ESP8266使用AT指令完成MQTT功能

ESP8266使用AT指令完成MQTT功能

在esp8266设备中烧录安信可的AT固件之后，进行AT指令完成信息发布，并最终实现在Homeassistant中发布传感器并设置传感器状态。

一、基础指令

以下是完整的步骤和对应的AT指令：

1. 配置ESP8266为Station模式

AT+CWMODE=1

2. 连接到WiFi网络

AT+CWJAP="HM","123321123"

此指令会将ESP8266连接到SSID为HM的WiFi网络，密码为123321123。根据需要进行自行配置。

3. 检查IP地址

AT+CIFSR

此指令会返回ESP8266的IP地址。如图片显示：
在这里插入图片描述

4. 设置MQTT预配置

要配置MQTT功能，您可能需要使用ESP8266的AT指令扩展库，ESP8266标准的固件没有直接提供MQTT支持。如果您的ESP8266固件已经预装了MQTT支持模块，通常会有以下MQTT相关指令：

设置MQTT客户端ID、用户名、密码（如果需要）
AT+MQTTUSERCFG=0,1,"Client_ID","user","pass",0,0,""
  • 0 表示配置第一个客户端。
  • 1 表示启用SSL（0表示不启用）。
  • "Client_ID" 是MQTT客户端的唯一标识符。
  • "user" 和 "pass" 分别是MQTT的用户名和密码，若不需要认证则可以为空字符串。
  • 由于我的mqtt服务器不需要验证，因此user和pass随便填写或者不该也没关系。
配置MQTT服务器地址和端口
AT+MQTTCONN=0,"192.168.10.120",1883,0
  • 0 表示第一个客户端。
  • "192.168.10.120" 是MQTT服务器的IP地址。
  • 1883 是MQTT服务器的端口号。
  • 最后的 0 表示清理会话标志。

5. 订阅MQTT主题（可选）

如果您希望订阅某个主题，可以使用以下指令：

AT+MQTTSUB=0,"test/topic",0
  • 0 是客户端ID。
  • "test/topic" 是订阅的主题。
  • 0 表示QoS等级。

6. 发布消息到MQTT服务器

AT+MQTTPUB=0,"test/topic","Hello World",0,0
  • 0 表示客户端ID。
  • "test/topic" 是要发布的主题。
  • "Hello World" 是要发布的消息内容。
  • 第一个 0 是QoS等级。
  • 第二个 0 表示不保留消息。

发布之后，由于前面订阅了该消息，因此串口会接收到相关信息，如下：
在这里插入图片描述

7. 断开MQTT连接

当你不再需要连接MQTT服务器时，可以使用以下指令断开连接：

AT+MQTTCLEAN=0
  • 0 表示客户端ID。

这是完成WiFi连接、MQTT连接、订阅、发布消息等所有步骤的完整流程。

二、指令数组

为了便于单片机通过串口使用ESP8266模块，将所有上述的AT指令放在一个数组中，单片机可以依次读取并发送这些指令。

const char* at_commands[] = {// 设置为Station模式"AT+CWMODE=1\r\n",// 连接到WiFi网络 (SSID: HM, 密码: 123321123)"AT+CWJAP=\"HM\",\"123321123\"\r\n",// 查询IP地址"AT+CIFSR\r\n",// 设置MQTT客户端配置 (Client_ID: ESP8266, 用户名和密码为空)"AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"ESP8266\",\"\",\"\",0,0,\"\"\r\n",// 连接到MQTT服务器 (IP: 192.168.10.120, 端口: 1883)"AT+MQTTCONN=0,\"192.168.10.120\",1883,0\r\n",// 订阅主题 (主题: test/topic, QoS: 0)"AT+MQTTSUB=0,\"test/topic\",0\r\n",// 发布消息到主题 (主题: test/topic, 消息: Hello World, QoS: 0, 不保留)"AT+MQTTPUB=0,\"test/topic\",\"Hello World\",0,0\r\n"
};

三、发布话题给Homeassistant

参考教程https://blog.csdn.net/Hot_Ant/article/details/129904700，了解MQTT向HASS中创建设备和发布状态的过程。总结来说即发布配置->发布状态。

要通过ESP8266发送传感器配置和状态的AT指令，以下是分别配置二进制传感器（运动检测）和发布传感器状态的指令。

1. 配置二进制传感器（运动检测）

传感器的配置主题为 homeassistant/binary_sensor/garden/config，有效载荷用于告诉Home Assistant这个传感器的属性，包括名称、类型和状态主题。

对应的AT指令如下，但是可能是因为指令过长或转义问题，导致返回为ERROR，通过MQTT软件提前配置好再发布状态即可。注意双引号和逗号前面，使用了反斜杠进行转移。

AT+MQTTPUB=0,"homeassistant/binary_sensor/garden/config","{\"name\": null\, \"device_class\": \"motion\"\, \"state_topic\": \"homeassistant/binary_sensor/garden/state\"\, \"unique_id\": \"motion01ad\"\, \"device\": {\"identifiers\": [\"01ad\"]\, \"name\": \"Garden\"}}",0,1

解释：

  • homeassistant/binary_sensor/garden/config 是配置的主题。
  • JSON字符串是传感器的配置，使用了双反斜杠转义双引号。
  • 0 表示QoS为0。
  • 1 表示保留消息（MQTT Retain Flag）。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

2. 发布传感器状态

当传感器状态发生变化时，需要通过发布消息来更新传感器的状态。

发布状态为“ON”（表示检测到运动）
AT+MQTTPUB=0,"homeassistant/binary_sensor/garden/state","ON",0,0

在这里插入图片描述

发布状态为“OFF”（表示未检测到运动）
AT+MQTTPUB=0,"homeassistant/binary_sensor/garden/state","OFF",0,0

在这里插入图片描述

四、解决发布config报错问题

  1. 尝试了一些方法，均无解，只要缩短一部分长度后，就可以正常OK了，使用完整指令就会报错。
  2. 后续尝试使用esp32进行测试。也是可能这款单片机只有1M的flash导致的。

结论

  1. 使用ESP烧录官方的AT指令同样存在问题。
  2. 经测试，是因为最大发送长度为256，上述指令超过了，导致error。
  3. 减少长度，例如配置homeassistant，将其前缀改为hass之类的减少长度，并设置name为123，这样指令刚好是256长度，就可以正常发送了：
    在这里插入图片描述

解决2：

  1. 查看官方教程，发现了还有一个发送函数AT+MQTTPUBRAW，可以发送更长的MQTT数据。【还是得看手册，本来想去github上提出issue的】

在这里插入图片描述

  1. 但是AT+MQTTPUBRAW指令并不是直接发送数据，而是先确定要发送的数据长度，然后再发送数据，满足要求后会发送数据。
AT+MQTTPUBRAW=<LinkID>,<"topic">,<length>,<qos>,<retain>
  1. 因此，需要先确定上述mqtt消息的长度，但是这时候不需要转义符了，因此长度为181。
AT+MQTTPUBRAW=0,"homeassistant/binary_sensor/garden/config",181,0,1

{"name": null, "device_class": "motion", "state_topic": "homeassistant/binary_sensor/garden/state", "unique_id": "motion01ad", "device": {"identifiers": ["01ad"], "name": "Garden"}}
  1. 此方法也适用于ESP8266

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