【ESP8266】使用MQTT协议 连接华为云iotDA，实现设备属性上报

相关资料：https://github.com/CQUPTLei/ESP8266

往期文章：【ESP8266】基础AT指令和常用WIF指令

【MQTT 5.0】协议 ——发布订阅模式、Qos、keepalive、连接认证、消息结构

一、华为云iotDA

1.1 什么是iotDA

华为云物联网平台（IoT 设备接入云服务）提供海量设备的接入和管理能力，将物理设备联接到云，支撑设备数据采集上云和云端下发命令给设备进行远程控制，配合华为云其他产品，帮助您快速构筑物联网解决方案。

使用物联网平台构建一个完整的物联网解决方案主要包括3部分：物联网平台、业务应用和设备。

• 物联网平台作为连接业务应用和设备的中间层，屏蔽了各种复杂的设备接口，实现设备的快速接入；同时提供强大的开放能力，支撑行业用户构建各种物联网解决方案。
• 设备可以通过固网、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wifi等多种网络接入物联网平台，并使用LWM2M/CoAP、MQTT、modbus、HTTPS等协议将业务数据上报到平台，平台也可以将控制命令下发给设备。
• 业务应用通过调用物联网平台提供的API，实现设备数据采集、命令下发、设备管理等业务场景。

我当年的毕业设计就是这3部分，设备是neptune+max30102+mpu6050，物联网平台式iotDA，业务则是在微信小程序中调用iotDA提供的http api已经华为云的SMN服务。

这个neptune使用的是OpenHarmony，构建比较复杂，本文介绍如何使用esp8266通过MQTT协议连接iotDA。

1.2 创建 iotDA 产品

（1）创建产品：相当于创建一个项目，配置根据需求选择即可，无须截图了：

（2）创建模型：点击上面创建好的产品，点击新建模型即可

产品模型描述了设备具备的属性和支持的命令。开发人员通过定义产品模型，在物联网平台构建出设备的抽象模型，使平台理解该款设备支持的服务、属性、命令等信息，如湿度、温度、开关等。当定义完一款产品模型后，在进行备注册设时，就可以将设备注册为已经定义好的产品模型之下。

拿以前创建的示例：

(3)注册设备

还需要对该产品下的设备进行注册，通过平台分配设备ID 和秘钥，设备据此才可接入到物联网平台。

至此，iotDA侧的简单配置就完成，至于数据的进一步处理比如数据转发、设备联动，等ESP8266连接上iotDA后再叙述。

二、使用ESP8266上报设备数据到iotDA

2.1 MQTT AT 指令集

可以直接参考乐鑫官网。

• AT+MQTTUSERCFG：设置 MQTT 用户属性
• AT+MQTTLONGCLIENTID：设置 MQTT 客户端 ID
• AT+MQTTLONGUSERNAME：设置 MQTT 登陆用户名
• AT+MQTTLONGPASSWORD：设置 MQTT 登陆密码
• AT+MQTTCONNCFG：设置 MQTT 连接属性
• AT+MQTTALPN：设置 MQTT 应用层协议协商（ALPN）
• AT+MQTTCONN：连接 MQTT Broker
• AT+MQTTPUB：发布 MQTT 消息（字符串）
• AT+MQTTPUBRAW：发布长 MQTT 消息
• AT+MQTTSUB：订阅 MQTT Topic
• AT+MQTTUNSUB：取消订阅 MQTT Topic
• AT+MQTTCLEAN：断开 MQTT 连接
• MQTT AT 错误码
• MQTT AT 说明

2.2 实操

首先链接WiFi，上一篇文章已经讲了：【ESP8266】基础AT指令和常用WIF指令

我这里是示例指令，至于每个指令的每个参数具体含义和value选项，直接看2.1节即可。

2.21 设置MQTT用户属性

我这里把ESP8266作为发布者。

命令格式：

AT+MQTTUSERCFG=<LinkID>,<scheme>,<"client_id">,<"username">,<"password">,<cert_key_ID>,<CA_ID>,<"path">

实际命令：

AT+MQTTUSERCFG=0,1,"ESP8266_ESP826612F_0_0_2023062012","ESP8266_ESP826612F","19c56f86e0ca51d42d7e10dfe12b1921cdf8f109275754c44291eedc58948033",0,0,""

参数依次为：

• < LinkID>：当前仅支持 link ID 0。
• < scheme>：
  • 1: MQTT over TCP；
  • 2: MQTT over TLS（不校验证书）；
  • 3: MQTT over TLS（校验 server 证书）；
  • 4: MQTT over TLS（提供 client 证书）；
  • 5: MQTT over TLS（校验 server 证书并且提供 client 证书）；
  • 6: MQTT over WebSocket（基于 TCP）；
  • 更多参考官方资料。
• < client_id>：MQTT 客户端 ID，最大长度：256 字节。
• < username>：用户名，用于登陆 MQTT broker，最大长度：64 字节。
• < password>：密码，用于登陆 MQTT broker，最大长度：64 字节。
• < cert_key_ID>：证书 ID，目前 ESP-AT 仅支持一套 cert 证书，参数为 0。
• < CA_ID>：CA ID，目前 ESP-AT 仅支持一套 CA 证书，参数为 0。
• < path>：资源路径，最大长度：32 字节。

---

注：这里的MQTT Broker即华为云iotDA的MQTT连接服务。

前面在iotDA已经注册了设备，点进去可以看到设备ID，设备密码就是我们设置的密码。去这里生成所需的client_id、username、password。
https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

AT 指令中使用生成的这3个参数。

2.22 连接MQTT代理

命令格式：

AT+MQTTCONN=<LinkID>,<"host">,<port>,<reconnect>

实际命令：

AT+MQTTCONN=0,"a1627280ee.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com",1883,1

各项参数依次为：

• < LinkID>：当前仅支持 link ID 0。
• < host>：MQTT broker 域名，最大长度：128 字节。
• < port>：MQTT broker 端口，最大端口：65535。
• < reconnect>：
  • 0: MQTT 不自动重连。如果 MQTT 建立连接后又断开，则无法再次使用本命令重新建立连接，您需要先发送 AT+MQTTCLEAN=0 命令清理信息，重新配置参数，再建立新的连接。
  • 1: MQTT 自动重连，会消耗较多的内存资源。

华为云iotDA Broker连接地址：a1627280ee.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

端口号：1883是MQTT，8883是MQTTS

去华为云iotDA可以看到，设备已经在线了：

此外，可以查询已经连接到的Broker：

AT+MQTTCONN?

2.23 发布MQTT消息

命令格式：

AT+MQTTPUB=<LinkID>,<"topic">,<"data">,<qos>,<retain>

实际命令：

AT+MQTTPUB=0,"$oc/devices/ESP8266_ESP826612F/sys/properties/report","{\"services\":[{\"service_id\":\"ESP8266\"\, \"properties\":{\"HeartRate\":100}}]}",1,0

• < LinkID>：当前仅支持 link ID 0。
• < topic>：MQTT topic，最大长度：128 字节。
• < data>：MQTT 字符串消息。
• < qos>：发布消息的 QoS，参数可选 0、1、或 2，默认值：0。
• < retain>：发布 retain。

---

topic信息去iotDA的产品页面查看： 可以用系统预设的也可以自定义，记得把里面的device_id换成实际的值

设备属性上报的topic是： $oc/devices/{device_id}/sys/properties/report

在产品定义的时候，设置的消息格式是JSON，示例：

{
    "services": [{
            "service_id": "Temperature",
            "properties": {
                "value": 57,
                "value2": 60
            },
            "event_time": "20151212T121212Z"
        },
        {
            "service_id": "Battery",
            "properties": {
                "level": 80,
                "level2": 90
            },
            "event_time": "20151212T121212Z"
        }
    ]
}

参数说明

字段名	必选/可选	类型	参数描述
services	必选	List	设备服务数据列表（具体结构参考下表ServiceProperty定义表）。

ServiceProperty结构定义：

字段名	必选/可选	类型	参数描述
service_id	必选	String	设备的服务ID。就是产品页面的服务列表那里的名称。
properties	必选	Object	设备服务的属性列表，具体字段在设备关联的产品模型中定义，可以设置多个字段。
event_time	可选	String	设备采集数据UTC时间（格式可选：秒级别：yyyyMMdd’T’HHmmss’Z’，毫秒级别：yyyy-MM-dd’T’HH:mm:ss.SSS’Z’），如：20161219T114920Z或者2020-08-12T12:12:12.333Z。设备上报数据不带该参数或参数格式错误时，则数据上报时间以平台时间为准。

最简单的格式就是：

{
	"services":[{
		"service_id":"ESP8266", 
		"properties":{
			"HeartRate":100
			}
		}
	]
}

AT指令发送消息时，需要注意一些特殊字符的转义，例如：

• 双引号（“）需要转义为（”）
• 反斜杠（\）需要转义为（\）
• 逗号（,）需要转义为（,）
• 等号（=）需要转义为（=）
  这样才能保证消息的正确传输和解析。

上面的JSON消息转义后就是：{\"services\":[{\"service_id\":\"ESP8266\"\, \"properties\":{\"HeartRate\":100}}]}

AT指令就是：

AT+MQTTPUB=0,"$oc/devices/ESP8266_ESP826612F/sys/properties/report","{\"services\":[{\"service_id\":\"ESP8266\"\, \"properties\":{\"HeartRate\":100}}]}",1,0

属性上报：

在iotDA查看：

---

至此，使用ESP8266通过MQTT协议连接华为云iotDA进行数据上报的操作就完成了。

其他类型的topic发布、订阅，JSON格式可以参考华为云文档，AT指令格式可以参考AT指令指南。

华为云设备接入文档：https://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_3010.html

三、数据的进一步处理

物联网数据肯定不是上报到iotDA（这里作为MQTT Broker）就不管了，这没有任何意义。

可以在规则选项下实现进一步的操作，比如使用设备联动功能，当设备上报属性值超过阈值时触发其他操纵，如发送短信、邮件；使用数据转发功能将上报的数据转发到其他华为云服务，如iot数据分析服务，obs存储等等，转发后的数据还可以进一步使用API来访问。

短信提醒：

使用微信小程序获取数据：

---

把 永 远 爱 你 写 进 诗 的 结 尾 ~