快速开发MQTT（一）电子工程师眼中的MQTT

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对于MQTT的介绍，官方文档是直接进入主题，讨论其架构模型，对于未曾接触网络技术的电子工程师来说，这第一章都已经是略微难懂的章节，更别提继续往下看了。因此，此文是站在电子工程师的角度介绍MQTT协议，为方便理解和描述，肯定没有计算机网络方面专业术语那么准确。

作为一名电子工程师，去理解网络工程、软件工程这些范畴的技术，有时候时非常困难的，尤其是做硬件，很多东西感觉很抽象，又很空洞。

日常工作中，电子工程师面对更多的是UART、SPI、IIC、USB，对于触手可及的这些外设接口协议，我们一般更多关注的是他们的信号时序、电气特性、传输速率等参数。并且在开发时，这些外设接口能够看得见摸得着，知道是哪两个或者哪几个设备之间进行连接。

MQTT基于TCP连接进行的网络通信。

都说“基于TCP连接”的通信，那到底啥是“TCP连接”呢？(官网http://www.tcpipguide.com/)这个需要了解到TCP/IP参考模型中的4层的定义：

TCP/IP参考模型图

MQTT是在TCP连接后的基础上进行通信的，那么在此可以简单认为，TCP就是个“外设接口”，就像UART、SPI这样，作为传输层，就负责把数据收发。

而在实际在使用过程中，MQTT数据是带了各种“格式”的条条框框进行封装，这些条条框框的封装就是在应用层定义和实现的。

应用层的协议利用TCP这种“接口”进行收发数据时，为了区别于不同应用程序，而定义了应用协议，类似于MQTT、HTTP、FTP等。

利用工具模拟和对比，串口连接后收发和TCP连接后收发的情况。

这里使用的是单片机开发的时候最常用到的一个串口助手SSCOM V5.10a(http://www.daxia.com/sscom/sscom5.13.1.rar)，带有TCP连接功能。首先看看电子工程师非常熟悉的串口通信界面：

串口通信时的数据交互截图

同样的，切换到TCP连接的方式，根据如下截图配置TCP服务器和TCP客户端：

TCP连接后通信时的数据交互截图

可见TCP和串口类似，在连接后就可以对数据进行传输了。并且和串口一样，在传输时，数据是被完全透传出去的，而没有被封装成任何格式（只看TCP层），可见平时在底层开发时使用串口通信都没有上升到应用层协议，基本都是裸数据传输的，即使说有协议那基本都是私有协议，且是自定义的。

可是怎样能够实现连接？

MQTT协议是基于TCP连接进行通信的，TCP可谓是比嵌入式外设要复杂些，不是简单一个硬件实现就可以了的。

串口连接，最少需要的3根数据线(TxD,RxD,GND)，然后设置两端设备的波特率、数据位、校验位、停止位，即可完成连接。

而TCP连接，需要往下的多个层协议来实现，然后就是配置IP地址、端口。实现方式有很多，有线方式可以用集成了网卡芯片的单片机或者以太网转串口、SPI模块等，无线的方式可以用集成了wifi的单片机或者wifi转串口、SPI模块等。

TCP连接实现方式很简单，就是芯片搭模块，而实现过程却是很复杂，对于应用开发的电子工程师，需要做的是能够利用低价格高效益的解决方案来实现MQTT协议，实现物联网。

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