2. 发布/订阅基础

任务目标

本案例实现ESP32通过MQTT协议同时发布和订阅多个主题：设备向esp32/status周期发布在线状态，同时订阅esp32/led和esp32/msg两个主题，分别用于控制板载LED和接收文本消息，演示消息的实时双向收发。

环境与依赖

• 硬件：ESP32开发板（板载LED通常接GPIO2）
• 软件：Arduino IDE（安装esp32开发板包）
• MQTT Broker：本机运行Mosquitto，或使用公共Broker（如broker.emqx.io:1883）
• 库：PubSubClient（Arduino库管理器搜索安装）

关键完整代码

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

// WiFi配置
const char* ssid = "your_wifi_ssid";
const char* password = "your_wifi_password";

// MQTT Broker配置
const char* mqtt_server = "broker.emqx.io";
const int mqtt_port = 1883;
const char* client_id = "esp32-client-001";

// 主题定义
const char* pub_topic = "esp32/status";
const char* sub_topic_led = "esp32/led";
const char* sub_topic_msg = "esp32/msg";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

unsigned long lastPublishTime = 0;
const long publishInterval = 5000; // 5秒发布一次

void setup_wifi() {
    delay(10);
    Serial.begin(115200);
    Serial.println();
    Serial.print("Connecting to ");
    Serial.println(ssid);

    WiFi.begin(ssid, password);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
    }
    Serial.println("\nWiFi connected");
    Serial.println("IP address: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
    Serial.print("Message arrived [");
    Serial.print(topic);
    Serial.print("] ");

    String message;
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        message += (char)payload[i];
    }
    Serial.println(message);

    // 根据主题处理消息
    if (strcmp(topic, sub_topic_led) == 0) {
        if (message == "on") {
            digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
            Serial.println("LED ON");
        } else if (message == "off") {
            digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
            Serial.println("LED OFF");
        }
    } else if (strcmp(topic, sub_topic_msg) == 0) {
        Serial.print("Received message: ");
        Serial.println(message);
    }
}

void reconnect() {
    while (!client.connected()) {
        Serial.print("Attempting MQTT connection...");
        if (client.connect(client_id)) {
            Serial.println("connected");
            // 连接成功后订阅主题
            client.subscribe(sub_topic_led);
            client.subscribe(sub_topic_msg);
        } else {
            Serial.print("failed, rc=");
            Serial.print(client.state());
            Serial.println(" try again in 5 seconds");
            delay(5000);
        }
    }
}

void setup() {
    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
    setup_wifi();
    client.setServer(mqtt_server, mqtt_port);
    client.setCallback(callback);
}

void loop() {
    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
    client.loop();

    // 周期发布状态
    if (millis() - lastPublishTime > publishInterval) {
        String status = "online";
        client.publish(pub_topic, status.c_str());
        Serial.println("Published: " + status);
        lastPublishTime = millis();
    }
}

运行与验证

1. 将代码中的ssid和password替换为实际WiFi信息。
2. 编译并烧录到ESP32开发板，打开串口监视器（波特率115200）。
3. 观察串口输出：WiFi连接成功后，显示“Attempting MQTT connection...connected”，说明MQTT连接成功。
4. 每5秒串口输出“Published: online”，说明发布功能正常。

验证订阅功能：使用MQTT客户端工具（如MQTTX或mosquitto_pub）向Broker发送消息：

# 控制LED（在终端执行）
mosquitto_pub -h broker.emqx.io -t "esp32/led" -m "on"
mosquitto_pub -h broker.emqx.io -t "esp32/led" -m "off"

# 发送文本消息
mosquitto_pub -h broker.emqx.io -t "esp32/msg" -m "Hello ESP32"

通过条件：

• 发送on/off到esp32/led时，板载LED相应点亮/熄灭，串口输出“LED ON”/“LED OFF”。
• 发送任意文本到esp32/msg时，串口输出“Received message: 对应内容”。
• 串口持续每5秒显示“Published: online”，且无断连重连日志。

常见问题

• 连接失败（rc=-2）：网络不通或Broker地址错误，检查WiFi连接和Broker地址。
• 收不到消息：确认订阅主题与发布主题完全一致（区分大小写），且已在reconnect()中完成订阅。
• LED不动作：确认开发板LED引脚定义，部分开发板LED_BUILTIN可能为GPIO2或GPIO16，按实际硬件调整。