mqtt服务器搭建与qt下的mqtt客户端实现

news2024/11/26 20:31:32

一、mqtt介绍

  MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

  MQTT有三种角色的存在：
      Broker代理：很多人理解为中间件，当然可以这样子认为。他就是一个中间件。用于处理信息并发送到相应的订阅者。
      发布者：用于发布信息到代理上面。注意：发布者也可以是订阅者。
      订阅者：就是用于接受信息的客户端。

  MQTT使用TCP/IP提供网络连接，主流的MQTT是基于TCP连接进行数据推送的，但是同样有基于UDP的版本，叫做MQTT-SN

  三种消息发布服务质量：
    “至多一次”，消息发布完全依赖底层TCP/IP网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。这一种方式主要普通APP的推送，倘若你的智能设备在消息推送时未联网，推送过去没收到，再次联网也就收不到了。
    “至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。
    “只有一次”，确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别。在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送，确保用户收到且只会收到一次

  MQTT协议中的方法：
    Connect：等待与服务器建立连接
    Disconnect：等待MQTT客户端完成所作的工作，并于服务器断开TCP/IP会话
    Subscribe：等待完成订阅
    UnSubscribe：等待服务器取消客户端的一个活多个和topics订阅
    Publish：MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程

  优点：
    低开销、低带宽占用，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。

二、在windows上安装mqtt服务器：

1.mosquitto介绍

  Mosquitto是一款实现了消息推送协议MQTT 3.1的开源消息代理软件，提供轻量级的、支持可订阅/可发布的消息推送模式，是设备与设备之间的短消息通信变得简单，广泛应用于低功耗传感器、手机（app消息推送是场景之一）、嵌入式电脑、微型控制器等移动设备。

2.下载mosquitto

下载地址：https://mosquitto.org/download/
在这里插入图片描述

3.安装mosquitto

在这里插入图片描述
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4.配置文件修改

4.1 mosquitto.conf文件修改

在这里插入图片描述

4.2 以管理员身份打开Windows PowerShell, 进行用户密码配置

在这里插入图片描述

4.3 重启mosquitto broker服务

在这里插入图片描述

4.4 测试服务器

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三、编译qtmqtt和创建mqtt客户端工程

Qt在5.10版本开始支持mqtt，但是也没有集成到安装包里面，需要自己下载编译

1.先下载安装Perl （解决编译qtmqtt报perl错误）

下载地址：https://www.perl.org/get.html
ActivePerl_x64_5.24.1.2402.exe

2.下载安装qtmqtt

下载地址：https://github.com/emqx/qmqtt

打开工程文件，选择src执行qmake，然后点击构建即可生成相应的库文件
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3.创建myMqttDemo客户端工程

在这里插入图片描述
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我的demo工程下载地址：https://download.csdn.net/download/linyibin_123/87280629

4.拷贝链接库与头文件到demo工程指定位置

4.1 拷贝头文件：

在这里插入图片描述

4.2 拷贝库文件：

在这里插入图片描述
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4.3 demo工程引用库文件：

在这里插入图片描述
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四、mqtt客户端demo工程代码

mqttClient.h

#ifndef MQTTCLIENT_H
#define MQTTCLIENT_H

#include <QObject>
#include "qmqtt.h"

class mqttClient : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    mqttClient();

    static mqttClient& getInstance();

    void init(QString sIp, quint16 nPort, QString sClientId, QString sUser, QString sPwd);
private:
    QMQTT::Client *m_pClient;

signals:
    void sig_result_connect();
    void sig_result_disconnect();
    void sig_result_dataReceived(QMQTT::Message message);

public slots:
    void slot_connect();
    void slot_disconnect();
    void slot_publish(QString sTopic, QString sPayload);
    void slot_subscribe(QString sTopic);
    void slot_unSubscribe(QString sTopic);

    void on_dataReceived(QMQTT::Message message);

};

#endif // MQTTCLIENT_H

mqttClient.cpp

#include "mqttclient.h"

mqttClient::mqttClient()
{
    m_pClient = nullptr;
}

mqttClient &mqttClient::getInstance()
{
    static mqttClient s_obj;
    return s_obj;
}

void mqttClient::init(QString sIp, quint16 nPort, QString sClientId, QString sUser, QString sPwd)
{
    if(m_pClient)
    {
        delete m_pClient;
        m_pClient = nullptr;
    }
    m_pClient = new QMQTT::Client(QHostAddress(sIp), nPort);
    if(m_pClient)
    {
        qDebug() << "m_pClient Create Success.";
        m_pClient->setClientId(sClientId);
        m_pClient->setUsername(sUser);
        m_pClient->setPassword(sPwd.toLatin1());
        m_pClient->setKeepAlive(60);

        connect(m_pClient, &QMQTT::Client::connected, this, &mqttClient::sig_result_connect);
        connect(m_pClient, &QMQTT::Client::disconnected, this, &mqttClient::sig_result_disconnect);
        connect(m_pClient, SIGNAL(received(QMQTT::Message)), this, SLOT(on_dataReceived(QMQTT::Message)));
    }
}

void mqttClient::slot_connect()
{
    qDebug() << "connect 000";
    if(m_pClient)
    {
        if(!m_pClient->isConnectedToHost())
        {
            qDebug() << "connect 111";
            m_pClient->connectToHost();
        }
    }
}

void mqttClient::slot_disconnect()
{
    qDebug() << "disconnect";
    if(m_pClient->isConnectedToHost())
    {
        m_pClient->disconnectFromHost();
    }
}

void mqttClient::slot_publish(QString sTopic, QString sPayload)
{
    if(sTopic.isEmpty() || sPayload.isEmpty())
    {
        qDebug() << "sTopic or sPayload is empty";
        return;
    }
    QMQTT::Message message(136, sTopic, sPayload.toUtf8());
    m_pClient->publish(message);
}

void mqttClient::slot_subscribe(QString sTopic)
{
    if(sTopic.isEmpty())
    {
        qDebug() << "sTopic is empty";
        return;
    }
    m_pClient->subscribe(sTopic);
}

void mqttClient::slot_unSubscribe(QString sTopic)
{
    if(sTopic.isEmpty())
    {
        qDebug() << "sTopic is empty";
        return;
    }
    m_pClient->unsubscribe(sTopic);
}

void mqttClient::on_dataReceived(QMQTT::Message message)
{
    qDebug() << "on_dataReceived";
    emit sig_result_dataReceived(message);
}

mainwindow.h

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include "mqttclient.h"

namespace Ui {
class MainWindow;
}

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();

signals:
    void sig_btn_connect();
    void sig_btn_disconnect();
    void sig_btn_publish(QString sTopic, QString sPayload);
    void sig_btn_subscribe(QString sTopic);
    void sig_btn_unSubscribe(QString sTopic);

private slots:
    void on_pushButton_Connect_clicked();
    void on_pushButton_Publish_clicked();
    void on_pushButton_Subscribe_clicked();
    void on_pushButton_UnScribe_clicked();

    void slot_result_connect();
    void slot_result_disconnect();
    void slot_result_dataReceived(QMQTT::Message message);


    void on_pushButton_DisConnect_clicked();

private:
    Ui::MainWindow *ui;

};

#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    connect(this, SIGNAL(sig_btn_connect()),
            &mqttClient::getInstance(), SLOT(slot_connect()));
    connect(this, SIGNAL(sig_btn_disconnect()),
            &mqttClient::getInstance(), SLOT(slot_disconnect()));
    connect(this, SIGNAL(sig_btn_publish(QString, QString)),
            &mqttClient::getInstance(), SLOT(slot_publish(QString, QString)));
    connect(this, SIGNAL(sig_btn_subscribe(QString)),
            &mqttClient::getInstance(), SLOT(slot_subscribe(QString)));
    connect(this, SIGNAL(sig_btn_unSubscribe(QString)),
            &mqttClient::getInstance(), SLOT(slot_unSubscribe(QString)));

    connect(&mqttClient::getInstance(), SIGNAL(sig_result_connect()),
            this, SLOT(slot_result_connect()));
    connect(&mqttClient::getInstance(), SIGNAL(sig_result_disconnect()),
            this, SLOT(slot_result_disconnect()));
    connect(&mqttClient::getInstance(), SIGNAL(sig_result_dataReceived(QMQTT::Message)),
            this, SLOT(slot_result_dataReceived(QMQTT::Message)));
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::on_pushButton_Connect_clicked()
{
    QString sIp = ui->lineEdit_IP->text().trimmed();
    quint16 nPort = (quint16)ui->lineEdit_Port->text().toInt();
    QString sClientId = ui->lineEdit_ClientId->text().trimmed();
    QString sUser = ui->lineEdit_User->text().trimmed();
    QString sPwd = ui->lineEdit_Password->text().trimmed();
    mqttClient::getInstance().init(sIp, nPort, sClientId, sUser, sPwd);

    emit sig_btn_connect();
}

void MainWindow::on_pushButton_Publish_clicked()
{
    QString sTopic = ui->lineEdit_Topic->text().trimmed();
    QString sPayload = ui->lineEdit_Message->text().trimmed();

    emit sig_btn_publish(sTopic, sPayload);
}

void MainWindow::on_pushButton_Subscribe_clicked()
{
    QString sTopic = ui->lineEdit_Topic_2->text().trimmed();
    emit sig_btn_subscribe(sTopic);
}

void MainWindow::on_pushButton_UnScribe_clicked()
{
    QString sTopic = ui->lineEdit_Topic_2->text().trimmed();
    emit sig_btn_unSubscribe(sTopic);
}

void MainWindow::slot_result_connect()
{
    qDebug() << "result:Connected";
    ui->label_Status->setText("Connected");
}

void MainWindow::slot_result_disconnect()
{
    qDebug() << "result:Unconnected";
    ui->label_Status->setText("Unconnected");
}

void MainWindow::slot_result_dataReceived(QMQTT::Message message)
{
    QString sMes = QString(message.id()) + " " + QString(message.qos()) + QString(message.topic()) + message.payload() + "\n";
    ui->textEdit_Log->append(sMes);

}

void MainWindow::on_pushButton_DisConnect_clicked()
{
    emit sig_btn_disconnect();
}

五、客户端与服务器连接调试结果

开启Windows PowerShell，执行服务和订阅发布操作，开启程序连接服务器，并执行订阅和发布操作，双方都可以收到对方发布的消息。

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