嵌入式上位机开发入门（二十三）：MQTT 协议初体验

本文介绍了MQTT协议的基本概念和应用场景，详细讲解了如何在PC端搭建MQTT环境。主要内容包括：MQTT协议的发布/订阅模型、三种角色（发布者、代理、订阅者）的关系；使用emqx作为MQTT Broker服务器和MQTTX客户端的安装配置步骤；通过实际演示展示了主题订阅、消息发布和转发的过程。文章特别强调了Broker的核心转发功能以及客户端断线重连的重要性，为后续将MQTT移植到嵌入式系统Fr

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387人浏览 · 2026-04-15 09:00:00

Hello_Embed · 2026-04-15 09:00:00 发布

一、前言

大家好，这里是 Hello_Embed。上篇完成了 RTU/TCP 双协议并行的核心设计，通信层已经全部打通。

本篇开始进入新阶段——MQTT 协议。各类工业网关产品都支持 MQTT：

方向 ①：设备将采集到的传感器数据通过 MQTT 协议发给服务器，服务器再转发给其他客户端；
方向 ②：其他客户端将控制命令通过 MQTT 服务器转发到设备，进而控制设备。

本篇先做"体验"——在 PC 上搭起 MQTT 环境，跑通发布/订阅流程，为后续移植到 FreeRTOS 打好基础。

二、MQTT 是什么

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）是物联网最常用的应用层协议，运行在 TCP/IP 的应用层，底层依赖 TCP，因此具有很高的可靠性。

特性	说明
协议层级	应用层，基于 TCP
通信模型	发布 / 订阅（Pub/Sub）
消息分发	一对多，服务器转发给所有订阅者
耦合度	低——发布者和订阅者彼此不感知
典型应用	物联网平台（阿里云、腾讯云、华为云等均支持）

解析：MQTT 的核心优势在于"解耦"——设备只管发布消息，不需要知道谁在接收；客户端只管订阅主题，不需要知道消息从哪里来。这种模型非常适合设备数量多、拓扑动态变化的物联网场景。

三、三种角色：发布者、代理、订阅者

MQTT 协议中有三种身份：

  [发布者 Publisher]          [订阅者 Subscriber]
        │  发布消息               ↑  接收消息
        ▼                        │
  ┌─────────────────────────────────────┐
  │          Broker（消息代理服务器）      │
  │   ① 接受客户端连接                   │
  │   ② 接收发布者的消息                  │
  │   ③ 处理订阅 / 取消订阅请求           │
  │   ④ 将消息转发给匹配的订阅者           │
  └─────────────────────────────────────┘

用"电视台"来类比：

角色	电视台类比	MQTT 术语
消息代理 Broker	电视台	服务器，负责转发
发布者 Publisher	记者	客户端，推送数据
订阅者 Subscriber	观众	客户端，接收数据

解析：发布者和订阅者都是"客户端"，可以同时兼任两种角色。Broker 只负责转发，不存储业务逻辑，因此可以作为独立的云服务运行。

四、软件安装：emqx + MQTTX

在 PC 上体验 MQTT，需要两款软件：

软件	作用	安装方式
emqx	MQTT Broker（服务器）	解压 zip 到无中文路径目录即可
MQTTX	MQTT 客户端（图形界面）	双击安装 exe

emqx 安装步骤：

将 emqx-5.3.0-windows-amd64.zip 解压到无中文路径的目录，例如：

D:\abc\emqx-5.3.0-windows-amd64\

MQTTX 安装步骤：

双击运行 MQTTX-Setup-1.7.2-x64.exe，按提示完成安装即可。

解析：emqx 是目前最流行的开源 MQTT Broker 之一，支持百万级并发连接，企业版还支持规则引擎和数据持久化。本地体验用社区版即可。

五、启动与访问 MQTT 服务

5.1 启动服务

在命令行执行（将路径替换为实际安装目录）：

D:\abc\emqx-5.3.0-windows-amd64\bin\emqx start

5.2 访问管理控制台

服务启动后，打开浏览器访问：

http://localhost:18083

默认登录凭据：

字段	值
用户名	`admin`
密码	`public`

登录后可查看客户端连接数、消息吞吐量等监控指标：

请添加图片描述

5.3 停止服务

D:\abc\emqx-5.3.0-windows-amd64\bin\emqx stop

解析：EMQX Dashboard 是 Broker 的管理后台，可以实时查看哪些客户端在线、订阅了哪些主题、消息收发速率等。在调试阶段非常有用，可以快速确认设备是否连上了服务器。

六、MQTTX 客户端体验

6.1 建立连接

启动 MQTTX，点击"新建连接"，填入以下参数后点击连接：

Host：localhost（或 127.0.0.1）
Port：1883（MQTT 默认端口）
Client ID：随意填写

请添加图片描述

6.2 订阅主题

连接成功后，点击"添加订阅"，输入主题名，例如：

/topic/humiture

请添加图片描述

6.3 发布消息（自测）

在消息输入框填写内容，选择同一个主题 /topic/humiture，点击发送：

请添加图片描述

由于客户端同时订阅了该主题，发送后会立刻在订阅栏看到自己发的消息——这就验证了 Broker 的转发逻辑。

6.4 验证断开行为

执行 emqx stop 停止服务后，MQTTX 会显示连接断开，无法继续收发消息。这说明 MQTT 客户端必须依赖 Broker，Broker 不可用时通信即中断。

解析：这个现象在实际项目中很重要——嵌入式设备需要实现断线重连逻辑（与 Broker 断开后自动重试），否则网络波动时设备就会"失联"。后续移植 Paho MQTT 时会专门处理这一点。

七、总结

知识点	要点
MQTT 定位	应用层协议，基于 TCP，轻量级 Pub/Sub
三种角色	Publisher / Broker / Subscriber
Broker 软件	emqx，本地端口 1883，Dashboard 端口 18083
客户端软件	MQTTX，图形化界面，适合调试
核心体验	自发自收，验证 Broker 转发逻辑
注意事项	客户端必须实现断线重连，否则 Broker 故障时设备失联