在此Instruction中，我将解释什么是MQTT协议以及如何使用它在设备之间进行通信。然后，作为一个实际演示，我将向您展示如何设置一个简单的两个客户端系统，ESP8266模块将在该系统中发送一条消息按下按钮后转到Python程序。具体来说，我为此项目使用了Adafruit HUZZAH模块，Raspberry Pi和台式计算机。Raspberry Pi将充当MQTT代理，Python客户端将在单独的台式计算机上运行（可选，因为它可以在Raspberry Pi上运行）。

要遵循此Instructable，您将需要具备一些电子学基础知识，以及如何使用Arduino软件。您还应该熟悉使用命令行界面（对于Raspberry Pi）。希望，一旦您了解了什么是MQTT，以及如何在基本场景中使用它，您将能够创建自己的IoT项目！

所需零件

• 1 x Raspberry Pi，已连接到本地网络（正在运行Jessie）
• 1个ESP8266模组（Adafruit HUZZAH）
• 1 x面包板
• 3 x跳线（公对公）
• 1 x按钮
• 1 x 10k欧姆电阻（棕黑色橙色颜色代码）

我创建了这个Instructable，因为MQTT一直对我感兴趣，因为它是一种协议，可以使用许多不同的方式。但是，我似乎无法理解如何编码设备以使用它。这是因为我不知道/不了解我的“ Hello，World！”到底发生了什么。从设备A发送到设备B。因此，我决定编写此Instructable来（希望）教您它的工作原理，并加深我对它的理解！

MQTT或MQ遥测传输是一种消息传递协议，它允许多个设备互相通信。当前，它已成为物联网的流行协议，尽管它已用于其他用途，例如Facebook Messenger。有趣的是，MQTT于1999年发明-意味着它和我一样古老！

MQTT是根据各地的想法，设备可以发布或订阅到主题。因此，例如。如果设备1已从其传感器之一记录了温度，则它可以将包含所记录的温度值的消息发布到主题（例如“温度”）。此消息发送到MQTT代理，您可以将其视为局域网上的交换机/路由器。MQTT Broker收到该消息后，会将其发送到订阅了相同主题的任何设备（在本例中为Device＃2）。

在这个项目中，我们将使用ESP8266发布到一个主题，并通过一个充当MQTT Broker的Raspberry Pi创建一个将订阅同一主题的Python脚本。MQTT的伟大之处在于它轻巧，因此非常适合在ESP8266等小型微控制器上运行，但它也广泛可用-因此我们也可以在Python脚本上运行它。

希望在该项目结束时，您将了解什么是MQTT，以及将来如何将其用于您自己的项目。

如上一步所述，要设置我们的MQTT系统，我们需要一个代理。对于Raspberry Pi，我们将使用“ Mosquitto ” MQTT代理。在我们安装它之前，最好总是更新我们的Raspberry Pi。

sudo apt-get更新
sudo apt-get升级

完成此操作后，安装mosquitto，然后安装mosquitto-clients软件包。

须藤apt-get install mosquitto -y
须藤apt-get install mosquitto-clients -y

完成安装这两个软件包后，我们将需要配置代理。mosquitto代理的配置文件位于/etc/mosquitto/mosquitto.conf，因此请使用您喜欢的文本编辑器将其打开。如果您没有喜欢的文本编辑器或不知道如何使用任何命令行编辑器，那么我将使用nano，以便您可以遵循以下步骤：

须藤纳米/etc/mosquitto/mosquitto.conf

在此文件的底部，您应该看到以下行：

include_dir /etc/mosquitto/conf.d

删除此行。将以下行添加到文件的底部。

allow_anonymous错误
password_file / etc / mosquitto / pwfile
听众1883

通过输入这些行，我们告诉mosquitto，我们不希望任何连接到我们经纪人的人不提供有效的用户名和密码（我们将在接下来的步骤中进行设置），而我们希望mosquitto在端口号1883上侦听消息。

如果您不希望代理要求用户名和密码，则不要包括我们添加的前两行（即allow_anonymous ...和password_file ...）。如果执行了此操作，则跳到重新启动Raspberry Pi。

现在关闭（并保存）该文件。如果要跟随nano示例，请按CTRL + X，并在出现提示时键入Y。

因为我们刚刚告诉mosquitto，尝试使用MQTT代理的用户需要进行身份验证，所以我们现在需要告诉mosquitto，用户名和密码是什么！因此，键入以下命令-用所需的用户名替换用户名-然后在出现提示时输入所需的密码（注意：如果在编辑配置文件时指定了另一个password_file路径，请用您使用过的一种）。

sudo mosquitto_passwd -c / etc / mosquitto / pwfile用户名

由于我们刚刚更改了mosquitto配置文件，因此应该重新启动Raspberry Pi。

须藤重启

一旦Raspberry Pi完成重新启动，您就应该拥有一个功能齐全的MQTT代理！接下来，我们将尝试使用多种不同的设备/方法与之交互！

在Raspberry Pi上安装mosquitto之后，可以对其进行快速测试-只是确保一切正常。为此，我们可以在命令行上使用两个命令。mosquitto_pub和mosquitto_sub。在这一步中，我将指导您使用所有这些工具来测试我们的经纪人。

为了测试代理，您将需要打开两个命令行窗口。如果您使用的是Putty或其他SSH客户端，这就像打开另一个SSH窗口并照常登录一样简单。如果从UNIX终端访问Pi，则完全相同。如果直接使用Raspberry Pi，则需要以GUI模式打开两个终端窗口（命令startx可以用来启动GUI）。

现在您已经打开了两个窗口，我们可以开始测试了。在两个终端之一中，键入以下命令，用在上一步中设置的用户名和密码替换。

mosquitto_sub -d -u用户名-P密码-t测试

如果您决定在上一步中不设置用户名和密码，那么从现在开始，请忽略命令中的-u和-P标志。因此，作为示例，mosquitto_sub命令现在将是：

mosquitto_sub -d -t测试

mosquitto_sub命令将订阅主题，并在终端窗口中显示发送到指定主题的所有消息。在这里，-d表示调试模式，因此所有消息和活动都将在屏幕上输出。-u和-P应该是不言自明的。最后，-t是我们要订阅的主题的名称-在这种情况下为“测试”。

接下来，在另一个终端窗口中，我们将尝试将消息发布到“测试”主题。输入以下内容，再次记住要更改用户名和密码：

mosquitto_pub -d -u用户名-P密码-t test -m“您好，世界！”

当您按回车键时，您应该看到消息“ Hello，World！”。出现在我们用来（订阅）的第一个终端窗口中。在这种情况下，您都准备开始在ESP8266上工作！

此步骤是否特定于Adafruit HUZZAH（这就是我用来完成此项目的步骤）。如果您使用的是其他Arduino / ESP8266设备，则不妨跳过此步骤。但是，我建议您先略读一下，以防万一此处有与您相关的信息。

对于这个项目，我将使用Arduino软件对HUZZAH进行编程。所以，如果你还没有准备好，请确保安装Arduino的软件（更新比1.6.4）。您可以在此处下载。

安装Arduino软件后，将其打开并导航至File-> Preferences。在这里，您应该（在窗口底部附近）看到一个带有标签的文本框：“ Additional Boards Manager URLs”。在此文本框中，复制并粘贴以下链接：

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

单击确定保存更改。现在打开Board Manager（Tools-> Board-> Board Manager）并搜索ESP8266。通过ESP8266 Community包安装esp8266。重新启动Arduino软件。

现在，在对板进行编程之前，我们需要选择一些不同的选项。在工具菜单选项中，为主板选择Adafruit HUZZAH ESP8266，为CPU频率选择80 MHz（如果您想对其超频，则可以使用160 MHz，但现在我要使用80 MHz），4M（3M SPIFFS）表示Flash大小，而115200表示上传速度。另外，请确保选择您正在使用的COM端口（这取决于您的设置）。

在上载任何代码之前，需要确保HUZZAH处于引导加载程序模式。要启用此功能，请按住板上标有GPIO0的按钮，并在按住该按钮的同时，也按住“复位”按钮。然后，释放复位按钮，然后释放GPIO0。如果正确完成此操作，则按下GPIO0时点亮的红色LED现在应该变暗。

要将代码上传到微控制器，请首先确保HUZZAH处于引导加载程序模式，然后只需单击Arduino IDE中的上载按钮。

如果您在设置HUZZAH时遇到任何问题，可以在Adafruit自己的教程中找到更多信息。

现在我们将开始对ESP8266进行编程，但是在开始之前，您需要在Arduino库管理器中安装以下库（Sketch-> Include Libraries-> Manage Libraries）

• 弹跳2
• PubSubClient

一旦安装了这些库，就可以运行此Instructable（MQTT_Publish.zip）中包含的代码。我已经确保对其进行评论，以便您可以了解每个部分的工作，这有望使您能够适应自己的需求。

请记住要更改代码顶部的常量，以便ESP8266可以连接到WiFi网络和MQTT Broker（Raspberry Pi）。

如果您决定不为MQTT Broker设置用户名和密码，请改为下载MQTT_PublishNoPassword.zip文件。

附件

• MQTT_Publish.zip
  下载
• MQTT_PublishNoPassword.zip
  下载

幸运的是，这一步非常简单！要安装mosquitto python客户端，您只需要在命令行（Linux / Mac）甚至命令提示符（Windows）中键入以下内容。

pip安装paho-mqtt

注意：如果您未指定要安装pip并在安装Python时将python添加到PATH变量中，则Windows命令提示符可能在运行pip命令时出现问题。有多种方法可以解决此问题，但是我认为仅重新安装Python是最简单的方法。如果有疑问-给它一个谷歌！

在此步骤中，我们将设置Python脚本（在Raspberry Pi本身或在连接到网络的另一台计算机上）处理ESP8266发送（发布）到MQTT主题的所有消息。

我已经在下面包含了python代码（PythonMQTT_Subscribe.py），已对其进行注释以帮助您了解发生了什么，但是我还将在此处解释一些主要功能。

如果您之前没有为MQTT连接设置用户名和密码，请改为下载PythonMQTT_SubscribeNoPassword.py文件。

附件

• PythonMQTT_Subscribe.py
  下载
• PythonMQTT_SubscribeNoPassword.py
  下载

例如，如果要建立IoT网络，您可能希望在ESP8266设备之间进行通信。值得庆幸的是，它并没有比我们之前编写的代码复杂得多，但是，有一些值得注意的更改。

为了使一个ESP将数据发送到另一个ESP，第一个ESP将需要发布到该主题，而第二个ESP将需要订阅该主题。此设置将允许单向对话-ESP（1）到ESP（2）。如果我们希望ESP（2）与ESP（1）进行对话，则可以创建一个新主题，ESP（2）将向该主题发布，而ESP（1）将进行订阅。值得庆幸的是，我们可以在同一主题上有多个订阅者，因此，如果您要将数据发送到多个系统，则只需要一个主题（除了正在发送数据的设备外，它们都订阅了一个主题）正在发布）。

如果您需要帮助弄清楚每个设备需要做什么，则可以将系统视为一个人间。如果正在发布ESP（1），则可以将该设备想象为“扬声器”，并且在此示例中，订阅该主题的所有设备均为“监听器”。

我在下面提供了一些示例代码，展示了ESP8266如何订阅主题，并侦听某些消息-1和0。如果收到1，则板上LED（对于HUZZAH-GPIO 0）打开。如果收到0，则此LED熄灭。

如果要处理更复杂的数据，则应在ReceivedMessage函数中完成（请参见代码）。

对于您自己的项目，如果需要发送和接收数据，则可以将上一示例中的发布功能合并到此步骤中包含的代码中。这应该在主要的Arduino loop（）函数中处理。

切记更改代码顶部的变量以适合您的网络！

附件

• MQTT_Subscribe.zip
  下载