_callback(sub_cb)  # 设置回调函数
    c.connect()  # 建立连接
    c.subscribe(topic)  # 监控ledctl这个通道，接收控制命令
    while True:
        c.check_msg()
        time.sleep(1)
    pass

if __name__ == "__main__":
    # 1. 联网
    connect()
    mqttconnect()
    pass
        

测试结果

手机端连接测试

手机端也有一个 mqtt 的客户端 app，测试的话可以直接使用：IoT OnOff，我是 iphone，直接在服务市场就可以下载使用了。 我在这个 app 中配置了一个开关按钮，可以控制给topic: "esp32/publish" 发送一个 on和off 的指令。 如图：

发送后接受的数据如下图：

四、总结

mqtt 协议较为简单而且效率也非常高，目前生态也比较成熟，从客户端到服务端的相关软件服务体系都是比较完善的。对于嵌入式开发还是比较友好的。

MQTT协议设计极简，​头部仅2字节，传输开销远低于HTTP（HTTP头部约8000字节），在低带宽、高延迟的网络中表现优异。其二进制编码特性（如Protocol Buffer）进一步压缩数据体积，序列化效率比JSON高3-10倍。 协议支持TLS加密传输和用户名/密码认证，可通过ClientID、IP地址实现访问控制（ACL）。生态方面：

​客户端覆盖广：从嵌入式设备（ESP8266、STM32）到X86平台均有成熟SDK ​服务端多样化：Mosquitto、EMQX等开源Broker，以及阿里云、AWS等商业方案 ​开发便捷：支持30+编程语言，提供Paho、MQTT.js等开源库

MQTT凭借轻量、可靠、灵活的特性，已成为物联网通信的事实标准。其成熟的生态和低开发门槛，尤其适合嵌入式设备在复杂网络环境中的高效通信需求。

所以玩起来还是挺好用的，可以做远程控制灯，控制电视，控制各种家电等等。你也可以来试试。