Arduino实现真正的物联网-通过MQTT服务器-两块板子远程通信
我在做竞赛项目的时候，在板子和板子远程交互上做的东西
百度上找到的东西也都是七零八碎的，
同时也希望我的博客能给大家一点微薄的帮助
PS.我也是第一次写博客 用词不当之处还希望大家见谅和指出
准备工作
- Arduino ide的准备安装。
- ESP8266模块+UNO 或者 NodeMCU和WIFIduino（强烈推荐后两个，我用的是后两个 因为esp8266+板子 我是真没有搞懂）
- 搭建自己的MQTT服务器
- 准备两个库 PubSubclient 和 esp8266wifi
MQTT服务器的介绍
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。
MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。
而对于Arduino来说——只需要简单的发布消息和接收消息——是再好不过的选择，而且有现成的库文件，也不需要我们再去做很多其他工作。
MQTT服务器的搭建
我在Windows上搭建MQTT服务器的时候 一直遇到一个.dll文件缺失 所以我就转到Ubuntu上搭建服务器了。
个人推荐用EMQ这个软件来搭（管理台界面好看而且有中文）
自己电脑上搭服务器的缺点是，必须在同局域网下——即你的板子你的手机和你的电脑链接的是同一个WIFI——才能链接这个服务器，主要原因是你的电脑不具有公网IP没有办法在公网下访问，如果只是自己学东西建议是在自己的电脑上搭。
如果是要出产品 建议去租阿里的服务器（我是白嫖了朋友一个）
两个库文件
PubSubclient 这个库文件应该是对MQTT支持最完美的库文件
请到该github链接上下载或者官网
github下载链接: link.
官网下载链接: link.
这个库文件的详细说明请见该库文件的API文档
API文档: link.
而我们真正用到的 只是其中的一个示例：
ESP8266WIFI
该库可在我的github上找到：
下载链接: link.
接下来我会详细的解释这个例子，这个例子实现了最简单的发布信息和接受信息：
/*
基本的ESP8266 MQTT示例
该草图演示了pubsub库的组合功能
与ESP8266板/库。
它连接到MQTT服务器，然后：
- 每两秒向“outTopic”主题发布“hello world”
- 订阅“inTopic”主题，打印出任何消息
它接收。 NB - 它假设收到的有效载荷是非二进制的字符串
- 如果主题“inTopic”的第一个字符为1，则打开ESP Led，
否则关掉它
如果使用阻止丢失连接，它将重新连接到服务器
重新连接功能。有关如何使用，请参阅'mqtt_reconnect_nonblocking'示例
在不阻塞主循环的情况下实现相同的结果。
要安装ESP8266板，（使用Arduino 1.6.4+）：
- 在“文件 - >首选项 - >其他板卡管理器URL”下添加以下第三方板卡管理器：
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
- 打开“工具 - >板 - >板管理器”，然后单击ESP8266的安装“
- 在“工具 - >板”中选择您的ESP8266
这个是我用翻译把顶部注释翻译了
*/
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
const char* ssid = "........";//你要让板子链接的WiFi的名字
const char* password = "........";//该WiFi的密码
const char* mqtt_server = "broker.mqtt-dashboard.com";//你的服务器地址
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
long lastMsg = 0;
char msg[50];
int value = 0;
void setup_wifi() {
delay(10);
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(ssid);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
randomSeed(micros());
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}//链接WiFi
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
Serial.print("Message arrived [");
Serial.print(topic);
Serial.print("] ");
for (int i = 0; i < length; i++) {
Serial.print((char)payload[i]);
}//串口打印出收到的信息
Serial.println();
// 如果收到1作为第一个字符，则打开LED
if ((char)payload[0] == '1') {
digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW); // 这里他说接受的‘1’就打开灯 但是我在用的时候 接收到0才会打开 这一行的‘LOW’和下面的‘HIGH’应该换下位置，下面也说了 ESP-01是这样的
// but actually the LED is on; this is because
// it is active low on the ESP-01)
} else {
digitalWrite(BUILTIN_LED, HIGH); // Turn the LED off by making the voltage HIGH
}
}
void reconnect() {
// Loop until we're reconnected
while (!client.connected()) {
Serial.print("Attempting MQTT connection...");
// Create a random client ID
String clientId = "ESP8266Client-";//该板子的链接名称
clientId += String(random(0xffff), HEX);//产生一个随机数字 以免多块板子重名
//尝试连接
if (client.connect(clientId.c_str())) {
Serial.println("connected");
// 连接后，发布公告......
client.publish("outTopic", "hello world");//链接成功后 会发布这个主题和语句
// ......并订阅
client.subscribe("inTopic");//这个是你让板子订阅的主题（接受该主题的消息）
} else {
Serial.print("failed, rc=");
Serial.print(client.state());
Serial.println(" try again in 5 seconds");
// 如果链接失败 等待五分钟重新链接
delay(5000);
}
}
}
void setup() {
pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT); // 将BUILTIN_LED引脚初始化为输出
Serial.begin(115200);
setup_wifi();
client.setServer(mqtt_server, 1883);//MQTT默认端口是1883
client.setCallback(callback);
}
void loop() {
if (!client.connected()) {
reconnect();
}
client.loop();
long now = millis();
if (now - lastMsg > 2000) {
lastMsg = now;
++value;
snprintf (msg, 50, "hello world #%ld", value);
Serial.print("Publish message: ");
Serial.println(msg);//串口打印，串口调试器可以看到的
client.publish("outTopic", msg);//接收该主题消息
}
}
手机调试软件——MyMQTT
该软件已经上架Google，没有条件的朋友 我把该软件上传了百度网盘 可以在该链接下下载
链接: link.
提取码：jdd8
下面来介绍该软件的简单使用
下面贴上的是我自己将发布和订阅分开的代码（待完善）
发布消息
/*
基本的ESP8266 MQTT示例
该草图演示了pubsub库的组合功能
与ESP8266板/库。
仅仅发布信息，以光敏电阻为例子
*/
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
const char* ssid = "***";//wifi名称
const char* password = "***";//wifi密码
const char* mqtt_server = "***";//服务器地址
const char* out_topic_name="***";//所发布主题的名称
const char* bolid_name="***";//该板的编号-名称
/**/
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
long lastMsg = 0;
char msg[50];
int value = 0;
void setup_wifi()
{
delay(10);
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(ssid);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".....");
}//链接wifi
randomSeed(micros());
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
void reconnect()
{
while (!client.connected()) {
Serial.print("Attempting MQTT connection...");
String clientId = bolid_name;
if (client.connect(clientId.c_str())) {
Serial.println("connected");
// 连接后，发布公告 Success
client.publish("out_topic_name", "Success!");
} else {
Serial.print("failed, rc=");
Serial.print(client.state());
Serial.println(" try again in 5 seconds");
delay(5000);
}
}
}//一直循环直到连接上服务器之后
void setup() {
Serial.begin(115200);//设置波特率
setup_wifi();
client.setServer(mqtt_server, 1883);
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(A0);//光敏读数
if (!client.connected()) {
reconnect();
}
client.loop();
snprintf (msg, 50, "%ld",sensorValue );
Serial.print("Publish message: ");
Serial.println(msg);//同时串口输出
client.publish("out_topic_name", msg);
delay(10000);
}
订阅消息
//接受信息 来控制灯泡的亮灭
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
const char* ssid = "***";
const char* password = "***";
const char* mqtt_server = "***";
const char* in_Topic_name="***";//所接收主题的名称
const char* bolid_name="***";//该板的名称-编号
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
char msg[50];
int light = 255;
void setup_wifi()
{ delay(10);
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(ssid);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print("....");
}
randomSeed(micros());
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}//链接wifi
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length)
{ int l=0;
int p=1;
Serial.print("Message arrived [");
Serial.print(topic);
Serial.print("]： ");
for (int i = length-1; i >=0; i--) {
l+=(int)((char)payload[i]-'0')*p;
Serial.print(l);//增加串口显示
p*=10;
}
Serial.println();
light=l;
}//传入信息改变light的值 1-亮 0-不亮
void reconnect() {
// Loop until we're reconnected
while (!client.connected()) {
Serial.print("Attempting MQTT connection...");
String clientId = "bolid_name";//该板子名称
// Attempt to connect
if (client.connect(clientId.c_str())) {
Serial.println("connected");
client.subscribe("in_Topic_name");//订阅主题
} else {
Serial.print("failed, rc=");
Serial.print(client.state());
Serial.println(" try again in 5 seconds");
// 等待五秒钟直到链接上
delay(5000);
}
}
}
void setup()
{ pinMode(D2, OUTPUT); //控制d2的灯泡
Serial.begin(115200);
setup_wifi();
client.setServer(mqtt_server, 1883);
client.setCallback(callback);
}
void loop()
{ if (!client.connected()) {
reconnect();
}//如果链接没有建立 那么重新连接
client.loop();
delay(500);
analogWrite(D2,light);
}
更多PubSubclien库的用法 详见上文的官方API文档，
基本就这样了。