基于Domoticz智能家居系统（十四）用ESP8266做MQTT客户端实验

用ESP8266做MQTT客户端

本文主要是以ESP8266对接Domoticz服务器，做MQTT的简单客户端连接验证实验，以便后面作为MQTT和nRF24的无线网关。
IDE使用Arduino。

一些前期的准备

首先，准备ESP8266模块，并安装Arduino IDE：

1. ESP8266模块可以在某宝上购买，选择这个模块的原因是，它自带了usb转串口芯片，本文中将会使用Arduino通过USB转串口的方式来直接烧录固件ROM；另外这个模块把引脚都引出来做成双排针接口，方便实验。某宝上大概有两类USB转串口芯片的ESP8266，一类是CH340芯片的，一类是CP2102芯片的，在价格上后者贵几块钱，性能上不知道有什么差别，笔者用的是后者；
2. 下载并安装Arduino IDE,之所以选择Arduino，是因为后面我们需要使用基于Arduino的许多库例如MySensors进行开发。本文对该软件的只做个大概的介绍说明：
   下载地址：https://www.arduino.cc/en/Main/Software?setlang=cn
   笔者使用的是当前最新稳定版 ARDUINO 1.8.8
   电脑操作系统为win7。

安装很简单，不赘述。
在安装过程中它可能会装一些驱动程序。
关于安装设置这个软件，可以参考：Arduino环境下开发NodeMCU（ESP8266）

安装完成后，运行，界面如下：

下面我们需要对它进行一些基本设置，以支持ESP8266模块开发板。

第一步 设置ESP8266开发板的BSP的搜索引擎链接

在菜单栏找 “文件”=>“首选项”=》“设置”选项卡，在那个“附加开发板管理器网址”那里填入：

http://wechat.doit.am/package_esp8266com_index.json

或者

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

第一个链接只能支持到 2.0.0版，第二个链接可以支持到2.5.0版，笔者选用2.5.0版本。

如图所示：

然后，点“好”。

第二步 下载安装ESP8266开发板支持包

“工具”=》“开发板：Arduion/Genuino Uno”=》“开发板管理器”，如图：


可以看到“正在下载平台索引”，等它下载完，正常情况下是会顺利下载完成的，如图所示：

如果这一步出错，会显示：

如果尝试几次出错的话，那么错误的原因是这个地址在你的网络中被墙了，需要设置番羽墻代理（怎么越墙请自行搜索。可以用ssr代理），在菜单栏找 “文件”=>“首选项”=》“网络”选项卡：

选“人工代理设置”，选中“SOCKS”，
主机名填入你的代理服务器IP地址，端口号填入代理服务器指定的代理端口号。

本人使用的是ssr，在ssr上设置好代理功能，在电脑本机上。于是，可以设置如下：

然后再回到“工具”=》“开发板：Arduion/Genuino Uno”=》“开发板管理器”，可以看到能正常下载了。

下载完成后，在搜索栏搜ESP8266：

可以看到搜到了这个开发板，目前这个BSD最新版本是2.5.0。
点版号后面的“安装”，显示正在安装…。
可以看到，它下载相关的代码了，但是速度相当的慢，这没有办法，这要看你的网络连接这个esp8266.com官方网的速度速度如何。
这个过程中，甚至会多次失败，不过没关系，可以多次尝试安装，它每次已经下载好的数据包不会删掉，等于是有断点续传能力。这样直到最后下载完毕，进入安装过程。

装完之后：

第三步 设置ESP8266开发板支持包

点击 工具 –> 开发板，会看见esp8266 模块，选择相应的模块。之后，可以看到右下角出现了相应的信息。

我的ESP8266上面是ESP-12E模块，所以这里选对的模块。

第四步 编译验证

回到Arduino IDE的主界面，修改一下代码，做个简单测试：
void setup() {
Serial.begin(115200);
}

void loop() {
Serial.println(“Hello,NodeMCU!”);
}

然后，菜单栏，文件–》另存为…。
然后点击左上角的对勾，编译一下：

编译成功。

第五步 下载、安装ESP8266模块的USB驱动

安装CP2102驱动（如果是CH340的USB转串口芯片就要下载安装相应的驱动）（请自行搜索下载），安装之后，把ESP8266开发板连上电脑USB，等待驱动匹配安装，成功之后显示：

这个CP210x …（COM6）就是ESP8266模块。

第六步 设置Arduino IDE的默认的ESP8266烧录串口

设置Arduino上的默认烧固件用的串口：
工具–》端口–》COM6：

设置好之后，界面右下角会显示默认的串口号：

第七步 烧录验证

左上角的向右箭头：


用串口工具打卡COM6，设置波特率为115200，可以看到：

到这里，ESP8266的烧录过程就搞定了。
这基本的前期工作就做完了。

做些简单的MQTT客户端实验

1、安装MQTT客户端开发库

工具–》管理库：
（需要注意的是，在下载管理库前，一定要确保开发板选择正确）


等待库的索引列表下载好，搜索“ESP8266 MQTT client ”：
选择这个库，然后安装：

2、用官方样例验证

在验证之前,需要修改原库代码中的一个宏定义：MQTT_MAX_PACKET_SIZE
该定义在C:\Users\Administrator\Documents\Arduino\libraries\PubSubClient\src\PubSubClient.h 中：

把它改为512。
因为我们要接收来自domoticz发来的消息，长度超过128，需要保证数据缓冲区有足够大小的空间（否则将接收失败）,如图所示：

文件–》示例–》第三方库示例：PubSubClientt–》mqtt_esp8266

然后另存为一个新的项目。

我们修改其源代码，只验证接收数据部分的功能,其余删掉。如下：

#include 
#include 

// Update these with values suitable for your network.

const char* ssid = "ssid";//wifi的ssid
const char* password = "password";//wifi密码
const char* mqtt_server = "10.0.0.2";//MQTT broker的IP
const char* sub_topic = "domoticz/out";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup_wifi() {

  delay(10);
  // We start by connecting to a WiFi network
  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());
}

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]);
  }
  Serial.println();
}

void reconnect() {
  // Loop until we're reconnected
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("Attempting MQTT connection...");
    // Create a random client ID
    String clientId = "ESP8266Client-";
    clientId += String(random(0xffff), HEX);
    // Attempt to connect
    if (client.connect(clientId.c_str())) {
      Serial.println("connected");
      // ... and resubscribe
      client.subscribe(sub_topic);
    } else {
      Serial.print("failed, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" try again in 5 seconds");
      // Wait 5 seconds before retrying
      delay(5000);
    }
  }
}

void setup() {
  pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);     // Initialize the BUILTIN_LED pin as an output
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  client.setCallback(callback);
}

void loop() {

  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();
}

然后把代码编译一下，烧录到ESP8266开发板上，运行测试，串口信息如图所示：

可以看到收到了数据。

如果单纯用ESP8266做控制处理，那么就可以利用这个数据进行消息解析，然后通过一些IO口的操作进行控制了。

发送消息的功能也很简单，就不验证了。

下一篇，我们将用一套ESP8266+NRF24L01来介绍完成一个基于MySensors通信协议的MQTT（通过wifi）和RF射频无线网络的网关。
后面，再用另一套ESP8266+NRF24L01做客户端，来完成和domoticz服务器的通信。