ESP8266 + MQTT ：如何实现 LED 灯的远程控制

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。

NodeMCU 是一个开源的物联网平台。它使用 Lua 语言编程。该平台基于eLua开源项目，底层使用ESP8266 sdk 0.9.5版本。

在此项目中我们将实现 NodeMCU(ESP8266) 与 EMQ X Cloud 运营和维护的免费公共 MQTT 服务器远程控制 LED 灯，并使用 Arduino IDE 来对 NodeMCU ESP8266 进行编程。 EMQ X Cloud 是由 EMQ 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。

所需组件

• NodeMCU
• Arduino IDE
• LED * 1，330 Ω 电阻
• MQTT X: 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

NodeMCU ESP8266 和 LED 连接图

代码编写

1. 首先我们将导入 ESP8266WiFi 和 PubSubClient 库，ESP8266WiFi 库能够将 ESP8266 连接到 WiFi 网络，PubSubClient 库，使我们能够连接到 MQTT 代理并发布/订阅主题消息。

   #include <ESP8266WiFi.h>
   #include <PubSubClient.h>
   

2. 我们将使用 NodeMCU ESP8266 的 D1 引脚来连接到 LED，实际上该引脚内部连接到 ESP8266 模块的 GPIO5。

   // GPIO 5 D1
   #define LED 5
   

3. 设置 WIFI 名称和密码，以及 MQTT Broker 连接地址和端口

   // WiFi
   const char *ssid = "mousse"; // Enter your WiFi name
   const char *password = "qweqweqwe";  // Enter WiFi password
    
   // MQTT Broker
   const char *mqtt_broker = "broker.emqx.io";
   const char *topic = "esp8266/led";
   const char *mqtt_username = "emqx";
   const char *mqtt_password = "public";
   const int mqtt_port = 1883;
   

4. 我们打开了一个串行连接，以便于输出程序的结果并且连接到WiFi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..");
   }
   

5. 我们将设置 MQTT Broker，同时将连接信息打印到串口监视器上

    //connecting to a mqtt broker
   client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
   client.setCallback(callback);
   while (!client.connected()) {
       String client_id = "esp8266-client-";
       client_id += String(WiFi.macAddress());
       Serial.println("Connecting to public emqx mqtt broker.....");
       if (client.connect(client_id, mqtt_username, mqtt_password)) {
           Serial.println("Public emqx mqtt broker connected");
       } else {
           Serial.print("failed with state ");
           Serial.print(client.state());
           delay(2000);
       }
   }
   

6. MQTT Broker 连接成功后，ESP8266 将向 MQTT Broker 发布和订阅消息

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

7. 编写回调函数，从串行监视器读取下发指令并且控制 LED 的开和关

   void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) {
       Serial.print("Message arrived in topic: ");
       Serial.println(topic);
       Serial.print("Message:");
       String message;
       for (int i = 0; i < length; i++) {
           message = message + (char) payload[i];  // convert *byte to string
       }
       Serial.print(message);
       if (message == "on") { digitalWrite(LED, LOW); }   // LED on
       if (message == "off") { digitalWrite(LED, HIGH); } // LED off
       Serial.println();
       Serial.println("-----------------------");
   }
   

8. 完整代码

   #include <ESP8266WiFi.h>
   #include <PubSubClient.h>
   
   // GPIO 5 D1
   #define LED 5
   
   // WiFi
   const char *ssid = "mousse"; // Enter your WiFi name
   const char *password = "qweqweqwe";  // Enter WiFi password
   
   // MQTT Broker
   const char *mqtt_broker = "broker.emqx.io";
   const char *topic = "esp8266/led";
   const char *mqtt_username = "emqx";
   const char *mqtt_password = "public";
   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()) {
           String client_id = "esp8266-client-";
           client_id += String(WiFi.macAddress());
           Serial.println("Connecting to public emqx mqtt broker.....");
           if (client.connect(client_id, mqtt_username, mqtt_password)) {
               Serial.println("Public emqx mqtt broker connected");
           } else {
               Serial.print("failed with state ");
               Serial.print(client.state());
               delay(2000);
           }
       }
       // publish and subscribe
       client.publish(topic, "hello emqx");
       client.subscribe(topic);
   }
   
   void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length) {
       Serial.print("Message arrived in topic: ");
       Serial.println(topic);
       Serial.print("Message:");
       String message;
       for (int i = 0; i < length; i++) {
           message = message + (char) payload[i];  // convert *byte to string
       }
       Serial.print(message);
       if (message == "on") { digitalWrite(LED, LOW); }   // LED on
       if (message == "off") { digitalWrite(LED, HIGH); } // LED off
       Serial.println();
       Serial.println("-----------------------");
   }
   
   void loop() {
       client.loop();
   }
   

连接和测试

1. 请使用 Arduino IDE 将完整代码上传 ESP8266，并打开串口监视器

   esp_con

2. 建立 MQTTX 客户端 与 MQTT Broker 连接, 并向 ESP8266 发送指令

   esp_con

总结

至此，我们成功实现 NodeMCU ESP8266 与免费公共 MQTT 服务器远程控制 LED 灯，该例子只是描述了一个简单的场景，在实际的项目中，需要更加安全的连接方式，以及对物联网数据进行持久化等功能。

更多物联网开发及 ESP8266 相关文章，敬请关注后续推送。