前言

本文簡單介紹了MQTT的基礎(chǔ)知識和使用方法，以藍牙WIFI雙模芯片W801作為硬件設(shè)備，接入到華為云。

一、MQTT是什么？

MQTT（消息隊列遙測傳輸協(xié)議），是一種基于 發(fā)布/訂閱 （publish/subscribe）模式的"輕量級"通訊協(xié)議， 該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上 。MQTT最大優(yōu)點在于，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠程設(shè)備提供實時可靠的消息服務(wù)。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。

好了，以上都是一些文縐縐的說辭，了解一下即可。然后我們要知道，它是如何實現(xiàn)通信的？？

MQTT協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者（Publish）、服務(wù)器（Broker）、訂閱者（Subscribe）。

如下圖，每個設(shè)備之間都已經(jīng)建立了MQTT連接。某手機和某電腦訂閱了“溫度”主題，充當(dāng)訂閱者，溫度計充當(dāng)發(fā)布者。當(dāng)溫度計向“溫度”主題發(fā)布一條消息時，那么訂閱了“溫度”主題的訂閱者都會收到這條消息。而服務(wù)器只是充當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)的角色 。

下面是在MQTT中的一些操作：

• Connect：與服務(wù)器進行MQTT連接；
• Disconnect：與服務(wù)器斷開MQTT連接；
• Subscribe：訂閱某個主題；
• UnSubscribe：取消訂閱某個主題；
• Publish：發(fā)布消息；

以下是通信過程中使用到的報文，在下文中會使用到。

二、接入物聯(lián)網(wǎng)平臺（以華為云為例）

下面是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個典型的示意圖。現(xiàn)在舉一個例子加以說明：假設(shè)設(shè)計一個溫度監(jiān)測的應(yīng)用。設(shè)備端（溫度傳感器+可以聯(lián)網(wǎng)的芯片）進行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)通過MQTT協(xié)議傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)平臺（服務(wù)器、Broker）。與此同時，應(yīng)用端（手機APP、小程序或電腦網(wǎng)頁等）從物聯(lián)網(wǎng)平臺接收數(shù)據(jù)進行顯示監(jiān)測。應(yīng)用端和物聯(lián)網(wǎng)平臺之間的通信協(xié)議并非只限于MQTT，也可能是HTTP、AMQP等。

1.創(chuàng)建產(chǎn)品和新增設(shè)備

首先我們需要在物聯(lián)網(wǎng)平臺上新建一個產(chǎn)品并新增一個測試設(shè)備，具體設(shè)置如下：

2.建立TCP連接

因為MQTT是建立在TCP連接上的。因此，在建立MQTT連接之前需要建立TCP連接。具體一般是使用套接字進行建立TCP連接，需要的參數(shù)包括 域名（解析出IP地址），端口（一般是1883） 。

從騰訊云的文檔中找到域名和端口：

• 域名（中國大陸）：

  productid.iotcloud.tencentdevices.com，其中productid更換為產(chǎn)品ID

• 端口：1883

調(diào)用函數(shù)建立TCP連接

static int mqtt_init_socket(mqtt_broker_handle_t *broker, const char *hostname, short port);
//broker:MQTT信息的結(jié)構(gòu)體
//hostname:域名
//port:端口

3.建立MQTT連接

設(shè)備端與服務(wù)器建立MQTT連接的步驟如下：1、發(fā)送CONNECT報文；2、接收CONNACK報文；3、定時發(fā)送心跳包。

1、CONNECT報文

CONNECT報文的內(nèi)容如下：

• client id：客戶端id
• username：用戶名
• password：密碼
• clean session：清除會話
• keepalive：心跳時間

其中前三個參數(shù)可以在華為云提供的工具中獲取（如下圖）：華為云MQTT報文內(nèi)容生成工具。填入上圖生成的設(shè)備ID和密鑰即可生成。

參數(shù)clean session與Qos（服務(wù)質(zhì)量）有關(guān)，保持默認即可；心跳時間的設(shè)置建議60-300，單位是s。

2、接收CONNACK報文

發(fā)送CONNECT報文后會接收到連接確認報文CONNACK。

3、發(fā)送心跳包

Keepalive指定連接最大空閑時間T，當(dāng)客戶端檢測到連接空閑時間超過T時，必須向Broker發(fā)送心跳報文PINGREQ，Broker收到心跳請求后返回心跳響應(yīng)PINGRESP。若Broker超過1.5T時間沒收到心跳請求則斷開連接，并且投遞遺囑消息到訂閱方；同樣，若客戶端超過一定時間仍沒收到心跳響應(yīng)PINGRESP則斷開連接。 簡單來說，心跳包是讓對方知道設(shè)備還在線，沒有斷開連接 。

完成上述步驟后，即可激活設(shè)備。