基于MQTT的智能家居程序框架

实验设备：STM32F103C8T6开发板，ESP8266WIFI模块

一、本实验使用手机控制开发板，就要使用到发送数据

简单地理解：手机就是源，开发板就是目的

但是我们在网络通信里面就不能这么去说，我们需要涉及到设备地址操作。

在网络通信中，源和目的我们如何去理解那，此时要用到IP。仅仅有IP还是不足够很清晰的去寻找某个设备，此时就要添加端口，才可以精准的去寻找某个设备。

源有IP地址+端口，目的有IP地址+端口

图1

图2

三、网络基础知识

1、传输数据的三要素：

源：发出数据的设备

目的：数据接受的目标

数据：数据本身(数据+数据的长度)

例如：

memcpy(endaddr, startaddr, len);//endaddr是数据的放到目的地址，startaddr是开始的数据地址

网络传输数据中：

源：IP+端口

目的：IP+端口

数据：数据本身(数据+数据的长度)

二、公网IP不足

什么是公网IP：假设有一个互联网，凡是能接入互联网的IP地址，都可以称之为公网IP。

IP不足问题：在传输数据时，每个设备都会涉及到IP，当设备过于多时，会出现IP不够使用的问题。

图3

什么是私网IP：在家、公司中，使用手机或者电脑连接网络，此时手机和电脑可以称之为私网IP。

什么是局域网：在同一个路由器下的所有设备，都是在同一个局域网里。

私网IP是可以相同的，因为我们使用路由器进行连入互联网。而路由器则是用到的是公网IP，公网IP是不可以相同的。

路由器则变成了不同局域网的私网IP到私网IP之间传输信息的中转站。

解决公网不足问题，不同局域网下私网IP发送数据到私网IP过程

例如：

①主机A的局域网IP是10.1.1.100，它使用端口1025，去访问公网211.100.7.34

②但是它没有公网IP，路由器此时就要修改这个数据包了，路由器就把数据包里的(10.1.1.100:1025)改成自己的IP和端口(162.105.176.65:16384)，发出伪造的数据包。

③服务器收到后，返回数据给(162.105.176.65:16384)

④路由器收到数据后查表：

⑤这是主机A要我取的数据，于是把数据包里的目的(162.105.176.65:16384)改为(10.1.1.100:1025)，

并发给主机A

⑥主机A收到数据

三、实际应用

手机如何才能与开发板通信?

硬件上理解：中间加入服务器，通过服务器中转。

协议上理解：本次实验使用MQTT

MQTT

MQTT简单理解：

当观众看电视过程中，想去选择湖南卫视。此时就需要向服务器订阅，说我想看湖南卫视，此时服务器向频道发布者说，发布者接到订阅后，然后发布到服务器。此时观众就可以在电视中看到湖南卫视。

程序设计：

软件设计分为三层：

①网络设备层：负责设备初始化、数据收发

②MQTT协议层：负责数据的解析、打包

③应用层：根据数据控制设备

下个文章，我们细谈MQTT协议，以及程序框架。

审核编辑：汤梓红