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Qt与MQTT交互通信

article 2024/11/14 18:11:08

MQTT全称是（Message Queuing Telemetry Transport），即消息队列遥测传输协议

是一种基于发布/订阅（Publish/Subscribe）模式的轻量级通讯协议，并且该协议构建于TCP/IP协议之上，常用于互联网中，轻便

基本组件

客户端（Client）：
- 任何设备（传感器、手机、应用程序等）都可以作为MQTT客户端。
- 客户端可以发布消息（Publisher）或者订阅消息（Subscriber）。
代理（Broker）：
- 代理是MQTT网络的核心组件，负责接收来自发布者的消息并将其转发给订阅了该主题的客户端。
- 它确保消息的传递和分发，管理客户端连接、订阅、注销等操作。

工作流程

连接：
- MQTT客户端通过TCP/IP与MQTT代理建立连接。连接建立后，客户端必须发送“连接”请求。
- 代理根据请求的信息（如客户端ID、用户名、密码等）进行身份验证和授权。
发布（Publish）：
- 客户端将消息发布到特定的主题（Topic）。主题是一种类似路径的层级结构，可以用斜杠（/）分隔，如 sensors/temperature/kitchen。
- 代理接收消息并进行处理。
订阅（Subscribe）：
- 客户端可以订阅一个或多个主题。订阅后，代理会将所有属于该主题的消息分发给相应的客户端。
- 订阅可以是精确的主题，也可以包含通配符来匹配多个主题。
消息分发：
- 代理将发布的消息转发给所有订阅了该主题的客户端。
断开连接：
- 客户端可以随时断开与代理的连接。代理也可以在检测到长时间未活动后断开客户端连接。

应用场景

MQTT广泛应用于物联网、车联网、智能家居、远程监控和消息推送等场景。其轻量级、低带宽、高效的特性使其特别适合资源受限及网络不稳定的环境。

通过这些组件和操作，MQTT可以实现高效、可靠的消息传递，成为物联网通信中的重要协议。

QT 交互例子

准备工作：MQTT客户端的交互需要安装MQTT代理，及代理服务器，负责将消息转发。按照好后配置相关，如监听的端口和协议、是否启用消息持久化、日志文件路径等。根据需求修改这些设置，保存配置文件等。这里就不赘述

接下来详细讲解在QT中MQTT的使用：

1.使用官方的MQTT源码，造好的轮子有用就用，官网：https://github.com/emqx/qmqtt

或者这个链接下载: https://pan.baidu.com/s/1oUtl9R628-3cfS-tyL6iEQ?pwd=1234 提取码: 1234

下载完解压：放到程序目录下

我的例子程序结构如下，分为mqtt封装的库，用于发送接收消息，和界面主程序用于控制发送和消息显示

2.写一个例子，这里给关键代码展示

一是连接mqtt，二是推送消息函数，三是接收订阅的消息函数

void MqttShareHandle::initMqtt()
{
    if (client) {
        return;
    }
    client.reset(new QMqttClient);
    QObject::connect(client.get(), &QMqttClient::connected, this, &MqttShareHandle::connected);
    QObject::connect(client.get(), &QMqttClient::disconnected, this, &MqttShareHandle::disconnected);
    QObject::connect(client.get(), &QMqttClient::errorChanged, this, &MqttShareHandle::errorChanged);
    QObject::connect(client.get(), &QMqttClient::messageReceived, this,
                     [=](const QByteArray &message, const QMqttTopicName &topic) {
                         emit messageReceived(message, topic.name());
                     });
    QObject::connect(client.get(), &QMqttClient::messageReceived, this,
                     [=](const QByteArray &message, const QMqttTopicName &topic) {
                         onMessageReceived(message, topic.name());
                     });
}

void MqttShareHandle::connectToHost(const QString &host,
                                       quint16 port,
                                       const QString &username,
                                       const QString &password)
{
    if (!client || isConnected()) {
        return;
    }

    client->setHostname(host);
    client->setPort(port);
    client->setUsername(username);
    client->setPassword(password);
    client->connectToHost();
}
//订阅消息
void MqttShareHandle::subscribeBizTopics()
{
    //保证消息至少到达一次。
    //较为可靠，适用于大多数需要保证消息到达的场景
    const quint8 qos = 1;
    subscribeTopic(TopicAppEnvData, qos);
    subscribeTopic(TopicAppDeviceStatus, qos);
    subscribeTopic(TopicAppEventNotify, qos);
}

bool MqttShareHandle::subscribeTopic(const QString &topic, quint8 qos)
{
    if (!client) {
        return false;
    }

    auto subscription = client->subscribe(topic, qos);
    return subscription ? subscription->state() == QMqttSubscription::Subscribed : false;
}

//推送消息
bool MqttShareHandle::publishTopic(const QString &topic, const QByteArray &data, quint8 qos, bool retain)
{
    if (!client) {
        return false;
    }
    emit printMsg(QString("推送消息, topic:%1,data:%2").arg(topic).arg(QString(data)));
    auto ret = client->publish(topic, data, qos, retain);
    return ret != -1;
}

void MqttShareHandle::onMessageReceived(const QByteArray &message, const QString &topic)
{
    QJsonParseError error;
    QJsonDocument doc = QJsonDocument::fromJson(message, &error);
    if (error.error != QJsonParseError::NoError) {
        return;
    }
    //QMetaObject::invokeMethod(this, MessageMap.value(topic).toUtf8(), Q_ARG(QByteArray,message));
    emit printMsg(QString("收到消息推送, topic:%1,data:%2").arg(topic).arg(QString(message)));

    if(topic == TopicAppEnvData) {
        emit appEnvDataUpdate(message);
    }
    else if(topic == TopicAppEventNotify) {
        emit appEventNotify(message);
    }
    else if(topic == TopicAppDeviceStatus) {
        emit appDeviceStatusUpdate(message);
    }
}

我的这个例子用了五个主题要演示推送和接收

// 环境信息更新主题
QString MqttShareHandle::TopicAppEnvData = "/Topic/EnvData";
// 设备状态更新主题
QString MqttShareHandle::TopicAppDeviceStatus = "/Topic/DeviceStatus";
// 事件通知主题
QString MqttShareHandle::TopicAppEventNotify = "/Topic/EventNotify";
//------------------------消息发布（推送）-------------------------
// 控制设备主题
QString MqttShareHandle::TopicControlDevice = "/Topic/ControlDevice";
// 控制门主题（开关门）
QString MqttShareHandle::TopicControlDoor = "/Topic/ControlDoor";

写了一个demo程序，如下，改程序可以通过mqtt推送开关门控制事件，模拟控制订阅“TopicControlDoor”主题的设备控制开关门，控制订阅TopicControlDevice主题的设备控制开关灯，并且订阅相关设备推送消息的主题，便于接收响应的信息