📚 课程目录第4章 QoS 1消息确认

4. QoS 1消息确认

任务目标

在ESP32与MQTT Broker之间使用QoS 1级别发布消息，验证Broker正确返回PUBACK确认，并理解QoS 1“至少一次投递”的语义。本案例聚焦发布端实现，订阅端仅作辅助验证。

环境与依赖

硬件：ESP32开发板（如ESP32-DevKitC）
软件：Arduino IDE（安装esp32核心）或ESP-IDF
库：PubSubClient 2.8+（Arduino环境下通过库管理器安装）
Broker：本地或公网MQTT Broker（如mosquitto，broker.emqx.io:1883）

核心实现

PubSubClient库的publish()函数第三个参数即为QoS等级。当QoS=1时，库内部自动处理PUBACK等待与重发逻辑。以下代码实现：连接WiFi与Broker后，以QoS 1发布一条消息，并通过回调函数确认Broker已接收。

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

const char* ssid = "your_wifi_ssid";
const char* password = "your_wifi_password";
const char* mqtt_server = "broker.emqx.io";
const int mqtt_port = 1883;
const char* topic = "esp32/qos1/test";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

// 用于验证Broker是否收到消息的订阅主题
const char* ack_topic = "esp32/qos1/ack";

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("收到消息，主题: ");
  Serial.println(topic);
  Serial.print("内容: ");
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    Serial.print((char)payload[i]);
  }
  Serial.println();
}

void setup_wifi() {
  delay(10);
  Serial.println();
  Serial.print("连接WiFi: ");
  Serial.println(ssid);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("WiFi已连接");
}

void reconnect() {
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("连接MQTT Broker...");
    if (client.connect("ESP32_QoS1_Client")) {
      Serial.println("已连接");
      // 订阅确认主题，用于验证Broker确实收到了QoS 1消息
      client.subscribe(ack_topic, 1);
    } else {
      Serial.print("连接失败，状态码=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" 5秒后重试");
      delay(5000);
    }
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, mqtt_port);
  client.setCallback(callback);
}

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

  static unsigned long last_publish = 0;
  if (millis() - last_publish > 10000) {  // 每10秒发布一次
    String msg = "QoS1消息 #" + String(millis() / 1000);
    // 第三个参数1表示QoS级别为1
    boolean result = client.publish(topic, msg.c_str(), 1);
    if (result) {
      Serial.print("QoS 1发布成功: ");
      Serial.println(msg);
    } else {
      Serial.println("QoS 1发布失败");
    }
    last_publish = millis();
  }
}

验证方法

将代码中的WiFi凭据替换为实际值，编译并烧录到ESP32。
打开串口监视器（波特率115200），观察日志：应看到“WiFi已连接”→“连接MQTT Broker...已连接”→“QoS 1发布成功: QoS1消息 #xxxx”。
使用MQTT客户端工具（如MQTT X、mosquitto_sub）订阅esp32/qos1/test主题，确认能收到ESP32发布的消息。
在串口监视器中观察收到消息，主题: esp32/qos1/ack——该消息由外部工具向esp32/qos1/ack主题发送，用于验证ESP32的订阅回调正常工作。

通过条件：外部MQTT客户端能持续收到来自ESP32的QoS 1消息（无重复或少量重复均可，取决于Broker实现），且ESP32串口输出“QoS 1发布成功”且无“发布失败”日志。若网络异常，PubSubClient会自动重发，这正是QoS 1“至少一次”的体现。

关键说明

PubSubClient的publish()返回true仅表示消息已进入发送流程并收到PUBACK（QoS 1），不代表Broker已转发给订阅者。
QoS 1可能产生重复消息（Broker重发场景），订阅端需自行处理幂等性。
若需观察QoS 1与QoS 0的差异，可将代码中publish()第三参数改为0，对比Broker端接收行为。