基本介紹

在上篇文章《快速開發MQTT（一）電子工程師眼中的MQTT》中，對比了串口連接和TCP連接，我們知道實現了連接和數據收發之后，接下來就是要考慮數據的封裝、組包的事了。

比如UART傳輸過程中，數據被從A設備發送到B設備時，一般的都做這樣的協議簡單封裝數據：“包頭0xAA+兩字節包長度LEN+1字節的LRC+數據內容”，此時B設備收到數據包就進行解析。

這一過程就是應用層面的協議。

類似的，MQTT也有報文格式，應用程序將數據填入報文包中，后通過TCP進行發送。

為了查看其報文格式，可以利用MQTT客戶端工具MQTT.fx，嘗試向TCP服務器發起一個連接請求。

TCP服務器繼續使用上篇文章《快速開發MQTT（一）電子工程師眼中的MQTT》中提到的SSCOM工具進行模擬。

交互過程如下：

TCP服務器開啟，并偵聽；

MQTT.fx作為客戶端，向TCP服務器發起請求，發出的CONNECT報文(Hex)：10 1A 00 044D 51 54 54 04 02 00 3C 00 0E 77 77 77 2E 64 69 67 63 6F 72 65 2E 63 6E；

TCP服務器接收到該請求，TCP服務器此刻該回復(Hex)：20 02 00 00；

完成連接請求。

以下為交互過程截圖：

配置TCPServer和MQTT.fx客戶端，需要填寫一致的IP地址和端口號

MQTT.fx發起連接時，TCPServer接收到的完整數據包內容

TCPServer通過發送欄，回復數據(Hex):2002 00 00

至此，MQTT的連接流程完成，并且MQTT.fx客戶端顯示已連接的狀態。通過這一模擬的過程，我們能夠清晰認識到MQTT文檔中的報文格式定義已經協議規范的定義。

對以上的數據分析，我們很容易就和MQTT-3.1.1版本規范進行對應：

客戶端發的數據是10 1A 00 04 4D 51 54 54 04 02 00 3C 00 0E 77 77 77 2E 64 69 67 63 6F 72 65 2E 63 6E

解析如下：

固定報頭：0x10 1A，即報文類型是1，長度是26個字節(0x1A)

可變報頭：

0x00 04 4D 51 54 54，此處定義了協議名，長度是4，協議名是”MQTT”;

0x04，協議級別；

0x02，連接標志；

0x00 3C，保持連接，以秒為單位的時間間隔；

有效載荷：

0x00 0E，有效載荷內容的長度

0x77 77 77 2E 64 69 67 63 6F 72 65 2E 63 6E，客戶端標識符www.digcore.cn

TCPServer回復的數據是20 0200 00

解析如下：

固定報頭：0x20 02，即報文類型是2，長度是2個字節(0x02)

可變報頭：0x00 00，即連接確認標志和連接返回碼

在實際開發過程中，可以利用SSCOM工具作為服務器式驗證自己編寫的MQTT客戶端程序是否正確發出數據，另外也可以作為客戶端驗證與MQTT服務器的正確交互。

既然TCP連接后就已經實現了數據收發的功能，為什么應用層還有這么多的通信協議：HTTP、FTP、MQTT等。

這就有區別于串口，畢竟串口在通信時是有著導線直接相連，而基于TCP連接的通信，在復雜的計算機網絡中，準確找對一個終端并與之交互數據，這中間需要做的是靠應用層的協議進行握手、確認等交互，有著“一回生二回熟三回四回熱炕頭”這么一個啰嗦的過程。

協議框架

MQTT框架模型非常清晰看到，服務器實現了該協議的最主要功能，對數據和指令進行“轉發”。

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