【物联网智能硬件】在开发板上设计并运行MQTT客户端

工程师进阶笔记 2024-10-28 17:11:13 来自广东板块：嘉立创PCB 互动量：112

MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议，该传输协议具有轻量、简单、开放和易于实现的特点，可以用极少的代码和有限的带宽，为远程连接的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，MQTT在物联网、小型设备、移动应用等方面有着十分广泛的应用。

主流的MQTT协议，其底层是基于TCP/IP连接，通过客户端和服务器的方式，来进行数据传输的。在MQTT协议里面，主要涉及三种角色：消息发布者（Publish），消息订阅者（Subscribe），消息代理服务器（Broker）。

消息发布者和消息订阅者都是客户端角色，而消息代理是服务器角色，对于一台通过MQTT协议接入消息代理服务器的设备，它可以同时作为消息的发布者和消息的订阅者。

MQTT在传输消息的时候，一个消息通常包含主题（Topic）和负载（Payload），有点类似key-value的关系，主题Topic可以理解为消息的类型，当订阅者订阅了该主题后，一旦有发布者发布该主题的消息，订阅者就会收到该消息的负载内容（Payload）。

关于MQTT具体的实现原理和协议详解，此处不作分析，感兴趣的读者可以在网上搜索各种分析资料。本篇文章旨在imx6ull开发板上，实现一个MQTT客户端，让各种开发板实现互联互通。

基于Qt5实现的MQTT协议，除了使用Qt官方提供的MQTT封装以外，也可以使用第三方公司提供的针对MQTT的封装接口，可以通过以下链接下载第三方MQTT客户端的Qt源码。https://github.com/emqx/qmqtt

下载好源码后，把源码上传到ubuntu中并解压，解压后的源码，如下图所示。

本次实验使用的是imx6ull开发板，其他开发板也可作为参考，在开始之前，需要先根据开发板的使用手册，搭建好Qt的开发环境，安装好对应的编译器，并且编译出来的Qt5应用程序可以在开发板正常运行。

1.在解压出来的文件中，使用Qt-Creator打开qmqtt.pro文件，打开后的工程可以使用imx6ull的交叉编译器进行编译，对于examples和tests文件夹，我们暂时不需要用到，我们只需要用到src文件夹里面的代码。对src文件夹执行qmake和编译操作，如下图所示。

2.编译完成后，在构建目录里面可以生成include文件夹和lib文件夹，这两个文件夹主要是供我们自己编写MQTT客户端源码时使用的，include目录主要是头文件，lib文件夹是动态库，程序编译时需要用到，如下图所示。

3.为了项目管理方便，我们把include和lib目录单独提取出来，保存到lib_qmqtt文件夹里面，并把lib目录里面的动态库文件libQt5Qmqtt相关文件，复制到开发板的/usr/lib目录下，因为客户端程序在开发板运行时，需要这些动态库进行支持，如下图所示。

4.使用Qt-Designer软件，设计好MQTT的客户端应用程序界面，包括MQTT代理服务器的IP地址和端口，该客户端程序发布的主题和订阅的主题，消息内容的显示窗口，等等，如下图所示

5.把lib_qmqtt文件夹复制到100ask_imx6ull_app工程目录下，我们在page3_widget.cpp和page3_widget.h文件里面编写MQTT客户端代码，在Page3_Widget的构造函数里面，先连接各种按钮的信号槽，然后实例化一个mqtt客户端对象，实例化成功后，连接mqtt的信号槽函数，源码实现如下图所示。