esp8266 mqtt 源代碼分析
MQTT是IBM開(kāi)發(fā)的一個(gè)即時(shí)通訊協(xié)議，面向M2M和物聯(lián)網(wǎng)的連接，采用輕量級(jí)發(fā)布和訂閱消息傳輸機(jī)制，并且有可能成為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。
ESP8266是一款物美價(jià)廉的Wi-Fi芯片，集成Tensilica L106 鉆石系列的32 位處理器和片上SRAM，多達(dá)17 個(gè)GPIO口，并擁有IIC、IIS、UART、PWM、IR遙控等片上資源。
ESP8266還提供官方的軟件開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)包（SDK），目前最新版本是「ESP8266 NONOS SDK V2.0.0」。
這篇文章主要講解如何使用ESP8266（基于NONS_SDK_v2.0）作為MQTT客戶端，并連上在本地電腦搭建的MQTT服務(wù)器。
開(kāi)發(fā)環(huán)境首先簡(jiǎn)單說(shuō)明一下博主的開(kāi)發(fā)環(huán)境：
ESP8266開(kāi)發(fā)環(huán)境：ESP8266 IDE 2.0
ESP8266 SDK版本：esp8266_nonos_sdk_v2.0.0_16_08_10_0
MQTT服務(wù)器：Apollo 1.7.1（本地搭建）
操作系統(tǒng)：64位 Win10系統(tǒng)
ESP8266開(kāi)發(fā)板：NodeMCU（4MB Flash）
閱讀本教程時(shí)，如果有使用esp8266_nonos_sdk_v2.0.0的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，會(huì)更輕松的使用本教程。如果遇到代碼編譯出錯(cuò)、燒寫(xiě)下載不行以及下載后出現(xiàn)異常的問(wèn)題，請(qǐng)先參考其他資料再繼續(xù)本文。
導(dǎo)入工程本教程基于ESP8266 IDE 2.0，如果讀者使用一樣的環(huán)境，那么步驟1~4就好理解了，不是的話直接看圖片和步驟5：
在IDE環(huán)境中通過(guò)「File」-》「Import」；
彈窗中選擇「C/C++」-》「ExisTIng Code as Makefile project」；
下一步「Browse…」，編譯器選擇「Cygwin GCC」；
之后導(dǎo)入的工程目錄如上圖，其中給「dirver_lib」文件下面的Makeflie添加bak后綴或刪除掉，免得編譯通不過(guò)。
從「example」文件夾中拷貝esp_mqtt_proj文件夾到主目錄，點(diǎn)擊編譯按鈕，如果成功就完成這一步驟了。
工程目錄圖。注意紅色方塊內(nèi)的文件。
MQTT代碼使用簡(jiǎn)析
示例工程中最重要的是這兩個(gè)文件：user目錄下的user_main.c和inlcude目錄下的mqtt_config.h。
其中user_main.c不用說(shuō)了，玩過(guò)ESP8266的朋友都知道這是放主代碼的地方，其中user_init函數(shù)是SDK提供開(kāi)發(fā)者放置初始化代碼的地方。下面主要分析mqtt_config.h。
mqtt_config.h代碼清單
#ifndef __MQTT_CONFIG_H__
#define __MQTT_CONFIG_H__
#define CFG_HOLDER 0x00FF55A4 /* Change this value to load default configuraTIons */
#define CFG_LOCATION 0x79 /* Please don‘t change or if you know what you doing */
#define MQTT_SSL_ENABLE
/*DEFAULT CONFIGURATIONS*/
#define MQTT_HOST “192.168.1.100” //or “mqtt.yourdomain.com”
#define MQTT_PORT 1883
#define MQTT_BUF_SIZE 1024
#define MQTT_KEEPALIVE 120 /*second*/
#define MQTT_CLIENT_ID “DVES_%08X”
#define MQTT_USER “DVES_USER”
#define MQTT_PASS “DVES_PASS”
#define STA_SSID “DVES_HOME”
#define STA_PASS “yourpassword”
#define STA_TYPE AUTH_WPA2_PSK
#define MQTT_RECONNECT_TIMEOUT 5 /*second*/
#define DEFAULT_SECURITY 0
#define QUEUE_BUFFER_SIZE 2048
#define PROTOCOL_NAMEv31 /*MQTT version 3.1 compatible with Mosquitto v0.15*/
//PROTOCOL_NAMEv311 /*MQTT version 3.11 compatible with https://eclipse.org/paho/clients/testing/*/
#endif // __MQTT_CONFIG_H__12345678910111213141516171819202122232425262728293031
在這個(gè)文件中，有幾個(gè)宏定義可能需要修改的：
MQTT_HOST：MQTT服務(wù)器地址
MQTT_PORT：MQTT服務(wù)器端口
MQTT_USER：MQTT服務(wù)器用戶名
MQTT_PASS：MQTT服務(wù)器密碼
STA_SSID：WI-FI帳號(hào)
STA_PASS：WI-FI密碼
注意
還有一個(gè)最重要的宏定義——CFG_HOLDER，因?yàn)檫@個(gè)MQTT示例在ESP8266運(yùn)行過(guò)一次后會(huì)把這些信息保存到FLASH中，如果要繼續(xù)修改這些信息，記得要修改CFG_HOLDER這個(gè)宏定義，改成另一個(gè)數(shù)值即可。
CFG_HOLDER作的用是：在CFG_Load函數(shù)中，如果發(fā)現(xiàn)從FLASH讀取出來(lái)的CFG_HOLDER數(shù)值和宏定義的不一樣，則會(huì)更新這些信息，并保存到FLASH中。不修改CFG_HOLDER的話可能會(huì)發(fā)覺(jué)明明用戶名和密碼都正確但是就是連接不上去。
修改代碼及測(cè)試 修改代碼根據(jù)上面分析，下面我們就可以修改示例代碼：
把STA_SSID和STA_PASS修改為自己的WiFI名和密碼；
修改MQTT_USER和MQTT_PASS為對(duì)應(yīng)的MQTT服務(wù)器的用戶名和密碼，Apollo服務(wù)器默認(rèn)是admin和password；
修改MQTT_HOST和MQTT_PORT為MQTT服務(wù)器IP和PORT，目前是使用本地的MQTT服務(wù)器，所以是修改為自己電腦的IP和61613端口，PORT是整型值；
根據(jù)MQTT服務(wù)器的協(xié)議不同，可能需要使用MQTT v3.1.1版本，所以把PROTOCOL_NAMEv31注釋掉，使用PROTOCOL_NAMEv311。源碼的PROTOCOL_NAMEv311前面沒(méi)有#define，自己加上就行。
最后，修改CFG_HOLDER，以讓這些配置生效，直接給原來(lái)CFG_HOLDER定義的數(shù)值加1即可。
編譯下載
編譯，查看Console窗口，如果輸出
那說(shuō)明代碼已經(jīng)編譯成功。另外要注意，ESP8266 SDK v2.0版本生成的eagle.irom0text.bin燒寫(xiě)起始地址是0x10000，而之前的版本燒寫(xiě)地址是0x40000；eagle.flash.bin還是0x00000。由于博主使用的是4MB Flash的ESP8266，所以也建議讀者先確定手頭的ESP8266是不是4MB Flash（即32Mbit Flash，注意單位！4MB=32Mbit，F(xiàn)lash一般是以bit計(jì)算?。?/p>
另外如果Problems窗口報(bào)Errors的，只要Console窗口編譯通過(guò)，就可以不用管。
下載配置，僅供參考：
提醒
blank.bin和default.bin燒寫(xiě)一次就行，另外也要留意不同的Flash大小，blank.bin和default.bin燒寫(xiě)地址也不同。
另外，給NodeMCU燒寫(xiě)固件的時(shí)候，SPI MODE選項(xiàng)可能要選DIO。詳細(xì)細(xì)節(jié)參考這里。
其他的ESP8266開(kāi)發(fā)板一般則選擇默認(rèn)的QIO就行了。
上電測(cè)試
如果前面一切順利，打開(kāi)串口，設(shè)置波特率為115200，上電后前面的亂碼不用管，之后串口打印信息如下，省略了一部分信息：
load 。。.
default configuration
MQTT_InitConnection
MQTT_InitClient
WIFI_INIT
……（省略）
connected with 《WiFi名》， channel 6
dhcp client start.。。
STATION_IDLE
STATION_IDLE
ip：《ESP8266的IP》，mask:255.255.255.0，gw：《WiFi網(wǎng)關(guān)IP》
TCP： Connect to ip 《MQTT服務(wù)器IP:PORT》
MQTT： Connected to broker 《MQTT服務(wù)器IP:PORT》
MQTT： Sending， type： 1， id： 0000
TCP： Sent
TCP： data received 4 bytes
MQTT： Connected to 《MQTT服務(wù)器IP:PORT》
MQTT： Connected
MQTT： queue subscribe， topic“/mqtt/topic/0”， id： 1
MQTT： queue subscribe， topic“/mqtt/topic/1”， id： 2
MQTT： queue subscribe， topic“/mqtt/topic/2”， id： 3
MQTT： queuing publish， length： 23， queue size（66/2048）
MQTT： queuing publish， length： 25， queue size（91/2048）
MQTT： queuing publish， length： 25， queue size（118/2048）
……123456789101112131415161718192021222324252627
其中帶尖括號(hào)的字段根據(jù)測(cè)試環(huán)境不同而不同。
同時(shí)看源碼和串口信息可知，ESP8266向MQTT服務(wù)器訂閱了三個(gè)主題，假設(shè)使用的是本地搭建的MQTT服務(wù)器，那么查看MQTT服務(wù)器后臺(tái)就可以看到：
同時(shí)在后臺(tái)的Connects頁(yè)面也可以看到ESP8266的鏈接：
MQTT本地服務(wù)器搭建教程Windows版鏈接在后面。
另外博主已經(jīng)用ESP8266的MQTT連接上了OneNET云，連接該云需要注釋掉下面這條語(yǔ)句，在user_init函數(shù)下。
MQTT_InitLWT（&mqttClient， “/lwt”， “offline”， 0， 0）;1
原因是OneNET不支持MQTT協(xié)議的Will字段，否則可能連接不上。
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