1. 物联网组网
- 设备组网是通过一定技术手段，将设备可以在一定的范围内进行数据传递和操作控制。常见的组网设备
- WiFi 4G/5G NB-IoT LoRa BlueTooth LwIP (以太网)
- 联网之后的设备可以将数据上传到云端，同时可以从云端得到相关的数据内容。
- 远程监控
- 远程操作
- 批量多路处理
2. ESP 8266 WiFi 模块
2.1****原理图
- 802.11 b/g/n
- Wi-Fi Direct (P2P)、soft-AP
- 内置 TCP/IP 协议栈
- 内置 TR 开关、balun、LNA、功率放大器和匹配网络
- 内置 PLL、稳压器和电源管理组件
- 802.11b 模式下 + 19.5dBm 的输出功率
- 支支持天线分集
- 断电泄露电流小于 10uA
- 内置低功率 32 位 CPU：可以兼作应用处理器
- SDIO 2.0、SPI、UART
- STBC、1x1 MIMO、2x1 MIMO
- A-MPDU、A-MSDU 的聚合和 0.4μs 的保护间隔
- 2ms 之内唤醒、连接并传递数据包
- 待机状态消耗功率小于 1.0mW (DTIM3)
2.2 ESP8266模块和STM32****链接
ESP8266 模块对应的电路引脚情况
- 重点关注 RXD 和 TXD
- RXD 是用于接收 MCU 提供的 AT 指令
- TXD 是用于反馈数据到 MCU，包括 AT 指令响应，网络数据响应内容，主要数据形式为【字符串形式】，除了基本字符串格式，包括方便后续解析使用的 JSON 格式数据
当前开发板中，对应的板载链接效果
-
ESP8266 模块的 RXD ==> MCU USART3 TX ==> PB10
-
ESP8266 模块的 TXD ==> MCU USART3 RX ==> PB11
-
需要通过配置 USART3 数据发送和接收，来进行 ESP8266 WiFi 模块控制，利用 USART3 TX 发送 AT 指令到 WiFi 模块，利用 USART3 RX 接受 WiFi 模块的反馈数据。
-
PB11 ==> RX 浮空输入模式
-
PB10 ==> TX 复用推挽模式
2.3 AT指令操作WiFi模块连接AP****热点
cpp
void ESP8266_Connect(const char *ssid, const char *psk)
{
printf("ESP8266 WiFi Connect!\n");
// 1. 发送 AT 指令，判断当前设备是否正常工作
ESP8266_Send_AT("AT\r\n", "OK", 2000);
systick_delay_ms(500);
// 2. 设置当前 ESP8266 工作模式为 STA(Station) 模式
ESP8266_Send_AT("AT+CWMODE=1\r\n", "OK", 2000);
systick_delay_ms(500);
// 3. 扫描当前可以连接的 AP 热点信息，包括 SSID，信号强度
ESP8266_Send_AT("AT+CWLAP\r\n", "OK", 2000);
systick_delay_ms(5000);
// 4. 连接目标热点，提供 SSID 和 PSK，组装字符串时，必须将
// AT 指令以 \r\n 结尾
char connectCmd[128] = "";
sprintf(connectCmd, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"\r\n", ssid, psk);
ESP8266_Send_AT(connectCmd, "OK", 2000);
systick_delay_ms(5000);
// 5. 网络连接情况
ESP8266_Send_AT("AT+CIFSR\r\n", "OK", 2000);
systick_delay_ms(2000);
}3. MQTT 协议
3.1 MQTT 概述
- 广泛用于物联网设备联网通信的传输协议，基于 TCP/IP 实现
- MQTT 区分客户端和服务器，本地 STM32 + ESP8266 + MQTT 支持，可以认为是 MQTT 的客户端，同时云平台 (ThingsCloud Onenet Aliyun) 物联网平台可以认为是 MQTT 服务器。
- MQTT 协议中，重点内容是【服务器连接】【订阅主题】【发布消息】
- 服务器连接：当前 MQTT 客户端链接对应的 MQTT 服务器
- 订阅主题：MQTT 服务器一旦通过指定主题下发数据，MQTT 客户端可以收到服务器下发的数据内容，可以完成设备控制，例如 LED 亮灭，舵机控制。。。
- 发布消息：MQTT 客户端按照 MQTT 服务器要求，和云平台自定义内容，将本地数据发送到云平台。可以将传感器数据进行上传。。。
3.2 MQTT 相关技术内容
MQTT 技术特征：
- MQTT 版本有 5.0.0 和 3.1.1
- 5.0.0 是最新版本，支持功能更多，使用更为方便
- 3.1.1 是目前主流设备端使用的大面积版本，使用相对复杂。
核心特性：
- 轻量高效
- 协议头最小仅 2 字节，适合资源受限的设备（如传感器、嵌入式设备）。
- 低功耗设计，适合电池供电设备。
- 发布 / 订阅模型
- 解耦消息生产者（Publisher）和消费者（Subscriber），通过主题（Topic）路由消息。
- 支持一对多、多对多通信。
- 多种服务质量（QoS）
- QoS 0（最多一次）：消息可能丢失。
- QoS 1（至少一次）：消息确保送达，但可能重复。
- QoS 2（恰好一次）：消息确保送达且不重复。
- 支持持久会话
- 客户端可订阅持久化消息，断线重连后接收离线期间的消息（需 Broker 支持）。
- 低协议开销
- 基于 TCP/IP，但也可适配其他传输层（如 WebSocket、MQTT - SN 用于传感器网络）。
3.3 MQTT****控制报文结构
3.3.1 MQTT****报文组成部分
Fixed header： 确定当前 MQTT 发送的数据目标，例如 连接服务器，发布数据，订阅主题
Variable header： 根据当前 MQTT Fixed header 目标任务需求，提供不同的报文参数
Payload：根据当前 MQTT 报文类型和目标数据需求，提供的用户有效载荷内容
3.3.2 Fixed header****固定报头
格式内容
- 主要有 MQTT 控制报文类型和报文类型指定标志
- 剩余长度
在连接和发布报文中控制位置0即可，而订阅报文控制位必须是0x02.
**3.4 CONNECT --**连接服务端
3.4.1 CONNECT****主要作用
客户端到服务端的网络连接建立后，客户端发送给服务端的第一个报文必须是 CONNECT 报文 [MQTT-3.1.0-1]。
在一个网络连接上，客户端只能发送一次 CONNECT 报文。服务端必须将客户端发送的第二个 CONNECT 报文当作协议违规处理并断开客户端的连接 [MQTT-3.1.0-2]。有关错误处理的信息请查看 4.8 节。
有效载荷包含一个或多个编码的字段。包括客户端的唯一标识符，Will 主题，Will 消息，用户名和密码。除了客户端标识之外，其它的字段都是可选的，基于标志位来决定可变报头中是否需要包含这些字段。
3.4.2 CONNECT 数据包分析
一、整体结构
MQTT Connect 报文由 Fixed Header（固定头） 、Variable Header（可变头） 、Payload（有效载荷） 三部分组成，用数组
MQTT_Connect_Data[256]存储报文数据。
二、Fixed Header（固定头，2 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 0 报文类型 + 标志位 固定为 0x10（二进制0001 0000，表示 CONNECT 报文，无额外标志位）0x101 剩余长度（可变头 + 有效载荷总长度） 可变头长度（10 字节） + 有效载荷长度（19 字节） = 29 → 二进制 0001 1101→0x1D0x1D核心逻辑 ：固定头是报文 "身份标识"，第 0 字节固定
0x10，第 1 字节需计算可变头 + 有效载荷的总长度。
三、Variable Header（可变头，10 字节）
1. 协议名称（2 字节 + 协议内容 "MQTT" 4 字节 → 共 6 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 2 协议长度高位（MSB） 协议内容 "MQTT" 长度是 4 → 4 / 256 = 0→ 二进制0000 0000→0x000x003 协议长度低位（LSB） 4 % 256 = 4→ 二进制0000 0100→0x040x044-7 协议内容 "MQTT" 字符转 16 进制： M(0x4D)、Q(0x51)、T(0x54)、T(0x54)0x4D0x510x540x54核心逻辑 ：用
2 + N模式（2 字节存长度 + N 字节存内容），这里 "MQTT" 长度是 4，所以先存0x00 0x04，再存字符对应的 16 进制。2. 协议版本（1 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 8 MQTT 版本（3.1.1） 固定用 0x04表示 MQTT 3.1.10x04核心逻辑 ：协议规定 MQTT 3.1.1 对应
0x04，直接填固定值。3. 连接标志（Connect Flags，1 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 9 标志位组合 组成部分是告知当前 MQTT 协议后续的载荷内容，每一个标志位告示后续的数据中， 是否包含对应的数据内容 Username ( 占 1 位 ) Password ( 占 1 位 ) Will Retain ( 占 1 位 ) Will QoS ( 占 2 位 ) Will Flag ( 占 1 位 ) Clean Session ( 占 1 位 ) 保留 ( 占 1 位 ) 根据 ThingsCloud 分析，需要提供用户名和密码，同时按照常规内容，不需要返回， QoS = 0 flag 不需要， Clean Session 需要 MQTT_Connect_Data [ 9 ] ==> 1100 0010 ==> 0xC2 0xC2核心逻辑：每一位代表不同功能（如是否用用户名密码、是否清除会话等），按需求组合后转 16 进制。
4. 保持连接时间（Keep Alive，2 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 10 时间高位（MSB） 假设 Keep Alive = 60秒 → 60 / 256 = 0→ 二进制0000 0000→0x000x0011 时间低位（LSB） 60 % 256 = 60→ 二进制0011 1100→0x3C（注意：原示例计算可能有误，60 转 16 进制是0x3C，非0x3CD，这里以正确逻辑为准 ）0x3C核心逻辑：用 2 字节存时长（秒），高位存商、低位存余数，超过范围会触发重连。
四、Payload（有效载荷，19 字节）
按
2 + N模式存储 客户端标识、用户名、密码 ，总长度 =2（客户端标识长度头） + 9（客户端标识内容） + 2（用户名长度头） + 2（用户名内容） + 2（密码长度头） + 2（密码内容） = 19字节。1. 客户端标识（示例：Client_GL ，9 字节内容 + 2 字节长度头 → 共 11 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 12 长度高位（MSB） 客户端标识长度 9 → 9 / 256 = 0→0x000x0013 长度低位（LSB） 9 % 256 = 9→0x090x0914-22 客户端标识 "Client_GL" 字符转 16 进制： C(0x43)、l(0x6C)、i(0x69)、e(0x65)、n(0x6E)、t(0x74)、_(0x5F)、G(0x47)、L(0x4C)对应字节依次为 0x430x6C0x690x650x6E0x740x5F0x470x4C2. 用户名（示例：CG ，2 字节内容 + 2 字节长度头 → 共 4 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 23 长度高位（MSB） 用户名长度 2 → 2 / 256 = 0→0x000x0024 长度低位（LSB） 2 % 256 = 2→0x020x0225-26 用户名 "CG" 字符转 16 进制： C(0x43)、G(0x47)0x430x473. 密码（示例：HL ，2 字节内容 + 2 字节长度头 → 共 4 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 27 长度高位（MSB） 密码长度 2 → 2 / 256 = 0→0x000x0028 长度低位（LSB） 2 % 256 = 2→0x020x0229-30 密码 "HL" 字符转 16 进制： H(0x48)、L(0x4C)0x480x4C核心逻辑 ：所有字段都用
2 + N模式（2 字节存长度 + N 字节存内容），按实际字符长度计算存储。
五、总结流程（快速梳理）
- 固定头 ：填
0x10（报文类型） + 计算 "可变头 + 有效载荷长度" 填0x1D。- 可变头 ：
- 协议名称：存
0x00 0x04+ "MQTT"（0x4D 0x51 0x54 0x54）。- 协议版本：填
0x04。- 连接标志：按需求填
0xC2（含用户名密码、清除会话等）。- 保持连接：填
0x00（高位） +0x3C（低位，Keep Alive=60 时）。- 有效载荷 ：
- 客户端标识：存
0x00 0x09+ "Client_GL" 字符对应的 16 进制。- 用户名：存
0x00 0x02+ "CG" 字符对应的 16 进制。- 密码：存
0x00 0x02+ "HL" 字符对应的 16 进制。
3.4.3 STM32 利用 ESP8266 连接 MQTT 流程
- ESP8266 联网
- ESP8266 利用 TCP 协议和 MQTT 云平台建立连接
- ESP8266 开启【透传】模式 + 【数据直发】方式
- 将 Connect 操作数据包发送到 MQTT 云平台，建立和项目的连接。
3.5 PUBLISH -- 发布消息
3.5.1 发布消息 Topic
MQTT 客户端到服务器或者服务器到客户端，都需要通过发布主题进行明确当前提交的信息内容是什么内容。
ThingsCloud 支持的发布主题 Topic。针对于 ThingsCloud 云端设备，选择 public_topic 对应 attributes。提交数据格式为 JSON 格式。
【注意】发布消息是在 MQTT 服务器连接之后
3.5.2****发布数据包分析
一、整体结构
MQTT PUBLISH 报文用于 客户端向服务器发布消息 ，由 Fixed Header（固定头） 、Variable Header（可变头） 、Payload（有效载荷） 三部分组成，用数组
MQTT_Publish_Data[256]存储。
二、Fixed Header（固定头，2 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 0 报文类型 + 标志位 固定为 0x30（二进制0011 0000，表示 PUBLISH 报文，QoS 0 时标志位为0000）0x301 剩余长度（可变头 + 有效载荷总长度） 可变头长度（ 2 + strlen("attributes")） + 有效载荷长度（JSON 字符串长度）需计算 核心逻辑：
- 第 0 字节固定
0x30（PUBLISH 报文类型）。- 第 1 字节需动态计算：
可变头长度 + 有效载荷长度，具体值取决于主题名和 JSON 内容长度。
三、Variable Header（可变头，
2 + N字节，N是主题名长度）作用：存储 发布主题（Topic） ，格式为
2 + N（2 字节存长度 + N 字节存主题名）。以 ThingsCloud 要求的主题
attributes为例：
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 2 主题名长度高位（MSB） strlen("attributes") / 256→ 主题名长度是 10 →10 / 256 = 0→0x000x003 主题名长度低位（LSB） strlen("attributes") % 256→10 % 256 = 10→0x0A0x0A4-13 主题名字符串 "attributes" 字符转 16 进制： a(0x61)、t(0x74)、t(0x74)、r(0x72)、i(0x69)、b(0x62)、u(0x75)、t(0x74)、e(0x65)、s(0x73)对应字节依次为 0x610x740x740x720x690x620x750x740x650x73核心逻辑 ：
用
2 + N模式存储主题名，先存长度（高位 + 低位），再存主题名字符对应的 16 进制。
四、Payload（有效载荷，JSON 字符串长度字节）
作用：存储 发布的实际数据，格式为 JSON 字符串（如传感器数据）。
以示例 JSON
{"Temp":25.3,"Hum":55}为例：
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 14-... JSON 字符串内容 直接拼接在可变头之后，字符转 16 进制存储 如 0x7B 0x22 0x54 0x65 0x6D 0x70 0x22 0x3A 0x32 0x53 0x2E 0x33 0x2C 0x22 0x48 0x75 0x6D 0x22 0x3A 0x35 0x35 0x7D核心逻辑 ：
有效载荷是 JSON 格式的业务数据，直接拼接在可变头之后，按字符转 16 进制存储。
五、代码实现流程（快速梳理）
初始化数组 ：
u8 MQTT_Publish_Data[256] = "";（预留足够空间存报文）固定头：
- 第 0 字节：
MQTT_Publish_Data[0] = 0x30;（PUBLISH 报文类型）- 第 1 字节：需计算
可变头长度 + 有效载荷长度，动态填充。可变头（主题名）：
- 计算主题名长度：
len = strlen("attributes")（结果为 10）- 存长度高位：
MQTT_Publish_Data[2] = len / 256;（即0x00）- 存长度低位：
MQTT_Publish_Data[3] = len % 256;（即0x0A）- 存主题名字符：
memcpy(&MQTT_Publish_Data[4], "attributes", len);有效载荷（JSON 数据）：
- 准备 JSON 字符串：
{"Temp":25.3,"Hum":55}- 拼接数据：
memcpy(&MQTT_Publish_Data[4 + len], json_str, strlen(json_str));发送报文 ：
调用
ESP8266_SendBuffer(...)发送完整数组。
**3.6 SUBSCRIBE -**订阅主题
3.6.1订阅主题Topic
3.5.2****订阅主题数据包分析
一、整体结构
MQTT SUBSCRIBE 报文用于 客户端向服务器订阅主题 ，由 Fixed Header（固定头） 、Variable Header（可变头） 、Payload（有效载荷） 三部分组成，用数组
MQTT_Subscribe_Data[256]存储。
二、Fixed Header（固定头，2 字节）
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 0 报文类型 + 标志位 固定为 0x80（二进制1000 0000，表示 SUBSCRIBE 报文，QoS 0 时标志位为0000）0x801 剩余长度（可变头 + 有效载荷总长度） 可变头长度（2 字节） + 有效载荷长度（ 2 + strlen("attributes/push") + 1）需计算 核心逻辑：
- 第 0 字节固定
0x80（SUBSCRIBE 报文类型）。- 第 1 字节需动态计算：
可变头长度 + 有效载荷长度，具体值取决于主题名长度。
三、Variable Header（可变头，2 字节）
作用：存储 订阅数据包 ID（QoS 0 时可自定义，无实际校验逻辑）。
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 2 数据包 ID 高位 自定义为 0x000x003 数据包 ID 低位 自定义为 0x080x08核心逻辑 ：
QoS 0 时，ID 仅用于占位，可随意填（如
0x00 0x08），不影响功能。
四、Payload（有效载荷，
2 + N + 1字节，N是主题名长度）作用：存储 订阅主题（Topic） 和 QoS 等级 ，格式为
2（主题名长度） + N（主题名字符） + 1（QoS 等级）。以订阅主题
attributes/push为例：
字节索引 作用 计算 / 取值逻辑 示例值 4 主题名长度高位（MSB） strlen("attributes/push") / 256→ 主题名长度是 14 →14 / 256 = 0→0x000x005 主题名长度低位（LSB） strlen("attributes/push") % 256→14 % 256 = 14→0x0E0x0E6-19 主题名字符串 "attributes/push" 字符转 16 进制： a(0x61)、t(0x74)、t(0x74)、r(0x72)、i(0x69)、b(0x62)、u(0x75)、t(0x74)、e(0x65)、s(0x73)、/(0x2F)、p(0x70)、u(0x75)、s(0x73)、h(0x68)对应字节依次为 0x610x740x740x720x690x620x750x740x650x730x2F0x700x750x730x6820 QoS 等级 QoS 0 对应 0x00（二进制0000 0000）0x00核心逻辑 ：
用
2 + N + 1模式存储订阅信息：
- 先存主题名长度（高位 + 低位），
- 再存主题名字符对应的 16 进制，
- 最后存 QoS 等级（QoS 0 填
0x00）。
五、代码实现流程（快速梳理）
初始化数组 ：
u8 MQTT_Subscribe_Data[256] = "";（预留足够空间存报文）固定头：
- 第 0 字节：
MQTT_Subscribe_Data[0] = 0x80;（SUBSCRIBE 报文类型）- 第 1 字节：需计算
可变头长度（2） + 有效载荷长度（2 + strlen("attributes/push") + 1），动态填充。可变头（数据包 ID）：
- 第 2 字节：
MQTT_Subscribe_Data[2] = 0x00;（ID 高位，自定义）- 第 3 字节：
MQTT_Subscribe_Data[3] = 0x08;（ID 低位，自定义）有效载荷（订阅主题 + QoS）：
- 计算主题名长度：
len = strlen("attributes/push")（结果为 14）- 存长度高位：
MQTT_Subscribe_Data[4] = len / 256;（即0x00）- 存长度低位：
MQTT_Subscribe_Data[5] = len % 256;（即0x0E）- 存主题名字符：
memcpy(&MQTT_Subscribe_Data[6], "attributes/push", len);- 存 QoS 等级：
MQTT_Subscribe_Data[6 + len] = 0x00;（QoS 0）发送报文 ：
调用
ESP8266_SendBuffer(...)发送完整数组。
3.7 代码示例
mqtt.h:
cpp
#ifndef _MQTT_H
#define _MQTT_H
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "stdlib.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "ESP8266.h"
#include "systick.h"
//替换自己的
#define CLIENT_ID ""
#define USARNAME ""
#define PASSWORD ""
#define KEEP_ALIVE (60)
#define MQTT_SERVER_ADDR "bj-2-mqtt.iot-api.com"
#define MQTT_SERVER_PORT (1883)
#define PUBLISH_TOPIC "attributes"
#define SUBSCRIBE_TOPIC "attributes/push"
void MQTT_Config(void);
u8 MQTT_Connect_ThingsCloud(const char *protocol, const char *mqtt_addr, u16 mqtt_port);
void MQTT_Send_Connect_Package(void);
void MQTT_Send_Publish_Package(const char *topic, const char *data, u32 len);
void MQTT_Send_Subscribe_Package(const char *topic);
void MQTT_Data_Handler(u8 *buffer, u16 length);
#endifmqtt.c:
cpp
#include "mqtt.h"
//固定头字节数
u32 fixed_header_len = 0;
//可变头子结束吧
u32 variable_header_len = 0;
//有效载荷字节数
u32 payload_len = 0;
void MQTT_Config(void){
// TCP连接云平台
MQTT_Connect_ThingsCloud("TCP",MQTT_SERVER_ADDR,MQTT_SERVER_PORT);
SysTick_Delay_ms(1000); // 延时1秒，等待连接稳定
//开启ESP8266透传模式,数据不解析
ESP8266_OpenTransparent();
SysTick_Delay_ms(1000);
//开启数据直发模式，起点是wifi模块，终点直发云服务器
ESP8266_SendMode();
SysTick_Delay_ms(1000);
//告知MQTT平台，当前连接的用户项目是哪一个
MQTT_Send_Connect_Package();
SysTick_Delay_ms(1000);
//发送订阅包，订阅指定的主题
MQTT_Send_Subscribe_Package(SUBSCRIBE_TOPIC);
}
/**
* @brief 通过TCP连接到MQTT云平台
* @param protocol 协议类型（如"TCP"）
* @param mqtt_addr MQTT服务器地址
* @param mqtt_port MQTT服务器端口
* @return 连接结果（1表示成功，0表示失败）
*/
u8 MQTT_Connect_ThingsCloud(const char *protocol,const char *mqtt_addr,u16 mqtt_port){
// 1.定义存储AT指令的缓冲区
char cmd_buffer[128] = "";
// 2.格式化AT指令，用于建立TCP连接
// AT+CIPSTART指令用于ESP8266建立网络连接
sprintf(cmd_buffer, "AT+CIPSTART=\"%s\",\"%s\",%d\r\n", protocol, mqtt_addr, mqtt_port);
//发送AT指令
ESP8266_SendString(cmd_buffer);
SysTick_Delay_ms(500); // 延时500ms，等待指令响应
// 3. 检查ESP8266的响应是否包含"OK"，返回检查结果
return ESP8266_AckCheck("OK");
}
/**
* @brief 发送MQTT连接包（CONNECT报文）
* @note 用于客户端与MQTT服务器建立连接，包含客户端标识、用户名、密码等信息
*/
void MQTT_Send_Connect_Package(void){
/*
1. 数据准备
*/
u8 MQTT_Connect_Data[256] = ""; // 存储MQTT连接报文的缓冲区
//计算客户端ID，用户名。密码的长度
u32 client_id_len = strlen(CLIENT_ID);
u32 username_len = strlen(USARNAME); // 用户名长度（注：变量名可能应为USERNAME）
u32 password_len = strlen(PASSWORD); // 密码长度
//计算各部分的长度
fixed_header_len = 2; //固定头部长度就是2
variable_header_len = 10;
//有效载荷长度
payload_len = 2 + 2 + 2 + client_id_len + username_len + password_len;
// 2. 【处理固定头】
MQTT_Connect_Data[0] = 0x10; // 报文类型：CONNECT(0x10)，无标志位
// 剩余长度 = 可变头长度 + 有效载荷长度
MQTT_Connect_Data[1] = variable_header_len + payload_len;
// 3. 【处理可变头】
// 3.1 协议名（MQTT）及其长度
// 协议名长度为2字节（高位在前，低位在后）
MQTT_Connect_Data[2] = strlen("MQTT") / 256; //高字节
MQTT_Connect_Data[3] = strlen("MQTT") % 256; //低字节
// 拷贝协议名字符串（"MQTT"）到缓冲区,四个字节
memcpy(&MQTT_Connect_Data[4], "MQTT", strlen("MQTT"));
MQTT_Connect_Data[8] = 0x04; // 协议版本：0x04表示MQTT 3.1.1
// 3.2 连接标志（Connect Flags）
// 0xC2 = 11000010，含义：
// - 第7位：用户名标志（1，表示有效载荷包含用户名）
// - 第6位：密码标志（1，表示有效载荷包含密码）
// - 第1位：清除会话标志（1，表示清除之前的会话）
MQTT_Connect_Data[9] = 0xC2;
// 3.3 保持连接时间（Keep Alive），单位为秒
// 这里设置为60秒，分为高低两个字节存储
MQTT_Connect_Data[10] = KEEP_ALIVE / 256; // 高位字节
MQTT_Connect_Data[11] = KEEP_ALIVE % 256; // 低位字节
// 4. Payload 有效载荷内容
/* Client_ID - 客户端标识 */
// 客户端ID长度（2字节）
MQTT_Connect_Data[12] = client_id_len / 256; // 高位
MQTT_Connect_Data[13] = client_id_len % 256; // 低位
// 拷贝客户端ID到缓冲区
memcpy(&MQTT_Connect_Data[14], CLIENT_ID, client_id_len);
/* Username - 用户名 */
// 计算用户名在缓冲区中的起始位置
u16 username_index = 14 + client_id_len;
// 用户名长度（2字节）
MQTT_Connect_Data[username_index] = username_len / 256; // 高位
MQTT_Connect_Data[username_index + 1] = username_len % 256; // 低位
// 拷贝用户名到缓冲区
memcpy(&MQTT_Connect_Data[username_index + 2], USARNAME, username_len);
/* Password - 密码 */
// 计算密码在缓冲区中的起始位置
u16 password_index = username_index + 2 + username_len;
// 密码长度（2字节）
MQTT_Connect_Data[password_index] = password_len / 256; // 高位
MQTT_Connect_Data[password_index + 1] = password_len % 256; // 低位
// 拷贝密码到缓冲区
memcpy(&MQTT_Connect_Data[password_index + 2], PASSWORD, password_len);
// 发送完整的MQTT连接包（固定头+可变头+有效载荷）
ESP8266_SendBuffer(MQTT_Connect_Data, fixed_header_len + variable_header_len + payload_len);
}
/**
* @brief 发送MQTT订阅包（SUBSCRIBE报文）
* @param topic 要订阅的主题
* @note 用于客户端订阅指定的主题，以接收该主题的消息
*/
void MQTT_Send_Subscribe_Package(const char *topic){
// 1.数据准备
u8 MQTT_Subscribe_Data[128] = "";
u32 topic_len = strlen(topic);
//计算各部分的长度
fixed_header_len = 2;
variable_header_len = 2;
//有效载荷长度,主题长度 + 主题 + qos0 1个字节
payload_len = 2 + topic_len + 1;
// 1.固定头内容
MQTT_Subscribe_Data[0] = 0x82; // 报文类型：SUBSCRIBE(0x80)，标志位0x02
//剩余长度 = 可变头长度 + 有效
MQTT_Subscribe_Data[1] = variable_header_len + payload_len;
// 2. 可变头 - 消息ID（用于匹配订阅确认）由于是qos0，这两个字节随便填
MQTT_Subscribe_Data[2] = 0x00; // 消息ID高位
MQTT_Subscribe_Data[3] = 0x08; // 消息ID低位（此处固定为0x0008）
// 3. 有效载荷
// 主题长度（2字节）
MQTT_Subscribe_Data[4] = topic_len / 256; // 高位
MQTT_Subscribe_Data[5] = topic_len % 256; // 低位
// 拷贝主题到缓冲区
memcpy(&MQTT_Subscribe_Data[6], topic, topic_len);
// QoS等级（0x00表示QoS 0，最多一次交付）
MQTT_Subscribe_Data[6 + topic_len] = 0x00;
// 发送完整的订阅包
ESP8266_SendBuffer(MQTT_Subscribe_Data, fixed_header_len + variable_header_len + payload_len);
}
/**
* @brief 发送MQTT发布包（PUBLISH报文）
* @param topic 发布消息的主题
* @param data 要发布的数据内容
* @param len 数据内容的长度
* @note 用于客户端向指定主题发布消息
*/
void MQTT_Send_Publish_Package(const char *topic, const char *data, u32 len)
{
// 1. 数据准备
u8 MQTT_Publish_Data[128] = ""; // 存储发布报文的缓冲区
u32 topic_len = strlen(topic); // 发布主题的长度
// 计算各部分长度
fixed_header_len = 2; // 固定头长度为2字节
variable_header_len = 2 + topic_len; // 可变头长度 = 主题长度(2字节) + 主题内容长度
payload_len = len; // 有效载荷长度为数据长度
// 2. 固定头内容
MQTT_Publish_Data[0] = 0x30; // 报文类型：PUBLISH(0x30)，标志位0x00（QoS 0）
// 剩余长度 = 可变头长度 + 有效载荷长度
MQTT_Publish_Data[1] = variable_header_len + payload_len;
// 3. 可变头 - 主题相关信息
// 主题长度（2字节）
MQTT_Publish_Data[2] = topic_len / 256; // 高位
MQTT_Publish_Data[3] = topic_len % 256; // 低位
// 拷贝主题到缓冲区
memcpy(&MQTT_Publish_Data[4], topic, topic_len);
// 4. 有效载荷 - 发布的数据内容
memcpy(&MQTT_Publish_Data[4 + topic_len], data, len);
// 发送完整的发布包
ESP8266_SendBuffer(MQTT_Publish_Data, fixed_header_len + variable_header_len + payload_len);
}