單元十五ESPWIFI模塊MQTTLED湯宇嬌上海

單元十五ESP8266WIFI模塊-MQTT-LED主講人：湯宇嬌上海城建職業(yè)學(xué)院本單元內(nèi)容MQTT基本概念MQTT協(xié)議解析配置基于MQTT協(xié)議的設(shè)備端、云端通信教學(xué)目標(biāo)了解MQTT基本概念了解MQTT協(xié)議設(shè)計(jì)方法掌握配置基于MQTT協(xié)議的設(shè)備端、云端通信15.1MQTT基本概念MQTT概念MQTTMQTT基本概念MQTT(MessageQueuingTelemetryTransport，消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議）是一種基于發(fā)布/訂閱（publish/subscribe）模式的"輕量級(jí)"通訊協(xié)議，該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上，由IBM在1999年發(fā)布。MQTT最大優(yōu)點(diǎn)在于，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實(shí)時(shí)可靠的消息服務(wù)。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時(shí)通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動(dòng)應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。功能特點(diǎn)：輕量簡(jiǎn)單開放易于實(shí)現(xiàn)MQTT概念MQTT典型應(yīng)用場(chǎng)景MQTT是一個(gè)基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡(jiǎn)單、開放和易于實(shí)現(xiàn)的，這些特點(diǎn)使它適用范圍非常廣泛。在很多情況下，包括受限的環(huán)境中，如：機(jī)器與機(jī)器（M2M）通信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。其在，通過衛(wèi)星鏈路通信傳感器、偶爾撥號(hào)的醫(yī)療設(shè)備、智能家居、及一些小型化設(shè)備中已廣泛使用。15.2MQTT協(xié)議解析消息格式消息格式定義MQTT協(xié)議解析消息包括三個(gè)部分：固定頭（Fixedheader）、可變頭（Variableheader）、消息體（payload）。消息示例MQTT固定頭MQTT協(xié)議解析消息示例MQTT固定頭:MQTT數(shù)據(jù)包類型MQTT協(xié)議解析消息示例MQTT固定頭:標(biāo)識(shí)位MQTT協(xié)議解析（1）DUP：發(fā)布消息的副本。用來在保證消息的可靠傳輸，如果設(shè)置為1，則在下面的變長(zhǎng)中增加MessageId，并且需要回復(fù)確認(rèn)，以保證消息傳輸完成，但不能用于檢測(cè)消息重復(fù)發(fā)送。（2）QoS：發(fā)布消息的服務(wù)質(zhì)量，即：保證消息傳遞的次數(shù)（3）RETAIN：發(fā)布保留標(biāo)識(shí)，表示服務(wù)器要保留這次推送的信息，如果有新的訂閱者出現(xiàn)，就把這消息推送給它，如果設(shè)有那么推送至當(dāng)前訂閱者后釋放。消息示例MQTT可變頭MQTT協(xié)議解析MQTT數(shù)據(jù)包中包含一個(gè)可變頭，它駐位于固定的頭和負(fù)載之間?？勺冾^的內(nèi)容因數(shù)據(jù)包類型而不同，較常的應(yīng)用是作為包的標(biāo)識(shí)消息示例Payload消息體MQTT協(xié)議解析Payload消息體位MQTT數(shù)據(jù)包的第三部分，包含CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四種類型的消息：（1）CONNECT，消息體內(nèi)容主要是：客戶端的ClientID、訂閱的Topic、Message以及用戶名和密碼。（2）SUBSCRIBE，消息體內(nèi)容是一系列的要訂閱的主題以及QoS。（3）SUBACK，消息體內(nèi)容是服務(wù)器對(duì)于SUBSCRIBE所申請(qǐng)的主題及QoS進(jìn)行確認(rèn)和回復(fù)。（4）UNSUBSCRIBE，消息體內(nèi)容是要訂閱的主題。QoSMQTT協(xié)議解析QualityofService

MQTT提供一個(gè)有質(zhì)量的服務(wù)，從IoT角度來看，其本質(zhì)是消息的優(yōu)先級(jí)。在任何情況下一個(gè)重要的消息可以傳輸?shù)侥康牡兀虼擞辛朔?wù)質(zhì)量（QoS），雖然傳輸速度會(huì)變慢但是交付有了保證。一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)源速度優(yōu)先于效率，然而分配一個(gè)較低的QoS，更像是一個(gè)“fire-and-forget”事件，如UDP。。設(shè)備登錄登錄流程MQTT協(xié)議解析MQTT設(shè)備登錄設(shè)備云流程：訪問設(shè)備云門戶/注冊(cè)用戶；用戶根據(jù)業(yè)務(wù)情況，在”連接請(qǐng)求”章節(jié)中選擇MQTT登錄方式；根據(jù)登錄方式，填寫設(shè)備相關(guān)屬性，在產(chǎn)品下新增設(shè)備，獲取產(chǎn)品ID、設(shè)備ID，以及api-key等信息；設(shè)備發(fā)送連接請(qǐng)求報(bào)文到設(shè)備云服務(wù)器地址：，端口876或29876MQTT建立連接客戶端先發(fā)送CONNECT消息給中間件中間件收到客戶端的連接請(qǐng)求后返回CONNACK消息協(xié)議原理MQTT協(xié)議原理MQTT協(xié)議解析實(shí)現(xiàn)MQTT協(xié)議需要：客戶端和服務(wù)器端MQTT協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者（Publish）、代理（Broker）（服務(wù)器）、訂閱者（Subscribe）。其中，消息的發(fā)布者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務(wù)器，消息發(fā)布者可以同時(shí)是訂閱者。MQTT傳輸?shù)南⒎譃椋褐黝}（Topic）和負(fù)載（payload）兩部分Topic，可以理解為消息的類型，訂閱者訂閱（Subscribe）后，就會(huì)收到該主題的消息內(nèi)容（payload）payload，可以理解為消息的內(nèi)容，是指訂閱者具體要使用的內(nèi)容報(bào)文時(shí)續(xù)MQTT協(xié)議解析MQTT報(bào)文時(shí)續(xù)利用MQTT上報(bào)數(shù)據(jù)點(diǎn)到設(shè)備云及客戶端讀取數(shù)據(jù)的流程：在設(shè)備云門戶注冊(cè)用戶，創(chuàng)建需要登錄的設(shè)備（詳見登錄流程）；通過設(shè)備云門戶該設(shè)備的詳情頁，或RESTAPI創(chuàng)建需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)流（定義上傳數(shù)據(jù)類型名稱）；設(shè)備進(jìn)行MQTT登錄鑒權(quán)；根據(jù)數(shù)據(jù)類型（json或二進(jìn)制），數(shù)據(jù)流ID（名稱）和當(dāng)前值，時(shí)間（默認(rèn)當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間）等信息，封裝消息類型8（”存儲(chǔ)數(shù)據(jù)”，具體格式見消息定義中的示例）發(fā)送到設(shè)備云，設(shè)備云解析后將數(shù)據(jù)點(diǎn)保存在該設(shè)備對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)流中。數(shù)據(jù)流MQTT協(xié)議解析從發(fā)布方到訂閱方

MQTT服務(wù)器以稱為“消息代理”（Broker），可以是一個(gè)應(yīng)用程序或一臺(tái)設(shè)備。它是位于消息發(fā)布者和訂閱者之間，它可以：（1）接受來自客戶的網(wǎng)絡(luò)連接；（2）接受客戶發(fā)布的應(yīng)用信息；（3）處理來自客戶端的訂閱和退訂請(qǐng)求；（4）向訂閱的客戶轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序消息。15.3基于MQTT的云、設(shè)備端配置配置步驟云、端協(xié)同配置登錄OneNet云平臺(tái)，選擇控制臺(tái)配置步驟云、端協(xié)同配置選擇全部產(chǎn)品服務(wù)，基礎(chǔ)服務(wù)下的多協(xié)議接入配置步驟云、端協(xié)同配置選擇MQTT協(xié)議，點(diǎn)擊創(chuàng)建產(chǎn)品配置步驟云、端協(xié)同配置選擇添加產(chǎn)品信息配置步驟云、端協(xié)同配置產(chǎn)品添加成功配置步驟云、端協(xié)同配置添加設(shè)備配置步驟云、端協(xié)同配置設(shè)備詳情中添加APIKey配置步驟云、端協(xié)同配置記錄設(shè)備ID和APIKey配置步驟云、端協(xié)同配置記錄設(shè)備ID和APIKey配置步驟云、端協(xié)同配置修改代碼中的設(shè)備