基于STM32F746的MQTT实现

一.简述

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。标准MQTT协议包括连接，连接确认，发布消息，发布确认，发布收到，发布释放，发布完成，订阅主题，订阅确认，取消订阅，取消确认，心跳请求，心跳响应，断开连接。标准MQTT协议基于TCP的socket连接。

 

二.具体实现

1.报文帧格式

包括： 固定报头 + 可变报头 +有效载荷

固定报头:

 

可变报头：

包括：

协议名（00 04 ‘M’ ‘Q’ ‘T’ ‘T’）+协议级别（3.1.1版本尾0x04）+连接标志（0xC2）+保持连接（保持连接秒数， 2字节，一般120秒，即0x00 0x78）

连接标志包括：用户名标志，密码标志，遗嘱保留，遗嘱QoS，遗嘱标志，清除会话。

 

有效载荷：

 

2.连接

客户端和服务器的底层网络连接建立后，客户端需要发送的第一帧报文。

固定报头： 0x10 +长度（一般2字节，低位在前，见上面截图）

可变报头:00 04 4D 51 54 54 04 C0 00 78   或 00 04 4D 51 54 54 04 C2 00 78

有效载荷：客户端标识符长度+客户端标识符内容+用户名长度+用户名内容+密码长度+密码内容

例如：

10 25 00 04 4D 51 54 54 04 C0 00 78 00 09 35 34 34 39 34 32 32 36 37 00 06 32 37 35 35 39 35 00 06 31 32 33 34 35 36

其中客户端标识符长度9，内容 35 34 34 39 34 32 32 36 37

用户名长度6，内容 32 37 35 35 39 35

密码长度6，内容 31 32 33 34 35 36

 

 

3.取消/确认连接

确认连接：服务器返回 20 02 00 00  或 20 02 01 00  （受清理会话标志的影响）

断开连接：重复发送连接报文，或发送 E0 00 即表示客户端断开连接，服务器不响应。

 

4.客户端订阅主题

固定报头（2字节）+可变报头（2字节报文标识符）+有效载荷

有效载荷=主题名称（2字节的主题字符串长度+字符串内容）+服务质量要求（0，1，2）

示例:（订阅“abc”主题的消息）

82 08 00 0A 00 03 61 62 63 00

服务器订阅确认：

固定报头（2字节）+可变报头（2字节报文标识符）+有效载荷（1字节，0x00表示最大QoS0）

90 03 00 0A 00

 

5.客户端取消订阅

固定报头（2字节）+可变报头（2字节报文标识符）+有效载荷(长度+主题)

示例：（取消订阅“abc”主题的消息）

A2 07 00 0A 00 03 61 62 63

服务器取消订阅确认：

固定报头（2字节）+可变报头（2字节报文标识符）

B0 02 00 0A

 

6.客户端发布消息

客户端向服务端传输一个应用消息

固定报头+可变报头+有效载荷

DUP为重发标志，第一次发时置0。RETAIN为保留标志。

剩余长度=可变报头长度+有效载荷的长度。

可变报头=主题名（长度+主题内容）+报文标识符（QoS等级为1或2时才存在）

有效载荷：所发布消息的内容

示例：发布abc主题的内容：12345

30 0A 00 03 61 62 63 31 32 33 34 35

7.心跳请求/响应

客户端发送: C0 00

服务器响应: D0 00