通过 NodeMCU (ESP8266) 将传感器数据上传至 MQTT 云服务

MQTT 是轻量级的、灵活的物联网消息交换和数据传递协议，致力于为 IoT 开发人员实现灵活性与硬件/网络资源的平衡。

[ESP8266](https://www.espressif.com/zh-hans) 提供了⼀套⾼度集成的 Wi-Fi SoC 解决⽅案，其低功耗、 紧凑设计和⾼稳定性可以满⾜⽤户的需求。ESP8266 拥有完整的且⾃成体系的 Wi-Fi ⽹络功能，既能够独⽴应⽤，也可以作为从机搭载于其他主机 MCU 运⾏。

在此项目中我们将实现 ESP8266 连接到 [EMQ X Cloud](https://cloud.emqx.io/cn/) 运营和维护的免费公共 MQTT 服务器，并使用 Arduino IDE 来对 ESP8266 进行编程。 EMQ X Cloud 是由 [EMQ](https://www.emqx.io/cn/) 推出的安全的 MQTT 物联网云服务平台，它提供一站式运维代管、独有隔离环境的 **MQTT 5.0** 接入服务。

所需物联网组件

ESP8266

Arduino IDE

[MQTT X](https://mqttx.app/cn/):  优雅的跨平台 MQTT 5.0 客户端工具

免费的公共 MQTT 服务器

Broker: **broker.emqx.io**

TCP Port: **1883**

Websocket Port: **8083**



ESP8266 Pub/Sub 示意图




ESP8266 代码编写

首先我们将导入 **ESP8266WiFi** 和 **PubSubClient** 库，ESP8266WiFi  库能够将 ESP8266 连接到 Wi-Fi 网络，PubSubClient  库能使 ESP8266  连接到 MQTT 服务器发布消息及订阅主题。

#include
#include

设置 Wi-Fi 名称和密码，以及 MQTT 服务器连接地址和端口

const char *ssid = "name"; // Enter your WiFi name
const char *password = "pass";  // Enter WiFi password
const char *mqtt_broker = "broker.emqx.io";
const int mqtt_port = 1883;

打开一个串行连接，以便于输出程序的结果并且连接到 Wi-Fi 网络

// Set software serial baud to 115200;
Serial.begin(115200);
// connecting to a WiFi network
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.println("Connecting to WiFi..");
}

设置 MQTT 服务器，并编写回调函数，同时将连接信息打印到串口监视器上

client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
client.setCallback(callback);
while (!client.connected()) {
    Serial.println("Connecting to public emqx mqtt broker.....");
    if (client.connect("esp8266-client")) {
        Serial.println("Public emqx mqtt broker connected");
    } else {
        Serial.print("failed with state ");
        Serial.print(client.state());
        delay(2000);
    }
}

void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) {
    Serial.print("Message arrived in topic: ");
    Serial.println(topic);
    Serial.print("Message:");
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        Serial.print((char) payload);
    }
    Serial.println();
    Serial.println("-----------------------");
}

MQTT 服务器连接成功后，ESP8266 将向 MQTT 服务器发布消息和订阅主题

// publish and subscribe
client.publish("esp8266/test", "hello emqx");
client.subscribe("esp8266/test");

将主题名称打印到串行端口，然后打印收到消息的每个字节

void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) {
    Serial.print("Message arrived in topic: ");
    Serial.println(topic);
    Serial.print("Message:");
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        Serial.print((char) payload);
    }
    Serial.println();
    Serial.println("-----------------------");
}



MQTT 服务器的连接和测试

请使用 [Arduino IDE](https://www.arduino.cc/en/Main/Software) 将完整代码上传到 ESP8266，并打开串口监视器


建立 MQTT X 客户端 与 MQTT 服务器的连接, 并向 ESP8266 发送消息


在串口监视器查看 ESP8266 接收到的消息


完整代码

#include
#include

const char *ssid = "name"; // Enter your WiFi name
const char *password = "pass";  // Enter WiFi password
const char *mqtt_broker = "broker.emqx.io";
const int mqtt_port = 1883;

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup() {
    // Set software serial baud to 115200;
    Serial.begin(115200);
    // connecting to a WiFi network
    WiFi.begin(ssid, password);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.println("Connecting to WiFi..");
    }
    Serial.println("Connected to the WiFi network");
    //connecting to a mqtt broker
    client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
    client.setCallback(callback);
    while (!client.connected()) {
        Serial.println("Connecting to public emqx mqtt broker.....");
        if (client.connect("esp8266-client")) {
            Serial.println("Public emqx mqtt broker connected");
        } else {
            Serial.print("failed with state ");
            Serial.print(client.state());
            delay(2000);
        }
    }
    // publish and subscribe
    client.publish("esp8266/test", "hello emqx");
    client.subscribe("esp8266/test");
}

void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) {
    Serial.print("Message arrived in topic: ");
    Serial.println(topic);
    Serial.print("Message:");
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        Serial.print((char) payload);
    }
    Serial.println();
    Serial.println("-----------------------");
}

void loop() {
    client.loop();
}



总结

至此，我们已成功使 ESP8266 连接到 EMQ X Cloud 提供的公共 MQTT 服务器。 在本项目中我们简单的将 ESP8266 连接到 MQTT 服务器，这只是 ESP8266 较为基础的能力之一，ESP8266 其实还能与各类物联网传感器相连，并将传感器数据上报至 MQTT 服务器。