HarmonyOS网络应用开发：Paho MQTT

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一、MQTT介绍

1 MQTT协议介绍

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/s ubscribe）模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，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。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

MQTT 是一种基于标准的消息传递协议或规则集，用于机器对机器的通信。智能传感器、可穿戴设备和其他物联网（IoT）设备通常必须通过带宽有限的资源受限网络传输和接收数据。这些物联网设备使用 MQTT 进行数据传输，因为它易于实施，并且可以有效地传输物联网数据。MQTT 支持设备到云端和云端到设备之间的消息传递。当前，MQTT 协议已成为物联网数据传输的标准。

Paho是IBM在2011年建立的Eclipse开源项目，该项目包含以C、Java、Python、Javascript等语言编写的可用客户端。
嵌入式C语言客户端开源地址：https://github.com/eclipse/paho.mqtt.embedded-c

2 MQTT协议实现方式

实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

（1）Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）；

（2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

（1）MQTT客户端

一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以：

发布其他客户端可能会订阅的信息；

订阅其它客户端发布的消息；

退订或删除应用程序的消息；

断开与服务器连接。

（2）MQTT服务器

MQTT服务器以称为"消息代理"（Broker），可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间，它可以：

接受来自客户的网络连接；

接受客户发布的应用信息；

处理来自客户端的订阅和退订请求；

向订阅的客户转发应用程序消息。

3 相关概念

订阅（Subscription）

订阅包含主题筛选器（Topic Filter）和最大服务质量（QoS）。订阅会与一个会话（Session）关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。

会话（Session）

每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话，客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。

主题名（Topic Name）

连接到一个应用程序消息的标签，该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。

主题筛选器（Topic Filter）

一个对主题名通配符筛选器，在订阅表达式中使用，表示订阅所匹配到的多个主题。

负载（Payload）

消息订阅者所具体接收的内容。

4 MQTT协议中的方法

MQTT协议中定义了一些方法（也被称为动作），来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：

（1）Connect。等待与服务器建立连接。

（2）Disconnect。等待MQTT客户端完成所做的工作，并与服务器断开TCP/IP会话。

（3）Subscribe。等待完成订阅。

（4）UnSubscribe。等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。

（5）Publish。MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。

二、Paho MQTT文件目录介绍

MQTTPacket：提供MQTT数据包的序列化与反序列化，以及部分辅助函数。

MQTTClient：封装MQTTPacket生成的高级别C++客户端程序。

MQTTClient-C：封装MQTTPacket生成的高级别C客户端程序。

samples目录提FreeRTOS和linux两个例程，分别支持FreeRTOS和Linux系统。
src目录提供MQTTClient的代码实现能力，以及用于移植到对应平台的网络驱动。

三、MQTT客户端实现

1 程序下载

Eclipse桌面客户端程序下载地址：https://repo.eclipse.org/content/repositories/paho-releases/org/eclipse/paho/org.eclipse.paho.ui.app/1.1.1/

打开出现报错发现是java JDK的问题，修改为8.0版本后可正常打开。

MQTT消息代理软件mosquitto下载地址： https://mosquitto.org/download/

修改mosquitto.conf —> 约513行 —> allow_anonymous true

修改mosquitto.conf —> 约234行
注意：修改后需要重启服务！！！

在任务管理器中启动该服务。

2 修改业务代码

sample中D5_iot_mqtt.c修改为本机ip（这里应该使用你虚拟机连接的ip）

修改BUILD.gn

3 编译烧录并通过Paho连接

通过MobatXtrem使用hpm dist进行编译

使用Hiburn点击Reset进行烧录。（这里默认你已经会使用Hiburn工具）

使用Eclipse Paho进行连接

连接失败可能的原因

ip地址不正确（cmd —> ipconfig查看ipv4地址）
MQTT服务端的配置文件未修改
mosquitto服务未开启（任务管理器 —> 服务 —> 右键：重启/打开）

4 订阅主题

将代码中订阅的主题进行订阅

打开串口查看日志

📎 参考文章

运行org.eclipse.paho报错的解决方法

BearPi-HM_Nano开发板WiFi编程开发——MQTT协议开发

💡

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接口名	功能描述
MQTTClientInit	创建一个客户端对象
MQTTConnect	发送MQTT连接数据包
MQTTConnectWithResults	发送MQTT连接数据包并等待返回
MQTTPublish	发送MQTT发布数据包
MQTTSetMessageHandler	发送每个topic消息处理函数
MQTTSubscribe	发送MQTT订阅数据包
MQTTSubscribeWithResults	发送MQTT订阅数据包并等待返回结果
MQTTUnsubscribe	发送MQTT取消数据包
MQTTDisconnect	发送MQTT断开连接数据包并关闭连接