引言

上一篇介绍了如何在Ubuntu中搭建我们自己的 MQTT 服务器，今天就来介绍如何将自己的智能设备对接服务器，实现远程控制设备。当然前提需要大家有一个智能设备哦，这里的智能设备可以是ZigBee，wifi， 以太网 等，总之能够实现网络通讯即可，这里我们以目前非常流行的esp8266 wifi模块为例，其现价比还是蛮高的，几块钱就能带领我们遨游物联网~

当然熟悉的stm32等单片机的小伙伴也可以外接以太网网卡，并移植lwip(小型开源的TCP/IP协议栈，是目前 嵌入式 行业中应用最广泛tcp/ip协议栈之一，想深入学习的小伙伴个人推荐可以参考 朱升林编写的<嵌入式网络哪些事>)协议栈，实现网络通讯也是可以的哈，这里我就不展开讲这些底层实现了。

MQTT客户端源码获取

eclipse开源一个了嵌入式平台的mqtt客户端源码，其下载地址：

这里我们只关心3个重要的文件夹： MQTTClinet, MQTTClient-C, MQTTPacket，

其中：

MQTTClinet 是 用C++实现在arduino, linux， mbed平台MQTT客户端代码

MQTTClient-C 是用 C语言 (正是我们要的)实现在cc3200， FreeRTOS , linux平台的客户端代码。其中MQTTClient.c 和 MQTTClient.h是MQTT客户端应用层实现，如实现了网络初始化，连接，收发数据，解析数据等接口。这些是接口跟具体平台无关。

而该目录下的cc3200, FreeRTOS, linux文件夹中， 以FreeRTOS为例子(因为esp8266是基于freertos操作系统的)，则需要具体实现互斥量，超时检测，socket初始化，读写等网络底层操作(因为MQTT是基于tcp的)。

MQTTPacket 是MQTT协议最核心的底层具体实现(C语言)，比如连接( Connect )， 发布(Public)， 订阅(Subscribe)等等。共包含17个 源文件 和头文件。

我们在到ESP8266_RTOS_SDK(esp8266基于FreeRTOS操作系统的软件开发包， 关于如何搭建esp8266开发环境请参考我置顶视频)中的components(包含所有组件，包括第三方组件)下的mqtt组件

打开ibm-mqtt文件夹：

就会发现与我们下载的源码包含的文件一致： MQTTClinet-C和MQTTPacket

OK， 那我们为了讲解方便，直接基于ESP8266工程来说明，大家在实际中想要了解原理机制，可以直接download ESP8266_RTOS_SDK查看源码即可， 这里还是强调下，不管是什么平台，MQTTPacket中所有源文件和MQTTClient.c , MQTTClient.h是不需要任何改动的，只需要移植MQTTFreeRTOS.c和头文件下(根据自己的平台)的函数即可。

具体对接MQTT服务器

第一步，首先我们需要连接wifi， 实现网络物理连接， 因为我们的MQTT服务器就在我们电脑虚拟机Ubuntu中(内网)呢，因此我们需要保证我们的esp8266与服务器在同一个局域网下。

简单介绍以上函数作用： 初始化lwip协议栈，并注册一个wifi事件(wifi_event_handler)，用于wifi相关事件回调， 接着初始化wifi配置，作为station模式去连接家里的wifi。其中wifi_event_handler 具体实现：

第二步，初始化网络接口用于初始化MQTT客户端配置，如收发buf和长度， 命令超时时间(ms)，并尝试连接服务器，注意这里是tcp传输层连接。其中MQTT_SERVER_ADDR为实际服务器地址(在Ubuntu中命令行下输入ifconfig，查看即可，这里是“192.168.1.14”)， MQTT_SERVER_PORT则是服务器端口号(这里是1883)

第三步，设置Connect连接包相关参数，如：协议版本(=3为3.1版本， =4为3.1.1版本)， 客户端ID，用户名， 密码等， 并发送给服务器尝试MQTT应用层连接。

第四步，确保第三步成功连接后，订阅一个主题，主题名形式为“xxx/xxx”，可以使用通配符。

这里我订阅的主题是SUB_TOPIC, 其是个宏定义，实质为”esp8266/led”， 之后我们就可以通过另一个MQTT客户端(手机或电脑实现一个MQTT客户端)就可以轻松远程控制我们esp8266外接的led灯拉。同时注册一个当与订阅匹配的消息来源时回调函数： messageArrived

在函数中简单实现了如何控制led， 当控制指令包含“led-close”时，关闭led； 当包含“led-open”，打开led，其实指令打印是一个无效指令”===cmd is invaild===”。

第五步，不断轮询是否有MQTT数据包需要处理(包括连接应答，订阅，发布，心跳包等等)，并每隔10秒向服务器发送心跳包，当然这里的心跳包时间大家可以自定义，只要不超过设置值(60，我们在前面MQTTPacket_connectData connectData = MQTTPacket_connectData_initializer; 其中MQTTPacket_connectData_initializer是一个连接包结构体，默认设置了心跳超时时间60s )1.5倍即可。

最后，看一下主函数，其初始化了esp8266的flash，wifi， LED的gpio相关配置， 并等待wifi成功连接后，开启一个mqtt 客户端任务，具体内容就是以上第二步~第五步。

实验效果

我们将以上程序编译下载到esp8266开发板上(不熟悉的小伙伴可以参看我的视频，详细介绍了如何在Windows和Linux中搭建esp8266开发环境)， 下载完成后， 连接电脑打开串口(因为是文章不方便展示动态效果图，只能以串口日志方式展现)上电：

当前串口最后一行显示了我们esp8266设备已经成功连接家里的路由器咯，并获得了ip地址“192.168.1.15”， 接着我们打开电脑端mqtt客户端，这里使用MQTT.fx-1.7.1(这个工具非常好用，也是各大平台推荐调试MQTT协议使用的工具)，并进行以下配置：

注：如果服务器设置不允许匿名登陆，则需要在User Credentials填写相应的用户名和密码。

回到主界面，点击“Connect”连接服务器：

成功连接后，我们发布一个主题(为了控制esp8266设备，当然是发布与上面esp8266订阅的主题一致，即”esp8266/led”)，并在下方内容栏输入要发布的信息，如“led-open”, “led-close”,然后点击右侧的“Publish”

我们分别依次发布“led-open”， “led-close”消息，然后我们再看看esp8266串口的输出：

可以看到esp8266设备成功接收到了Windows中MQTT客户端发送的数据， 并根据相应控制指令，执行相应操作，成功了实现了远程控制设备。

总结

简单讲解了从如何获取mqtt源码，到如何移植(根据不同操作系统具体实现，可参考源码中src/FreeRTOS文件中的MQTTFreeRTOS.c)， wifi(链路层)连接，ip层连接，mqtt应用层连接，订阅，接收数据并进行相应处理，中间省略了MQTT协议的细节，如果大家想对MQTT源码级分析的话或是对MQTT协议感兴趣的话，都可以参考《MQTT-3.1.1-CN.pdf》这份文档，今后有空的话，我也会一步步使用wireshark抓包工具逐步分析MQTT协议，好了，今天就分享到这，感兴趣的小伙伴记得收藏，转发加关注哦~