作为 ESP8266 的升级版本，ESP32 是物联网项目的理想选择。除了 Wi-Fi 模块，该模块还包含蓝牙 4.0 模块。双核 CPU 工作频率为 80 至 240 MHz，包含两个 Wi-Fi 和蓝牙模块以及各种输入和输出引脚。

本文将分别介绍通过 TCP 端口和来连接 ESP32 客户端到 MQTT 服务器。

前置准备 

在进行连接之前，您需要准备好 MQTT 服务器和客户端。

获得 MQTT 服务器 

使用 EMQX 提供的 免费公共 MQTT 服务器，该服务基于 EMQX 的 MQTT 物联网云平台 创建。服务器接入信息如下：

• Broker: iot.xpstem.com
• TCP Port: 1883

Arduino IDE 

本文中使用 Arduino IDE 作为代码编辑和上传，Arduino 集成开发环境（或是 ArduinoIDE）包含了一个用于写代码的文本编辑器、一个消息区、一个文本控制台以及一个带有常用功能按钮和文本菜单的工具栏。软件连接 Arduino 和 Genuino 之后，能给所连接的控制板上传程序，还能与控制板相互通信。

安装依赖 

在 Arduino IDE 中完成以下安装。

1. 安装 ESP32 开发板。

   点击工具 -> 开发板 -> 开发板管理。搜索 ESP32，点击安装。

2. 安装 PubSub client 库。

   点击项目 -> 加载库 -> 管理库...。搜索 PubSubClient，安装 PubSubClient by Nick O’Leary。

通过 TCP 端口连接 

本章节介绍了如何在 Arduino IDE 中通过 TCP 端口连接 ESP32 和 MQTT 服务器。

1. 导入 WiFi 和 PubSubClient 库。

   #include <WiFi.h>
   #include <PubSubClient.h>

2. 设置 Wi-Fi 名称和密码，以及 MQTT 服务器连接地址和端口。

   示例代码将使用公共 MQTT 服务器来连接，公共 MQTT 服务器无需设置用户名和密码。如果您创建了部署，请在部署控制台找到相应的连接地址，请参考 默认认证设置用户名和密码。

   // WiFi Credentials
   const char *ssid = "WIFI_SSID";            // Replace with your WiFi name
   const char *password = "WIFI_PASSWORD";  // Replace with your WiFi password
   
   // MQTT Broker Settings
   const char *mqtt_broker = "iot.xpstem.com";
   const char *mqtt_topic = "user/******";
   const char *mqtt_username = "******";
   const char *mqtt_password = "******";
   const int mqtt_port = 1883;

3. 打开串行连接，以便于输出程序的结果并且连接到 Wi-Fi 网络。

   void setup() {
       Serial.begin(115200);
       connectToWiFi();
       mqtt_client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
       mqtt_client.setKeepAlive(60);
       mqtt_client.setCallback(mqttCallback); // Corrected callback function name
       connectToMQTT();
   }
   
   void connectToWiFi() {
       WiFi.begin(ssid, password);
       Serial.print("Connecting to WiFi");
       while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
           delay(500);
           Serial.print(".");
       }
       Serial.println("\nConnected to WiFi");
   }

4. 使用 PubSubClient 连接到公共 MQTT Broker。

   void connectToMQTT() {
       while (!mqtt_client.connected()) {
           String client_id = "esp32-client-" + String(WiFi.macAddress());
           Serial.printf("Connecting to MQTT Broker as %s.....\n", client_id.c_str());
           if (mqtt_client.connect(client_id.c_str(), mqtt_username, mqtt_password)) {
               Serial.println("Connected to MQTT broker");
               mqtt_client.subscribe(mqtt_topic);
               mqtt_client.publish(mqtt_topic, "Hi XPSTEM I'm ESP32 ^^"); // Publish message upon successful connection
           } else {
               Serial.print("Failed, rc=");
               Serial.print(mqtt_client.state());
               Serial.println(" try again in 5 seconds");
               delay(5000);
           }
       }
   }

5. MQTT 服务器连接成功后，ESP32 将向 MQTT 服务器发布消息和订阅 esp32/test 主题消息。

   // publish and subscribe
   mqtt_client.subscribe(mqtt_topic);
   mqtt_client.publish(mqtt_topic, "Hi XPSTEM I'm ESP32 ^^"); // Publish message upon successful connection

6. 设置回调函数将主题名称打印到串行端口并打印从 esp32/test 主题接收的消息。

   void mqttCallback(char *mqtt_topic, byte *payload, unsigned int length) {
       Serial.print("Message received on mqtt_topic: ");
       Serial.println(mqtt_topic);
       Serial.print("Message: ");
       for (unsigned int i = 0; i < length; i++) {
           Serial.print((char) payload[i]);
       }
       Serial.println("\n-----------------------");
   }

完整代码示例如下:

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// WiFi Credentials
const char *ssid = "WIFI_SSID";            // Replace with your WiFi name
const char *password = "WIFI_PASSWORD";  // Replace with your WiFi password

// MQTT Broker Settings
const char *mqtt_broker = "iot.xpstem.com";
const char *mqtt_topic = "user/******";
const char *mqtt_username = "******";
const char *mqtt_password = "******";
const int mqtt_port = 1883;

WiFiClient espClient;
PubSubClient mqtt_client(espClient);

// Function Declarations
void connectToWiFi();

void connectToMQTT();

void mqttCallback(char *mqtt_topic, byte *payload, unsigned int length);

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    connectToWiFi();
    mqtt_client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
    mqtt_client.setKeepAlive(60);
    mqtt_client.setCallback(mqttCallback); // Corrected callback function name
    connectToMQTT();
}

void connectToWiFi() {
    WiFi.begin(ssid, password);
    Serial.print("Connecting to WiFi");
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
    }
    Serial.println("\nConnected to WiFi");
}

void connectToMQTT() {
    while (!mqtt_client.connected()) {
        String client_id = "esp32-client-" + String(WiFi.macAddress());
        Serial.printf("Connecting to MQTT Broker as %s.....\n", client_id.c_str());
        if (mqtt_client.connect(client_id.c_str(), mqtt_username, mqtt_password)) {
            Serial.println("Connected to MQTT broker");
            mqtt_client.subscribe(mqtt_topic);
            mqtt_client.publish(mqtt_topic, "Hi XPSTEM I'm ESP32 ^^"); // Publish message upon successful connection
        } else {
            Serial.print("Failed, rc=");
            Serial.print(mqtt_client.state());
            Serial.println(" try again in 5 seconds");
            delay(5000);
        }
    }
}

void mqttCallback(char *mqtt_topic, byte *payload, unsigned int length) {
    Serial.print("Message received on mqtt_topic: ");
    Serial.println(mqtt_topic);
    Serial.print("Message: ");
    for (unsigned int i = 0; i < length; i++) {
        Serial.print((char) payload[i]);
    }
    Serial.println("\n-----------------------");
}


void loop() {
    if (!mqtt_client.connected()) {
        connectToMQTT();
    }
    mqtt_client.loop();
}

测试连接 

在成功连接 MQTT 服务器后，您可以使用 Arduino IDE 和 MQTTX 测试连接。

1. 请使用 Arduino IDE 将完整代码上传到 ESP32，并打开串口监视器，选择 115200 波特率查看 ESP32 连接情况。 
2. 建立 MQTTBox 客户端 与 MQTT 服务器的连接, 并向 ESP32 发送消息。