【笔记2-9】ESP32：mqtt通信

离离茶2025-12-12 8:48

主要参考b站宸芯IOT老师的视频，记录自己的笔记，老师讲的主要是linux环境，但配置过程实在太多问题，就直接用windows环境了，老师也有讲一些windows的操作，只要代码会写，操作都还好，开发板用ESP-WROOM-32，其实坑还挺多的，慢慢来吧。

esp32连接到wifi后可以通过mqtt协议和服务器进行通信，先看一下关于mqtt

mqtt通信协议的格式，作为应用层不详细研究，主要看一下关于发布和订阅的机制。

通过以上描述可知，如果我们想要演示订阅和发布的过程，就至少需要一个服务器和两个客户端，首先是关于服务器，使用mqtt://broker-cn.emqx.io，一个客户端是esp32，另一个客户端，我们使用MQTTX客户端软件，下载地址是https://mqttx.app/

下载完成后，按照下图进行新建连接和配置

客户端ID使用默认，一会在代码中设置的ID不能和这里重复

用户名和密码，服务器不会校验，随意

端口号是1883（默认1883为非加密端口，8883为加密端口）

这样客户端软件就配置完成了，接下来写esp32的代码

首先还是要用STA连接的程序作为base，至少需要STA初始化的代码和事件回调函数

c 复制代码 
void wifi_event_handle(void* event_handler_arg,esp_event_base_t event_base,int32_t event_id,void* event_data)
{
    if(event_base == WIFI_EVENT)
    {
        switch(event_id)
        {
            case WIFI_EVENT_STA_START://说明STA工作模式启动
                esp_wifi_connect();//开始用WiFi config配置尝试连接
            break;

            case WIFI_EVENT_STA_CONNECTED://已经连接了
                ESP_LOGI(TAG,"wifi connect !! !! !!");
            break;

            case WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED://断开
                esp_wifi_connect();//重连
                ESP_LOGI(TAG,"wifi disconnect !! !! !!");
            break;

            default:break;
        }
    }
    if(event_base == IP_EVENT)
    {
        switch(event_id)
        {
            case IP_EVENT_STA_GOT_IP://已经获取到从路由器分配的IP,此时才认为真正连接上了路由器
                ESP_LOGI(TAG,"get ip address !! !! !!");
                xSemaphoreGive(s_wifi_connect_sem);
            break;
        }
    }
}

在上述基础上追加mqtt相关代码

首先追加一些宏定义

c 复制代码 
#define MQTT_ADDRESS "mqtt://broker-cn.emqx.io"
#define MQTT_CLIENTID "mqttx_test_1203"
#define MQTT_USERNAME "mqtt_test_name"
#define MQTT_PASSWORD "mqtt_test_password"

#define MQTT_TOPIC1 "/topic/esp32_1203"         //用于发布的主题，esp32往这个主题发布消息
#define MQTT_TOPIC2 "/topic/mqttx_1203"         //用于订阅的主题，mqttx往这个主题推送消息

然后是mqtt初始化的配置和事件回调函数注册

c 复制代码 
void mqtt_start()
{
    esp_mqtt_client_config_t mqtt_cfg = {0};
    mqtt_cfg.broker.address.uri = MQTT_ADDRESS;
    mqtt_cfg.broker.address.port = 1883;
    mqtt_cfg.credentials.client_id = MQTT_CLIENTID;//不能和软件上的ID重复
    mqtt_cfg.credentials.username = MQTT_USERNAME;
    mqtt_cfg.credentials.authentication.password = MQTT_PASSWORD;

    mqtt_handle = esp_mqtt_client_init(&mqtt_cfg);

    esp_mqtt_client_register_event(mqtt_handle , ESP_EVENT_ANY_ID , mqtt_event_callback , NULL);
    esp_mqtt_client_start(mqtt_handle);


}

接下来实现事件回调函数，这里主要关注以下5个事件

MQTT_EVENT_CONNECTED 成功连接服务器事件

MQTT_EVENT_DISCONNECTED 断开事件

MQTT_EVENT_PUBLISHED: 向服务器发布一条消息，并受到服务器ACK

MQTT_EVENT_SUBSCRIBED: 收到订阅的消息

MQTT_EVENT_DATA 获取事件数据

c 复制代码 
static esp_mqtt_client_handle_t mqtt_handle =NULL;

void   mqtt_event_callback(void* event_handler_arg,esp_event_base_t event_base,int32_t event_id,void* event_data)
{
    esp_mqtt_event_handle_t data = (esp_mqtt_event_handle_t)event_data;
    esp_mqtt_client_handle_t client = data->client;
    switch(event_id)
    {
        case MQTT_EVENT_CONNECTED://已经成功连上服务器
            ESP_LOGI(TAG, "mqtt_connect !! !! !!");
            esp_mqtt_client_subscribe_single(mqtt_handle , MQTT_TOPIC2 , 1);//参数三是qos1
        break;

        case MQTT_EVENT_DISCONNECTED:
             ESP_LOGI(TAG, "mqtt_disconnect !! !! !!");
        break;

        case MQTT_EVENT_PUBLISHED://向服务器发布一条消息，并受到服务器ACK
            ESP_LOGI(TAG, "mqtt_published !! !! !!");
        break;

        case MQTT_EVENT_SUBSCRIBED://收到订阅的消息
            ESP_LOGI(TAG, "mqtt_subscribed !! !! !!");
        break;

        case MQTT_EVENT_DATA:
            // ESP_LOGI(TAG, "topic->%s" , data->topic);//输出对应的主题
            // ESP_LOGI(TAG, "payload->%s" , data->data);//输出数据

            printf("TOPIC=%.*s\r\n", data->topic_len, data->topic);       //收到Pub消息直接打印出来
            printf("DATA=%.*s\r\n", data->data_len, data->data);
        break;

        default:break;
    }
}

这里有一个问题，如果用ESP_LOGI输出事件数据就会产生乱码，用printf就没问题，暂时不知道原因。

最后我们再用一个信号量来通知wifi连接后才开启mqtt

完整代码如下

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "nvs_flash.h"
#include "esp_log.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "esp_err.h"//错误检查头文件
#include "esp_smartconfig.h"
#include "esp_netif.h"
#include "mqtt_client.h"
#include "freertos/semphr.h"

#define TAG "mqtt-test"

#define MQTT_ADDRESS "mqtt://broker-cn.emqx.io"
#define MQTT_CLIENTID "mqttx_test_1203"
#define MQTT_USERNAME "mqtt_test_name"
#define MQTT_PASSWORD "mqtt_test_password"

#define MQTT_TOPIC1 "/topic/esp32_1203"         //用于发布的主题，esp32往这个主题发布消息
#define MQTT_TOPIC2 "/topic/mqttx_1203"         //用于订阅的主题，mqttx往这个主题推送消息


 #define TEST_SSID "vivo S19"
 #define TEST_KEY "33335554"

static esp_mqtt_client_handle_t mqtt_handle =NULL;

static SemaphoreHandle_t s_wifi_connect_sem = NULL;//用信号量通知wifi连接

void   mqtt_event_callback(void* event_handler_arg,esp_event_base_t event_base,int32_t event_id,void* event_data)
{
    esp_mqtt_event_handle_t data = (esp_mqtt_event_handle_t)event_data;
    esp_mqtt_client_handle_t client = data->client;
    switch(event_id)
    {
        case MQTT_EVENT_CONNECTED://已经成功连上服务器
            ESP_LOGI(TAG, "mqtt_connect !! !! !!");
            esp_mqtt_client_subscribe_single(mqtt_handle , MQTT_TOPIC2 , 1);//参数三是qos1
        break;

        case MQTT_EVENT_DISCONNECTED:
             ESP_LOGI(TAG, "mqtt_disconnect !! !! !!");
        break;

        case MQTT_EVENT_PUBLISHED://向服务器发布一条消息，并受到服务器ACK
            ESP_LOGI(TAG, "mqtt_published !! !! !!");
        break;

        case MQTT_EVENT_SUBSCRIBED://收到订阅的消息
            ESP_LOGI(TAG, "mqtt_subscribed !! !! !!");
        break;

        case MQTT_EVENT_DATA:
            // ESP_LOGI(TAG, "topic->%s" , data->topic);//输出对应的主题
            // ESP_LOGI(TAG, "payload->%s" , data->data);//输出数据

            printf("TOPIC=%.*s\r\n", data->topic_len, data->topic);       //收到Pub消息直接打印出来
            printf("DATA=%.*s\r\n", data->data_len, data->data);
        break;

        default:break;
    }
}


void wifi_event_handle(void* event_handler_arg,esp_event_base_t event_base,int32_t event_id,void* event_data)
{
    if(event_base == WIFI_EVENT)
    {
        switch(event_id)
        {
            case WIFI_EVENT_STA_START://说明STA工作模式启动
                esp_wifi_connect();//开始用WiFi config配置尝试连接
            break;

            case WIFI_EVENT_STA_CONNECTED://已经连接了
                ESP_LOGI(TAG,"wifi connect !! !! !!");
            break;

            case WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED://断开
                esp_wifi_connect();//重连
                ESP_LOGI(TAG,"wifi disconnect !! !! !!");
            break;

            default:break;
        }
    }
    if(event_base == IP_EVENT)
    {
        switch(event_id)
        {
            case IP_EVENT_STA_GOT_IP://已经获取到从路由器分配的IP,此时才认为真正连接上了路由器
                ESP_LOGI(TAG,"get ip address !! !! !!");
                xSemaphoreGive(s_wifi_connect_sem);
            break;
        }
    }
}


void mqtt_start()
{
    esp_mqtt_client_config_t mqtt_cfg = {0};
    mqtt_cfg.broker.address.uri = MQTT_ADDRESS;
    mqtt_cfg.broker.address.port = 1883;
    mqtt_cfg.credentials.client_id = MQTT_CLIENTID;//不能和软件上的ID重复
    mqtt_cfg.credentials.username = MQTT_USERNAME;
    mqtt_cfg.credentials.authentication.password = MQTT_PASSWORD;

    mqtt_handle = esp_mqtt_client_init(&mqtt_cfg);

    esp_mqtt_client_register_event(mqtt_handle , ESP_EVENT_ANY_ID , mqtt_event_callback , NULL);
    esp_mqtt_client_start(mqtt_handle);


}



void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());//用ESP_ERROR_CHECK检查初始化
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());//初始化TCPIP协议栈，esp32用的是lwip
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());//创建事件系统循环，wifi连接过程中产生各种事件，通过回调函数通知我们
    esp_netif_create_default_wifi_sta();//创建sta
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();//wifi配置初始化结构体，这里使用默认配置
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));


    s_wifi_connect_sem = xSemaphoreCreateBinary();//创建信号量

    //注册wifi事件和网络事件回调函数
    esp_event_handler_register(WIFI_EVENT,ESP_EVENT_ANY_ID,&wifi_event_handle,NULL);//注册事件回调函数，参数分别是事件类型，事件ID（any全部事件），事件处理函数
    esp_event_handler_register(IP_EVENT,IP_EVENT_STA_GOT_IP,&wifi_event_handle,NULL);//连接到路由器获取IP地址后，触发这个事件

    wifi_config_t wifi_config ={
        .sta.threshold.authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK,//配置加密模式
        .sta.pmf_cfg.capable =true,//是否启用保护管理帧，启用可以增强安全性
        .sta.pmf_cfg.required = false,//是否只和启用保护管理帧的 设备通信
    };

    memset(&wifi_config.sta.ssid,0,sizeof(wifi_config.sta.ssid));
    memcpy(wifi_config.sta.ssid,TEST_SSID,strlen(TEST_SSID));

    memset(&wifi_config.sta.password,0,sizeof(wifi_config.sta.password));
    memcpy(wifi_config.sta.password,TEST_KEY,strlen(TEST_KEY));

    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA));//设置工作模式
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA,&wifi_config));//WIFI_IF_STA是STA的网卡
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());

    xSemaphoreTake(s_wifi_connect_sem , portMAX_DELAY);//信号量和等待时间
    mqtt_start();
}

将代码烧写到esp32中，连接wifi，再点击MQTTX的连接，设置MQTTX的主题为刚才代码中订阅的主题，点击发送按钮，可以在log窗口观察到，收到了订阅主题的信息

这样就实现了mqtt订阅的功能

接下来是发布功能，首先在MQTTX上追加一个订阅的主题


接下来在main函数中追加发布相关代码，每隔2秒发布一次

c 复制代码 
mqtt_start();

int count =0;
while(1)
{
    char count_str[32];
    snprintf(count_str , sizeof(count_str) , "{\"count = \":%d}" , count);//json格式发送
    esp_mqtt_client_publish(mqtt_handle , MQTT_TOPIC1 , count_str , strlen(count_str) , 1 , 0);
    count++;
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2000));
}

通过log和MQTT软件可以确认双方通信成功


参考文献

工程可以下载

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