STM32玩转物联网实战篇：5.ESP8266 WIFI模块MQTT通信示例详解

news2024/11/16 1:49:56

1、准备开发板

开发板功能区分布图
在这里插入图片描述

开发板俯视图
在这里插入图片描述

2、实验讲解

    在之前的章节中，已经讲解过了MQTT的通讯原理和组包过程，现在开始手把手的教大家用代码来实现连接MQTT平台以及数据的交互，实际上这篇文章已经拖更接近两年了，非常感谢那些默默支持我的朋友们。代码的实现过程主要参考了MQTT中文网[https://mqtt.p2hp.com/mqtt311]，大家感兴趣的话可以打开进行学习，你们的点赞和支持是我持续更新的动力。

    大家不要被我的代码量给吓到了，下面的代码无非是封装好的AT指令，在下面我也会贴出AT指令实现的过程帮助大家理解，另外我也会贴出逆向后的报文，让大家知道在明文情况下，黑客抓包会获得哪些数据。那些复杂指令集和实现过程也是通过一些重复且简单的指令组成的，希望你能够保持你的自信心，抱着良好的心态去对待生活。

提前准备的数据（Ready）

服务器地址 broker-cn.emqx.io
服务器端口	1883

WIFI名称 MCSCV		
WIFI密码 jnszstmOBB	

//鉴权三元组
客户端ID	111|hmvcfu	
用户名		hmvcfu
密码		a02d6361531c2dae941d5b022982d944

 MQTT上报主题		sys/hmvcfu/post"				
 MQTT下发主题		sys/hmvcfu/control"

初始化并连接服务器（Init）

//设置STA模式
ESP8266> AT+CWMODE=1
//设置单连接模式
ESP8266> AT+CIPMUX=0
//连接路由器WIFI
ESP8266> AT+CWJAP="MCSCV","jnszstmOBB"
//连接服务器
ESP8266> AT+CIPSTART="TCP","broker-cn.emqx.io",1883

发送MQTT连接报文（Connect）

//发送连接报文
ESP8266> AT+CIPSEND=66
ESP8266> 10 40 00 04 4D 51 54 54 04 C0 00 78 00 0A 31 31 31 7C 68 6D 76 63 66 75 00 06 68 6D 76 63 66 75 00 20 61 30 32 64 36 33 36 31 35 33 31 63 32 64 61 65 39 34 31 64 35 62 30 32 32 39 38 32 64 39 34 34 
//逆向后的连接报文
◇@\0MQTT繺0x\0
111|hmvcfu\0hmvcfu\0 a02d6361531c2dae941d5b022982d944□
//发送后回应
ESP8266< +IPD,5: 20 02 00 00

发送MQTT订阅主题报文（Subscribe）

//发送订阅主题报文
ESP8266> AT+CIPSEND=25
ESP8266> 82 17 00 01 00 12 73 79 73 2F 68 6D 76 63 66 75 2F 63 6F 6E 74 72 6F 6C 00   
//逆向后的订阅主题报文
?\0\0sys/hmvcfu/control\0□
//发送后回应
ESP8266< +IPD,5:90 03 00 01 00

发送MQTT发布主题报文（Publish）

//发送发布主题报文
ESP8266> AT+CIPSEND=64
ESP8266> 30 3E 00 0F 73 79 73 2F 68 6D 76 63 66 75 2F 70 6F 73 74 7B 22 6D 73 67 22 3A 7B 22 70 61 72 61 6D 64 61 74 61 22 3A 5B 7B 22 74 65 6D 70 22 3A 32 30 2C 22 68 75 6D 69 22 3A 39 38 7D 5D 7D 7D 
//逆向后的发布主题报文
0>\0sys/hmvcfu/post{"msg":{"paramdata":[{"temp":20,"humi":98}]}}□
//接收到SEND OK说明发布成功
ESP8266< SEND OK

接收来自MQTT发布者发布的报文（Receive）

//接收到openLed指令
ESP8266< +IPD,29:30 1B 00 12 73 79 73 2F 68 6D 76 63 66 75 2F 63 6F 6E 74 72 6F 6C 6F 70 65 6E 4C 65 64 
//逆向后的接收指令
0\0sys/hmvcfu/controlopenLed□
//接收到CloseLed指令
ESP8266< +IPD,30:30 1C 00 12 73 79 73 2F 68 6D 76 63 66 75 2F 63 6F 6E 74 72 6F 6C 63 6C 6F 73 65 4C 65 64 
//逆向后的接收指令
0\0sys/hmvcfu/controlcloseLed□

3、在MDK中编写代码

MQTT组包函数
MQTT_PacketConnect连接服务器的组包函数
MQTT_UnPacketConnectAck连接消息解包
MQTT_PacketPublishMQTT发布消息组包函数
MQTT_UnPacketPublishAckMQTT发布回复消息解包函数
MQTT_UnPacketPublishMQTT收到发布消息解包函数
MQTT_PacketSubscribeMQTT订阅消息组包函数
MQTT_UnPacketSubscribeMQTT订阅回复消息解包函数
MQTT_UnPacketUnSubscribeMQTT取消订阅回复消息解包函数
MQTT_PacketUnSubscribeMQTT取消订阅消息组包函数
MQTT_PacketDisConnect断开连接消息组包
MQTT_PacketPingMQTT心跳请求组包函数
MQTT_UnPacketRecvMQTT接收消息解包函数
MQTT基础函数
MQTTClient_DevLinkMQTT连接函数
MQTTClient_SubscribeMQTT订阅函数
MQTTClient_PublishMQTT客户端发布函数
MQTTClient_RevProMQTT客户端协议接收函数
MQTTClient_HeartBeatMQTT客户端心跳函数

新建GloalConfig.h文件，添加以下代码

#ifndef __GLOAL_CONFIG_H_
#define __GLOAL_CONFIG_H_

#define SERVER_IP "broker-cn.emqx.io"	//服务器地址
#define SERVER_PORT	"1883"//服务器端口

#define WIFI_NAME "MCSCV"		//WIFI名称
#define WIFI_PSWD "jnszstmOBB"	//WIFI密码

//鉴权三元组
#define MQTT_CLIENTID	"111|hmvcfu"	//客户端ID
#define MQTT_USERNAME	"hmvcfu"	//用户名
#define MQTT_PASSWORD	"a02d6361531c2dae941d5b022982d944"	//密码

#define MQTT_PUB_TOPIC		"sys/hmvcfu/post"				//MQTT上报主题
#define MQTT_SUB_TOPIC		"sys/hmvcfu/control"			//MQTT下发主题

#endif

新建shfm_mqtt.c文件，添加以下代码

#include "shfm_mqtt.h"

/*
*@brief		连接服务器的组包函数
*@param		Username       用户名
*					Password       密码
*					ClientID       客户端ID
*					mqttPacket     数据包指针
*@return	数据包长度
*/
uint16_t MQTT_PacketConnect(char *Username,char *Password,char *ClientID,uint8_t *mqttPacket)
{
    int16_t  len;
    int16_t  ClientIDLen;
    int16_t  UsernameLen;
    int16_t  PasswordLen;
    uint16_t mqttPacketLen = 0;

    ClientIDLen = strlen(ClientID);
    UsernameLen = strlen(Username);
    PasswordLen = strlen(Password);

    //可变报头(10)+Payload  每个字段包含两个字节的长度标识
    len = 10 + (ClientIDLen + 2) + (UsernameLen + 2) + (PasswordLen + 2);	//加2是因为每个字段占两个字节

    //固定报头
    //控制报文类型
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0x10;		//MQTT Message Type CONNECT
    //剩余长度(不包括固定头部)，剩余长度最多可以用四个字节来表示
    do
    {
        uint8_t encodedByte = len % 128;
        len = len / 128;
        // 如果有更多的数据要编码，请设置该字节的最高位
        if ( len > 0 )
            encodedByte = encodedByte | 128;
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = encodedByte;
    } while ( len > 0 );

    //可变报头
    //协议名
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0;        		// 协议名长度高位
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 4;        		// 协议名长度低位
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 'M';        	// ASCII 字符 M
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 'Q';        	// ASCII 字符 Q
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 'T';        	// ASCII 字符 T
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 'T';        	// ASCII 字符 T
    //协议级别
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 4;        		// MQTT协议版本号 4
    //连接标志
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = MQTT_CONNECT_WILL_QOS0|MQTT_CONNECT_USER_NAME|MQTT_CONNECT_PASSORD;        	// 连接标志
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_MSB(MQTT_KEEP_LIVE_TIME);        		// 保活时间长度高位
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_LSB(MQTT_KEEP_LIVE_TIME);        		// 保活时间长度低位

    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_MSB(ClientIDLen);// 客户端ID长度高位
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_LSB(ClientIDLen);// 客户端ID长度低位
    memcpy(&mqttPacket[mqttPacketLen],ClientID,ClientIDLen);
    mqttPacketLen += ClientIDLen;

    if(UsernameLen > 0)
    {
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_MSB(UsernameLen);		//用户名长度高位
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_LSB(UsernameLen);    	//用户名长度低位
        memcpy(&mqttPacket[mqttPacketLen],Username,UsernameLen);
        mqttPacketLen += UsernameLen;
    }

    if(PasswordLen > 0)
    {
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_MSB(PasswordLen);		//密码长度高位
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_LSB(PasswordLen);    	//密码长度低位
        memcpy(&mqttPacket[mqttPacketLen],Password,PasswordLen);
        mqttPacketLen += PasswordLen;
    }

    return mqttPacketLen;
}

/*
*@brief		连接消息解包
*@param		rev_data       接收的数据
*@return	数据包长度
*/
uint8_t MQTT_UnPacketConnectAck(uint8_t *rev_data)
{
	
    if(rev_data[1] != 0x02)
        return 1;

    if(rev_data[2] == 0x00 || rev_data[2] == 0x01)
        return rev_data[3];
    else
        return 255;

}

/*
*@brief		断开连接消息组包
*@param		mqttPacket       数据包指针
*@return	数据包长度
*/
uint8_t MQTT_PacketDisConnect(uint8_t *mqttPacket)
{
    uint16_t mqttPacketLen = 0;

    //固定报头
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = M_DISCONNECT << 4;

    //剩余长度值
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0;

    return 0;

}

/*
*@brief		MQTT订阅消息组包函数
*@param		topic       主题名称
*					qos					消息等级
*					mqttPacket  数据包指针
*@return	数据包长度
*/
uint16_t MQTT_PacketSubscribe(char *topic,uint8_t qos,uint8_t *mqttPacket)
{
    int16_t len;
    int16_t topiclen;
    uint16_t mqttPacketLen = 0;

    topiclen = strlen(topic);
    len = 2 + (topiclen + 2) + 1;	//可变报头的长度（2字节）加上有效载荷的长度

    //固定报头
    //控制报文类型
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0x82; //消息类型和标志订阅

    //剩余长度
    do
    {
        unsigned char  encodedByte = len % 128;
        len = len / 128;
        // 如果有更多的数据要编码，请设置该字节的最高位
        if ( len > 0 )
            encodedByte = encodedByte | 128;
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = encodedByte;
    } while ( len > 0 );

    //可变报头
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0;				//消息标识符 MSB
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0x01;           //消息标识符 LSB
    //有效载荷
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_MSB(topiclen);//主题长度 MSB
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_LSB(topiclen);//主题长度 LSB
    memcpy(&mqttPacket[mqttPacketLen],topic,topiclen);

	mqttPacketLen += topiclen;
		
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = qos;//QoS级别
		
    return mqttPacketLen;
}

/*
*@brief		MQTT订阅回复消息解包函数
*@param		rev_data       接收的数据
*@return	0-成功		其他-失败
*/
uint8_t MQTT_UnPacketSubscribe(uint8_t *rev_data)
{

    uint8_t result = 255;

    if(rev_data[2] == WORD_MSB(MQTT_SUBSCRIBE_ID) && rev_data[3] == WORD_LSB(MQTT_SUBSCRIBE_ID))
    {
        switch(rev_data[4])
        {
        case 0x00:
        case 0x01:
        case 0x02:
            //MQTT订阅成功
            result = 0;
            break;

        case 0x80:
            //MQTT订阅失败
            result = 1;
            break;

        default:
            //MQTT未知错误
            result = 2;
            break;
        }
    }
    return result;
}

/*
*@brief		MQTT取消订阅消息组包函数
*@param		topic       主题名称
*					qos					消息等级
*					mqttPacket  数据包指针
*@return	数据包长度
*/
uint16_t MQTT_PacketUnSubscribe(char *topic,uint8_t qos,uint8_t *mqttPacket)
{
    int16_t topiclen;
    int16_t len;
    uint16_t mqttPacketLen = 0;

    topiclen = strlen(topic);
    len = 2 + (topiclen + 2);//可变报头的长度（2字节）加上有效载荷的长度

    //固定报头
    //控制报文类型
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0xA2;    //取消订阅

    //剩余长度
    do
    {
        uint8_t encodedByte = len % 128;
        len = len / 128;
        // if there are more data to encode, set the top bit of this byte
        if ( len > 0 )
            encodedByte = encodedByte | 128;
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = encodedByte;
    } while ( len > 0 );

    //可变报头
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0;				//消息标识符 MSB
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0x01;           //消息标识符 LSB
    //有效载荷
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_MSB(topiclen);//主题长度 MSB
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_LSB(topiclen);//主题长度 LSB
    memcpy(&mqttPacket[mqttPacketLen],topic,topiclen);
    mqttPacketLen += topiclen;

    return mqttPacketLen;
}

/*
*@brief		MQTT取消订阅回复消息解包函数
*@param		rev_data       接收的数据
*@return	0-成功		其他-失败
*/
uint8_t MQTT_UnPacketUnSubscribe(uint8_t *rev_data)
{

    uint8_t result = 1;

    if(rev_data[2] == WORD_MSB(MQTT_UNSUBSCRIBE_ID) && rev_data[3] == WORD_LSB(MQTT_UNSUBSCRIBE_ID))
    {
        result = 0;
    }

    return result;

}

/*
*@brief		MQTT发布消息组包函数
*@param		topic       主题
*					message     消息
*					qos       	消息等级
*					mqttPacket  数据包指针
*@return	0-成功		其他-失败
*/
uint16_t MQTT_PacketPublish(char *topic, char *message, uint8_t qos,uint8_t *mqttPacket)
{
    int16_t len;
    int16_t topicLength = strlen(topic);
    int16_t messageLength = strlen(message);
    static uint16_t id=0;

    uint16_t  mqttPacketLen = 0;
    //有效载荷的长度这样计算：用固定报头中的剩余长度字段的值减去可变报头的长度
    //QOS为0时没有标识符
    //数据长度             主题名   报文标识符   有效载荷
    if(qos)	len = (2+topicLength) + 2 + messageLength;
    else	len = (2+topicLength) + messageLength;

    //固定报头
    //控制报文类型
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0x30;    // MQTT 消息类型是 PUBLISH

    //剩余长度
    do
    {
        uint8_t  encodedByte = len % 128;
        len = len / 128;
        // 如果有更多的数据要编码，请设置该字节的最高位
        if ( len > 0 )
            encodedByte = encodedByte | 128;
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = encodedByte;
    } while ( len > 0 );

    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_MSB(topicLength);//主题长度MSB
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_LSB(topicLength);//主题长度LSB
    memcpy(&mqttPacket[mqttPacketLen],topic,topicLength);//拷贝主题
    mqttPacketLen += topicLength;

    //报文标识符
    if(qos)
    {
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_MSB(id);
        mqttPacket[mqttPacketLen++] = WORD_LSB(id);
        id++;
    }
    memcpy(&mqttPacket[mqttPacketLen],message,messageLength);
    mqttPacketLen += messageLength;

    return mqttPacketLen;
}


/*
*@brief		MQTT发布回复消息解包函数
*@param		rev_data       接收的数据
*@return	0-成功		其他-失败
*/
uint8_t MQTT_UnPacketPublishAck(uint8_t *rev_data)
{

    if(rev_data[1] != 2)
        return 1;

    if(rev_data[2] == WORD_MSB(MQTT_PUBLISH_ID) && rev_data[3] == WORD_LSB(MQTT_PUBLISH_ID))
        return 0;
    else
        return 1;

}


/*
*@brief		MQTT收到发布消息解包函数
*@param		rev_data    接收的数据
*					topic     	主题
*					topic_len   主题长度
*					payload  		有效载荷
					payload_len 有效载荷长度
*@return	0-成功		其他-失败
*/
uint8_t MQTT_UnPacketPublish(uint8_t *rev_data, int8_t *topic, uint16_t *topic_len, int8_t *payload, uint16_t *payload_len)
{
    int i = 0;
    uint8_t *msgPtr;
    uint32_t remain_len = 0;
    uint32_t multiplier = 1;
		uint8_t *in;


		in = rev_data+1;
    for(i = 0; i < 4; ++i)
    {
        remain_len += (in[i] & 0x7f) * multiplier;

				if(!(in[i] & 0x80))
				{
//					return i + 1;
					i += 1;
					break;
				}
        multiplier <<= 7;
        if(multiplier >= 2097152)		//128 * 128 * 128
        {
            return -2;					// error, out of range
        }
    }
		
		msgPtr = rev_data + i + 1;
		
    if(remain_len < 2)							//retain
        return 255;
		
    *topic_len = (uint16_t)msgPtr[0] << 8 | msgPtr[1];
		
    if(remain_len < *topic_len + 2)
        return 255;

    memcpy(topic, (int8_t *)msgPtr + 2, *topic_len);		//复制数据

		*payload_len = remain_len - 2 - *topic_len;
		
    memcpy(payload, (int8_t *)msgPtr + 2 + *topic_len, *payload_len);

    return 0;
}


/*
*@brief		MQTT心跳请求组包函数
*@param		mqttPacket       数据包指针
*@return	0-成功		其他-失败
*/
uint8_t MQTT_PacketPing(uint8_t *mqttPacket)
{
    uint8_t mqttPacketLen = 0;

    /*************************************固定头部***********************************************/

    //固定头部----------------------头部消息-------------------------------------------------
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = M_PINGREQ << 4;

    //固定头部----------------------剩余长度-------------------------------------------------
    mqttPacket[mqttPacketLen++] = 0;

    return mqttPacketLen;

}


/*
*@brief		MQTT接收消息解包函数
*@param		dataPtr       消息包指针
*@return	0-成功		其他-失败
*/
uint8_t MQTT_UnPacketRecv(uint8_t *dataPtr)
{
	uint8_t status = 255;
	uint8_t type = dataPtr[0] >> 4;				//类型检查
	
	if(type < 1 || type > 14)
		return status;
	
	if(type == M_PUBLISH)
		status = type;
	else
		status = type;
	
		return status;
}

新建shfm_mqtt.h文件，添加以下代码

#ifndef __MQTTData_H
#define __MQTTData_H

//C库
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

#define WORD_MSB(A)         (uint8_t)((A & 0xFF00) >> 8)
#define WORD_LSB(A)         (uint8_t)(A & 0x00FF)

#define MQTT_PUBLISH_ID			10
#define MQTT_SUBSCRIBE_ID		20
#define MQTT_UNSUBSCRIBE_ID		30

#define MQTT_CONNECT_WILL_QOS0    0x00
#define MQTT_CONNECT_PASSORD      0x40
#define MQTT_CONNECT_USER_NAME    0x80

#define MQTT_KEEP_LIVE_TIME		120	//单位 S

#define _DEBUG_MQTT 1

typedef enum
{
    //名字 	    值 			报文流动方向 	描述
    M_RESERVED1	=0	,	//	禁止	保留
    M_CONNECT		,	//	客户端到服务端	客户端请求连接服务端
    M_CONNACK		,	//	服务端到客户端	连接报文确认
    M_PUBLISH		,	//	两个方向都允许	发布消息
    M_PUBACK		,	//	两个方向都允许	QoS 1消息发布收到确认
    M_PUBREC		,	//	两个方向都允许	发布收到（保证交付第一步）
    M_PUBREL		,	//	两个方向都允许	发布释放（保证交付第二步）
    M_PUBCOMP		,	//	两个方向都允许	QoS 2消息发布完成（保证交互第三步）
    M_SUBSCRIBE		,	//	客户端到服务端	客户端订阅请求
    M_SUBACK		,	//	服务端到客户端	订阅请求报文确认
    M_UNSUBSCRIBE	,	//	客户端到服务端	客户端取消订阅请求
    M_UNSUBACK		,	//	服务端到客户端	取消订阅报文确认
    M_PINGREQ		,	//	客户端到服务端	心跳请求
    M_PINGRESP		,	//	服务端到客户端	心跳响应
    M_DISCONNECT	,	//	客户端到服务端	客户端断开连接
    M_RESERVED2		,	//	禁止	保留
} _typdef_mqtt_message;


uint16_t MQTT_PacketConnect(char *Username,char *Password,char *ClientID,uint8_t *mqttPacket);
uint8_t MQTT_UnPacketConnectAck(uint8_t *rev_data);
uint16_t MQTT_PacketPublish(char *topic, char *message, uint8_t qos,uint8_t *mqttPacket);
uint8_t MQTT_UnPacketPublishAck(uint8_t *rev_data);
uint8_t MQTT_UnPacketPublish(uint8_t *rev_data, int8_t *topic, uint16_t *topic_len, int8_t *payload, uint16_t *payload_len);
uint16_t MQTT_PacketSubscribe(char *topic,uint8_t qos,uint8_t *mqttPacket);
uint8_t MQTT_UnPacketSubscribe(uint8_t *rev_data);
uint8_t MQTT_UnPacketUnSubscribe(uint8_t *rev_data);
uint16_t MQTT_PacketUnSubscribe(char *topic,uint8_t qos,uint8_t *mqttPacket);
uint8_t MQTT_PacketDisConnect(uint8_t *mqttPacket);
uint8_t MQTT_PacketPing(uint8_t *mqttPacket);
uint8_t MQTT_UnPacketRecv(uint8_t *dataPtr);
#endif

新建mqttclient.h文件，添加以下代码

#ifndef __MQTT_CLIENT_H_
#define __MQTT_CLIENT_H_

#include "sys.h"

#ifndef MQTTCLIENT_OK
#define MQTTCLIENT_OK                                              0
#endif

#ifndef MQTTCLIENT_NOK
#define MQTTCLIENT_NOK                                             1
#endif

#define  MQTTCLIENT_RETTYPE		unsigned char 


MQTTCLIENT_RETTYPE MQTTClient_DevLink(void);
MQTTCLIENT_RETTYPE MQTTClient_Subscribe(const char *topic);
MQTTCLIENT_RETTYPE MQTTClient_Publish(const char *topic, const char *msg);
MQTTCLIENT_RETTYPE MQTTClient_HeartBeat(void);
void MQTTClient_RevPro(uint8_t *cmd);
#endif

新建mqttclient.c文件，编写以下代码

#include "mqttclient.h"
#include "shfm_mqtt.h"
#include "ESP8266.h"
#include "stdio.h"
#include "GloalConfig.h"
#include "gpio.h"

/*
*@brief		MQTT连接函数
*@param		void
*@return	MQTTCLIENT_OK-成功	其余-失败	
*/
MQTTCLIENT_RETTYPE MQTTClient_DevLink(void)
{
    uint8_t mqttPacket[100]= {0};
    uint16_t mqttPacketLen = 0;
    uint8_t *dataPtr = NULL;

		UsartPrintf(USART_DEBUG,"Tips: Connect Mqtt\r\n");
		UsartPrintf(USART_DEBUG,"Tips: UserName:%s\r\n",MQTT_USERNAME);
		UsartPrintf(USART_DEBUG,"Tips: Password:%s\r\n",MQTT_PASSWORD);
		UsartPrintf(USART_DEBUG,"Tips: ClientId:%s\r\n",MQTT_CLIENTID);
		
    mqttPacketLen = MQTT_PacketConnect(MQTT_USERNAME,MQTT_PASSWORD,MQTT_CLIENTID,mqttPacket);

    if(mqttPacketLen < 2)
        return MQTTCLIENT_NOK;

    ESP8266_SendData(DISABLE,mqttPacket, mqttPacketLen,Single_ID_0);			//上传平台
    dataPtr = ESP8266_GetIPD(DISABLE,200);									//等待平台响应
    if(dataPtr != NULL)
    {
        if(MQTT_UnPacketRecv(dataPtr) == M_CONNACK)
        {
            return MQTT_UnPacketConnectAck(dataPtr); //返回0为连接成功
        }
    }
    return MQTTCLIENT_NOK;
}

/*
*@brief		MQTT订阅函数
*@param		topic			主题
*@return	MQTTCLIENT_OK-成功	其余-失败	
*/
MQTTCLIENT_RETTYPE MQTTClient_Subscribe(const char *topic)
{
    uint8_t mqttPacket[100]= {0};
    uint16_t mqttPacketLen = 0;
    uint8_t *dataPtr = NULL;
		
		UsartPrintf(USART_DEBUG,"Tips: Subscribe Topic:%s\r\n",topic);

    mqttPacketLen = MQTT_PacketSubscribe((char*)topic,MQTT_CONNECT_WILL_QOS0,mqttPacket);

    if(mqttPacketLen < 2)
        return MQTTCLIENT_NOK;

    ESP8266_SendData(DISABLE,mqttPacket, mqttPacketLen,Single_ID_0);			//上传平台
    dataPtr = ESP8266_GetIPD(DISABLE,200);									//等待平台响应

    if(dataPtr != NULL)
    {
        if(MQTT_UnPacketRecv(dataPtr) == M_SUBACK)
        {
            return MQTT_UnPacketSubscribe(dataPtr); //返回0为连接成功
        }
    }
    return MQTTCLIENT_NOK;

}

/*
*@brief		MQTT客户端发布函数
*@param		topic			主题
*					msg				发布消息
*@return	MQTTCLIENT_OK-成功	其余-失败	
*/
MQTTCLIENT_RETTYPE MQTTClient_Publish(const char *topic, const char *msg)
{
    uint8_t mqttPacket[100]= {0};
    uint16_t mqttPacketLen = 0;
    uint8_t *dataPtr = NULL;
		uint8_t ucExecRes = MQTTCLIENT_NOK;
		
		UsartPrintf(USART_DEBUG,"Tips: Publish Topic:%s,Message:%s\r\n",topic,msg);

    mqttPacketLen = MQTT_PacketPublish((char*)topic,(char*)msg,MQTT_CONNECT_WILL_QOS0,mqttPacket);

    if(mqttPacketLen < 2)
        return MQTTCLIENT_NOK;

     if(ESP8266_SendData(DISABLE,mqttPacket, mqttPacketLen,Single_ID_0) == ESP8266_OK)					//向平台发送订阅请求
			ucExecRes = MQTTCLIENT_OK;
    return ucExecRes;
}

/*
*@brief		MQTT客户端心跳函数
*@param		void
*@return	MQTTCLIENT_OK-成功	其余-失败	
*/
MQTTCLIENT_RETTYPE MQTTClient_HeartBeat(void)
{
    uint8_t mqttPacket[2]= {0};
    uint16_t mqttPacketLen = 0;
    uint8_t *dataPtr = NULL;

	UsartPrintf(USART_DEBUG,"Tips: HearBeat\r\n");
		
    mqttPacketLen = MQTT_PacketPing(mqttPacket);

    ESP8266_SendData(DISABLE,mqttPacket, sizeof(mqttPacket),Single_ID_0);						//向平台上传心跳请求

    dataPtr = ESP8266_GetIPD(DISABLE,200);

    if(dataPtr != NULL)
    {
        if(dataPtr[0] == M_PINGRESP)
        {
            return MQTTCLIENT_OK;
        }
    }

    return MQTTCLIENT_NOK;
}

/*
*@brief		MQTT客户端协议接收函数
*@param		cmd				接收到的命令
*@return	MQTTCLIENT_OK-成功	其余-失败	
*/
void MQTTClient_RevPro(uint8_t *cmd)
{
    uint8_t type = 0;
    uint8_t result = 0;
    int8_t cmdid_topic[50] = {0};
    int8_t req_payload[100] = {0};
    uint16_t topic_len = 0;
    uint16_t req_len = 0;

    type = MQTT_UnPacketRecv(cmd); //进行解包
    if(type == M_PUBLISH)
    {
        result = MQTT_UnPacketPublish(cmd, cmdid_topic,&topic_len,req_payload, &req_len);
        if(result == 0)
        {
            UsartPrintf(USART_DEBUG, "topic: %s, topic_len: %d, payload: %s, payload_len: %d\r\n",
                        cmdid_topic, topic_len, req_payload, req_len);
						if(strstr((char*)req_payload,"openLed"))
						{
							LED_Set(LED_ON);	//打开LED灯
						}
						else if(strstr((char*)req_payload,"closeLed"))
						{
							LED_Set(LED_OFF);	//关闭LED灯
						}
        }
    }
}

打开main.c文件，在main函数输入以下代码

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
ESP8266_RETTYPE netStatus = ESP8266_NOK;
unsigned char netErrCount = 0;
/* USER CODE END PTD */

/* USER CODE BEGIN 1 */
  unsigned char *dataPtr = NULL;
  uint32_t send_time = 0;
  ESP8266_RETTYPE ucExecRes = MQTTCLIENT_NOK;
  uint8_t mqttWork = 0;
  char sendData[100];
  /* USER CODE END 1 */
  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();
  /* USER CODE BEGIN Init */
  /* USER CODE END Init */
  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();
  /* USER CODE BEGIN SysInit */
  /* USER CODE END SysInit */
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_LPUART1_UART_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  USART_Interupt_Enable();		//使能串口中断
  TIM_Interupt_Enable();			//使能定时器中断
  /* USER CODE END 2 */
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
		if(!netDeviceInfo.netWork)	//如果网络未初始化
		{
			if(!NET_DEVICE_Init())	//进行网络初始化
			{
				mqttWork = MQTTClient_DevLink() == 0 ? 1 : 0;		//连接MQTT服务器
				if(mqttWork == 1)	//如果连接MQTT成功
				{
					printf("连接服务器成功\r\n");
					MQTTClient_Subscribe(MQTT_SUB_TOPIC);	//订阅MQTT下发主题
				}
			}
		}
		
		if(mqttWork)
		{
				dataPtr = ESP8266_GetIPD(DISABLE,0);									//等待平台响应
				if(dataPtr != NULL)
				{
					if(MQTT_UnPacketRecv(dataPtr) == M_PUBLISH)
					{
						MQTTClient_RevPro(dataPtr);
					}
				}
		}
		
		if(time2Count - send_time >= 10000)		//（1ms * 10000)相当于延时10秒钟
		{
			send_time = time2Count;				//记下当前定时器的数值
		
			if(mqttWork)
			{
				sprintf(sendData,"{\"msg\":{\"paramdata\":[{\"temp\":20,\"humi\":98}]}}");	//
				ucExecRes = MQTTClient_Publish(MQTT_PUB_TOPIC,sendData);
				
				if(ucExecRes == MQTTCLIENT_NOK)
				{
					netErrCount++;	//错误次数进行累加
					if(netErrCount >= 3)	//超过三次,进行自检
					{
						netStatus = ESP8266_Get_LinkStatus();	//检查连接状态
						if(netStatus == 4)		//网络已经断开
						{
								netErrCount = 0;		//将错误清零
								netDeviceInfo.netWork = 0;	//标志网络断开
								netDeviceInfo.initStep = 0;	//将初始化步骤清零
						}
					}
				}
				else
				{
					netErrCount = 0;	//无错误,清除错误计数
				}
			}
		}
  }
  /* USER CODE END 3 */

4、实验现象

实现的功能
1、上电自动连接WIFI
2、连接WIFI成功后，连接MQTT服务器
3、连接MQTT服务器后，接收来自服务器的指令，并执行指令中的开关灯操作
4、每10秒向服务器上传一次数据
5、上传数据失败超过3次，自动进行网络初始化

客户端连接服务器并上传数据

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

MQTT.fx发送开关灯指令

在这里插入图片描述

客户端接收到数据并执行

在这里插入图片描述

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