Esp8266 进阶之路26【高级篇】RTOS移植分析 MQTT 实现过程，实现移植 MQTT协议在 esp8266 rtos实时系统，可断线重连。（附带Demo） - 好文

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本系列博客学习由非官方人员半颗心脏 <http://blog.csdn.net/xh870189248>
潜心所力所写，仅仅做个人技术交流分享，不做任何商业用途。如有不对之处，请留言，本人及时更改。

* 1、 Esp8266之搭建开发环境，开始一个“hellow world”串口打印。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/77985541>
* 2、 Esp8266之利用GPIO开始使用按钮点亮你的“第一盏灯”。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78126689>
* 3、 Esp8266之利用 “软件定时器 ” 定时0.5秒闪烁点亮一盏LED。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78155357>
* 4 、Esp8266之了解PWM，更为深入地用PWM控制一盏LED的亮度变化。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78202224>
* 5 、Esp8266之原生乐鑫SDK高级使用之封装Post与Get请求云端，拿到“天气预报信息”。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78656563>
* 6 、Esp8266之了解 SmartConfig与Airkiss一键配网，给8266配网上云端。无需把wifi名字密码写在固件里。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78677952>
* 7 、Esp8266之了解 softAP热点配网模式原理，仿“机智云”定义自己的热点配网模式协议。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78703905>
* 8、 Esp8266之你要找的8266作为UDP、TCP客户端或服务端的角色通讯，都在这了。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78739311>
* 9、 Esp8266进阶之路第一篇： [小实战上篇]Windows系统搭建8266的本地Mqtt服务器，局域网点亮一盏LED灯。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78761948>
* 10、 Esp8266进阶之路第二篇： [小实战下篇]Windows系统搭建8266的本地Mqtt服务器，局域网点亮一盏LED灯。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78777371>
* 11、 Esp8266进阶之路第三篇： 8266接入阿里智能，点亮一盏LED灯，期待天猫精灵语音控制的不约而至！
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78807018>
* 12、 Esp8266进阶之路第四篇：图文并茂学习阿里云主机搭建8266MQTT服务器，实现移动网络远程控制一盏LED。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/78867173>
* 13、 Esp8266进阶之路第五篇：动手做个8266毕设小案例，smartConfig + MQTT协议轻松实现远程控制一盏LED。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/79052347>
* 14、 Esp8266进阶之路第六篇： esp8266的 FreeRtos系统学习的正确姿势 —— 环境搭建、烧录。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/79103373>
* 15、 Esp8266进阶之路第七篇： esp8266的物联网又一股清流，8266接入阿里云平台非阿里智能的SDS服务，点亮一盏LED灯。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/79197459>
* 16、 Esp8266进阶之路第八篇： esp8266的基于Nonos移植红外线H1838，实现红外遥控器配网，远程控制一盏灯。
<http://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/79486075>
* 17、 Esp8266进阶之路第九篇： esp8266自研的快速上电开关五次 (开-关为一次) ，无需按键触发则8266进去一键配网模式。
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/80027961>
* 18、 Esp8266进阶之路第十篇： esp8266 基于NONOS 实现 OTA 远程升级，实现无线“ 热修复 ”升级固件程序。
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/80095139>
* 19、 Esp8266进阶之路第十一篇【外设篇】： esp8266驱动 ds18b20、dht11 温湿度传感器，采集温湿度传感器到服务器。
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/80284827>
* 20、 Esp8266进阶之路第十一篇【高级篇】：深入学习esp8266的esp
now模式，仿机智云做一个小网关，实现无需网络下轻松彼此连接通讯交互数据。
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/80631739>
* 21、 Esp8266进阶之路第十二篇【高级篇】：浅谈 esp8266 如何在本地局域网网络情况下实现最大效率地和前端实现数据交互。
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/80859347>
* 22、 Esp8266进阶之路第十三篇【混杂篇】： esp8266的工程如何添加第三方静态库文件以及如何自定义文件夹，聊聊那些makeFile的事。。
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/80909216>
* 23、 Esp8266进阶之路第十四篇【高级篇】：再来一波 esp8266 基于 freeRtos系统连接自己私有的服务器实现OTA远程升级，接触下
lwip的基本知识。。 <https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/80924538>
* 24、 Esp8266进阶之路第十五篇【高级篇】：
渗透学习回顾下esp8266的外置spi芯片25q系列，熟悉8266代码块在其的分布，得心应手放置图片或其他资料。
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/81017735>
* 25、 Esp8266进阶之路第十六篇【高级篇】：深聊下esp8266的串口 Uart 通讯中断编程，为您准备好了 NONOS 版本和 RTOS
系统的串口驱动文件。 <https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/81017735>
* 26、 Esp8266进阶之路第十七篇【高级篇】： RTOS分析 MQTT 实现过程，实现移植 MQTT协议在 esp8266
rtos实时系统，可断线重连。 <https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/81181707>

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* 一、前言； <https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/81181707#一前言>
* 二、MQTT的常识；
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/81181707#二mqtt的常识>
* 三、官方核心代码；
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/81181707#三官方核心代码>
* 四、二次修改完善断开连接；
<https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/81181707#四二次修改完善断开连接>

一、前言；

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由于乐鑫的MQTT代码工程存在些不足，本博文已根据部分修正部分代码。具体的刨坑链接：

https://github.com/espressif/ESP8266_RTOS_SDK/issues/285
<https://github.com/espressif/ESP8266_RTOS_SDK/issues/285> ，修订时间：2018/8/27

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esp8266的实时系统rtos是后面才出来支持的，其最后的调用也是调用乐鑫提供的API接口，所以，如果你已经玩转了NONOS下的编程，那么移植rtos
代码是非常迅捷的，因为你已经对其的API接口非常熟悉，当然了，熟透一款芯片开发，当然不是一天半天的事情，需要长时间的积累。

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那么本博文是基于rtos的MQTT协议的实现，优化了官方的代码示范，而且带你走一走MQTT协议的世界。

二、MQTT的常识；

众所周知，MQTT是一种轻捷快速的协议，基于TCP之上，所以为长连接的一种协议，非常适合那些短小消息发送的数据交互的用途，比如APP
的推送新闻用途，最常见的用在我们现在物联网领域；毕竟是小且快；

* 在进行彼此通讯时候，必须确保底层提供了有序、可靠、双向连接的网络连接。比如可以建立TCP/TLS连接。所以基本的通讯如下：

* 那么设备之间怎么样通讯呢？这就涉及到一些术语；要想指定某一个设备收到此条消息，那么就必须根据topic
主题来识别，这个是服务器的事情了；下面列下一些常见的专用名词：
①：ClientID

客户端唯一标识，服务端用于关联一个Session。
只能包含这些大写字母，小写字母和数字（0-9a-zA-Z），23个字符以内，同一时间内 Server 和同一个 ClientID 只能保持一个
TCP 连接，再次连接会踢掉前一个连接的客户端。

②：Keep Alive

顾名思义，目的是保持长连接的可靠性，以及双方对彼此是否在线的确认。
客户端在Connect的时候设置 Keep Alive 时长。如果服务端在 1.5 * KeepAlive
时间内没有收到客户端的报文，它必须断开客户端的网络连接。

③：Will

遗嘱，遗愿；遗嘱消息（Will Message）存储在服务端，当网络连接关闭时，服务端必须发布这个遗嘱消息，所以被形象地称之为遗嘱，可用于通知异常断线。

④：retain

0：服务端不能存储这个消息，也不能移除或替换任何现存的保留消息。
1：
服务端必须存储这个应用消息和它的QoS等级，以便它可以被分发给未来的订阅者，所以如果后面未来有客户端订阅了这个主题，那么这个客户端一上线就会收到此消息。

⑤：qos

0：【最多一次】没有回复，不需要存储。有可能丢失（网络异常断开，业务层繁忙或者错误）。
1：【至少一次】确保消息到达，但消息重复可能会发生。
2：【只有一次】确保消息到达一次；

⑥：poyload

用来传输用户的数据，最大允许 256MB ，发布的消息的 Payload允许为空。在很多场合下，代表将持久消息（或者遗嘱消息）清空；格式为UTF-8编码；

三、官方核心代码；

* 乐鑫已经针对rtos移植了eclipse的标准的paho mqtt，在官方的GitHub已经看到了源码：点我查看
<https://github.com/eclipse/paho.mqtt.c>，这个库非常出名，很多嵌入式的芯片都是移植这个库。 #define
MQTT_CLIENT_THREAD_NAME "mqtt_client_thread" #define
MQTT_CLIENT_THREAD_STACK_WORDS 2048 #define MQTT_CLIENT_THREAD_PRIO 8 LOCAL
xTaskHandle mqttc_client_handle;static void messageArrived(MessageData* data) {
printf("Message arrived: %s\n", data->message->payload); } static void
mqtt_client_thread(void* pvParameters) { printf("mqtt client thread starts\n");
MQTTClient client; Network network;//指定缓存区的大小 unsigned char sendbuf[80],
readbuf[80] = {0}; int rc = 0, count = 1; MQTTPacket_connectData connectData =
MQTTPacket_connectData_initializer; pvParameters =0; //初始化TCP连接
NetworkInit(&network);//初始化客户端，注意后面都是发送和接收数据的缓存区，一定要加大这个缓存区的大小；否则后面发送不成功！
MQTTClientInit(&client, &network,30000, sendbuf, sizeof(sendbuf), readbuf,
sizeof(readbuf)); char* address = MQTT_BROKER; //底层的TCP开始连接 if ((rc =
NetworkConnect(&network, address, MQTT_PORT)) !=0) { printf("Return code from
network connect is %d\n", rc); } //后天任务：如果这个不成功执行，就不会自动进去回调方法：messageArrived；
#if defined(MQTT_TASK) if ((rc = MQTTStartTask(&client)) != pdPASS) { printf(
"Return code from start tasks is %d\n", rc); } else { printf("Use
MQTTStartTask\n"); } #endif //定义mqtt版本： 3 = 3.1 ， 4 = 3.1.1
connectData.MQTTVersion =3; //定义客户端ID(必须唯一)：大伙们可以定义mac地址作为ID
connectData.clientID.cstring ="ESP8266_sample"; //定义连接的账户名，这个根据服务器的选型来弄；【可有可无】
connectData.username.cstring="admin"; //定义连接的账户名密码，这个根据服务器的选型来弄；【可有可无】
connectData.password.cstring="admin123456"; //定义连接心跳；
connectData.keepAliveInterval =40; //清楚会话 connectData.cleansession = true;
//连接MQTT服务器 if ((rc = MQTTConnect(&client, &connectData)) != 0) { printf(
"Return code from MQTT connect is %d\n", rc); } else { printf("MQTT Connected\n"
); }//订阅主题 MQTTSubscribe --->【ESP8266/sample/pub】 if ((rc =
MQTTSubscribe(&client,"ESP8266/sample/pub", 2, messageArrived)) != 0) { printf(
"Return code from MQTT subscribe is %d\n", rc); } else { printf("fuck MQTT
subscribe to topic \"ESP8266/sample/pub\"\n"); } //死循环，时隔一秒发送一则消息 while
(count++) {//初始化一则消息结构体 MQTTMessage message; char payload[80]; message.qos =
QOS2; message.retained =0; message.payload = payload; sprintf(payload,
"{\"uuid\":\"dsaasdad22\",\"token\":\"saddsa412\",\"ver\":1.0,\"statusCode\":0,\"skill\":%d}"
, count); message.payloadlen =strlen(payload); printf("MQTT publish to
payloadlen :%s\n", message.payload); if ((rc = MQTTPublish(&client,
"ESP8266/sample/pub", &message)) != 0) { printf("Return code from MQTT publish
is %d\n", rc); } else { printf( "MQTT publish topic \"ESP8266/sample/pub\",
message number is %d\n", count); } vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS); //send
every 1 seconds } printf("mqtt_client_thread going to be deleted\n");
vTaskDelete(NULL);return; }
四、二次修改完善断开连接；

* 这个库和乐鑫自己做的那份NONOS
代码不一样，这个是不会自动重连服务器的，假如你的路由器突然没了外网，导致这个连接不成功，那么就会永远发布不了消息；所以优化如下，代码略多，主要原理：
1、通过判断是否发布消息成功的标志，是否重新连接服务器和订阅主题；

2、
如果把发布消息的任务独立开来，就相当于开启了新的线程，我看了一些高质量的代码，都是创建一则消息队列，处于阻塞等待，直到有消息要发布，则在此死循环内发布，如果不发布，那么重新连接则发布；

3、连接和订阅主题的代码都是在死循环内的，但是初始化客户端的代码千万别在死循环内，因为这个初始化相当于开辟了内存，会占据内存，多次了连接了
，就相当于开辟多个内存了！
static void Task_MqttClient_Connect(void* pvParameters) { bool isNeedQueue =
true; Network network; unsigned char sendbuf[2048], readbuf[2048] = { 0 }; int
rc =0, count = 0; MQTTPacket_connectData connectData =
MQTTPacket_connectData_initializer; pvParameters =0; NetworkInit(&network);
MQTTClientInit(&client, &network,30000, sendbuf, sizeof(sendbuf), readbuf,
sizeof(readbuf)); //！！！！！不要把初始化放在里面 for (;;) { //判断是否已经获取了路由器分配的IP while
(wifi_station_get_connect_status() != STATION_GOT_IP) { vTaskDelay(1000 /
portTICK_RATE_MS); }char* address = MQTT_SERVICE; connectData.MQTTVersion = 3;
connectData.clientID.cstring = checkTopic; connectData.username.cstring =
MQTT_USER_NAME; connectData.password.cstring = MQTT_USER_PAW;
connectData.keepAliveInterval =40; connectData.cleansession = true; if ((rc =
NetworkConnect(&network, address, MQTT_PORT)) !=0) { printf("MClouds
NetworkConnect connect is %d\n", rc); } if ((rc = MQTTStartTask(&client)) !=
pdPASS) {printf("Return code from start tasks is %d\n", rc); } else { printf(
"Use MQTTStartTask\n"); } if ((rc = MQTTConnect(&client, &connectData)) != 0) {
printf("[SY] MClouds connect is %d\n", rc); network.disconnect(&network);
vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS); } if ((rc = MQTTSubscribe(&client,
subTopic, QOS0, MessageArrived)) !=0) { printf("[SY] MClouds sub fail is %d\n",
rc); network.disconnect(&network); vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS); } printf
("MQTT subscribe to topic -> %s\n", subTopic);
xQueueReset(MqttMessageQueueHandler);while (1) { char payload[2048]; struct
esp_mqtt_msg_type *pMsg;printf("MqttMessageQueueHandler waitting ..\n"); //阻塞等待
xQueueReceive(MqttMessageQueueHandler, &pMsg, portMAX_DELAY);sprintf(payload,
"%s", pMsg->allData); //printf("MQTT publish payload: %s\n", payload);
os_printf(" [SY] 1 MQTT get freeHeap: %d\n",system_get_free_heap_size());
MQTTMessage message; message.qos = QOS0; message.retained =false;
message.payload = (void*) payload; message.payloadlen = strlen(payload) + 1; if
((rc = MQTTPublish(&client, pubTopic, &message)) !=0) { printf("Return code
from MQTT publish is %d\n", rc); } else { printf("MQTT publish succeed ..\n"); }
if (rc != 0) { break; } } network.disconnect(&network); } printf(
"mqtt_client_thread going to be deleted\n"); vTaskDelete(NULL); return; }
（注意要填写服务器地址，还要熟悉rtos的消息队列。）
1.一定要用最新版的SDK包的工程，而且要看博文前面的刨坑的连接里面的库文件是否更新到您的工程。
2. 由于下面的硬件代码链接不可以修改了，大家下载之后，修改下静态库文件和上面的Task_MqttClient_Connect
方法即可。之后通过不断轮询服务器是否断开，如果是则发送消息重连即可。
3.目前2018.8.27为止，v2.0.0的SDK的MQTT还是蛮稳定的。断开连接的可能性较低。

* 本硬件代码下载：https://download.csdn.net/download/xh870189248/10565032
<https://download.csdn.net/download/xh870189248/10565032>
* esp8266源代码学习汇总：https://github.com/xuhongv/StudyInEsp8266
<https://github.com/xuhongv/StudyInEsp8266>
* esp32源代码学习汇总：https://github.com/xuhongv/StudyInEsp32
<https://github.com/xuhongv/StudyInEsp32>
* QQ付费交流群，众多大神带您飞: 434878850

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