JSON

JSON中文全称是JavaScript对象标记语言，在这门语言中，一切都是对象。因此，任何支持的类型都可以通过JSON来表示，例如字符串、数字、对象、数组等。其语法规则是：

对象表示为键值对；数据由逗号分隔；花括号保存对象；方括号保存数组。

JSON层次结构简洁清晰，易于阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，有效提升网络传输效率。

对于单片机开发者，主流的微控制器软件开发工具Keil有提供JSON库，可以用于STC、STM32等微控制器开发，所以在微控制器上解析JSON不需要自己写一个JSON解析器或者移植了。

如果实在懒得使用JSON库生成或解析，也可以直接使用C语言中的sprintf生成JSON字符串，比如：

sprintf(buf, "{\"String\":\"%s\", \"Value\":%d}", "Hello World!", 12345);

这样就可以生成一个{“String”:”Hello World!”, “Value”:12345}JSON字符串了。

XML

MQTT协议只负责通信部分，用户协议可以自己选择，当然也可以选择复杂又冗长的XML格式。可是既然要选择MQTT+XML，为什么不考虑换为XMPP呢？

小结

综上所述，MQTT+JSON是目前最优方案。协议简洁清晰、易于阅读、解析和生成等，也考虑了服务器端开发者和设备端开发者的开发成本。

有关MQTT的云平台和工具

支持MQTT的云平台

目前，百度、阿里、腾讯的云平台都逐渐有了物联网开发套件：腾讯QQ物联平台内测中，阿里云物联网套件公测中，两者都需要进行申请试用，而百度云物联网套件已经支持MQTT并且可以免费试用一段时间。除了BAT三大家，下面再介绍一些其他支持MQTT的物联网云平台。

OneNET云平台：OneNET是由中国移动打造的PaaS物联网开放平台。平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接，快速完成产品开发部署，为智能硬件、智能家居产品提供完善的物联网解决方案。OneNET云平台已经于2014年10月正式上线。云巴：云巴（Cloud Bus）是一个跨平台的双向实时通信系统，为物联网、App和Web提供实时通信服务。云巴基于MQTT，支持Socket.IO协议，支持RESTful API。

MQTT服务器

如果不想使用云平台，只是纯粹地玩一下MQTT，或者只想在内网对设备进行监控，那么可以自己本地部署一个MQTT服务器。下面介绍几款MQTT服务器：

Apache-Apollo：一个代理服务器，在ActiveMQ基础上发展而来，可以支持STOMP、AMQP、MQTT、Openwire、SSL和WebSockets等多种协议，并且Apollo提供后台管理页面，方便开发者管理和调试。EMQ：EMQ 2.0，号称百万级开源MQTT消息服务器，基于Erlang/OTP语言平台开发，支持大规模连接和分布式集群，发布订阅模式的开源MQTT消息服务器。HiveMQ：一个企业级的MQTT代理，主要用于企业和新兴的机器到机器M2M通讯和内部传输，最大程度的满足可伸缩性、易管理和安全特性，提供免费的个人版。HiveMQ提供了开源的插件开发包。Mosquitto：一款实现了消息推送协议MQTT v3.1的开源消息代理软件，提供轻量级的、支持可发布/可订阅的消息推送模式。

MQTT调试工具

知道了各大平台的MQTT，同时自己也可以在内网部署MQTT服务器，那接下来没有调试工具怎么行呢，难道要用自己喜欢的语言编写一个？当然不需要。MQTT调试工具可以考虑使用HiveMQ的MQTT客户端——HiveMQ Websockets Client，这是一款基于WebSocket的浏览器MQTT客户端，支持主题订阅和发布。

MQTT与其他协议

目前各大平台都开始支持MQTT协议，MQTT相比其他协议有什么优势呢？物联网设备能不能用其他的协议呢？下面是MQTT与其他部分协议的比较，给大家作为参考。

MQTT与TCP Socket

虽然MQTT运行于TCP层之上，看起来这两者之间根本没有比较性，但笔者觉得还是有必要叙述一番，因为大多数从事硬件或嵌入式开发的工程师，都是直接在TCP层上通信的。从事嵌入式开发工作的人都应该知道LwIP，LwIP是一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈，LwIP在保证嵌入式产品拥有完整的TCP/IP功能的同时，又能保证协议栈对处理器资源的有限消耗，其运行一般仅需要几十KB的RAM和40KB左右的ROM。

也就是说，只要是嵌入式产品使用了LwIP，就支持TCP/IP协议栈，进而可以使用MQTT协议。

由于TCP协议有粘包和分包问题，所以传输数据时需要自定义协议，如果传输的数据报超过MSS（最大报文段长度），一定要给协议定义一个消息长度字段，确保接收端能通过缓冲完整收取消息。一个简单的协议定义：消息头部+消息长度+消息正文。

当然，使用MQTT协议则不需要考虑这个问题，这些MQTT都已经处理好了，MQTT最长可以一次性发送256MB数据，不用考虑粘包分包的问题。

总之，TCP和MQTT本身并不矛盾，只不过基于Socket开发需要处理更多的事情，而且大多数嵌入式开发模块本身也只会提供Socket接口供厂家自定义协议。

MQTT与HTTP

HTTP最初的目的是提供一种发布和接收HTML页面的方法，主要用于Web。HTTP是典型的C/S通讯模式：请求从客户端发出，服务端只能被动接收，一条连接只能发送一次请求，获取响应后就断开连接。该协议最早是为了适用Web浏览器的上网浏览场景而设计的，目前在PC、手机、Pad等终端上都应用广泛。由于这样的通信特点，HTTP技术在物联网设备中很难实现设备的反向控制，不过非要实现也不是不行，下面看一下Web端的例子。

目前，在微博等SNS网站上有海量用户公开发布的内容，当发布者发布消息，数据传到服务器更新时，就需要给关注者尽可能的实时更新内容。Web网站基于HTTP协议，使用HTTP协议探测服务器上是否有内容更新，就必须频繁地让客户端请求服务器进行确认。在浏览器中要实现这种效果，可以使用Comet技术，Comet是基于HTTP长连接的“服务器推”技术，主要有两种实现模型：基于AJAX的长轮询（long-polling）方式和基于Iframe及htmlfile的流（streaming）方式。这两种技术模型在这里不详细展开，有兴趣的读者可以查阅相关资料。

如果要实现设备的反向控制，可能就要用到前面提到的Comet技术。由于需要不断的请求服务器，会导致通信开销非常大，加上HTTP冗长的报文头，在节省流量上实在没有优势。

当然，如果只是单纯地让设备定时上报数据而不做控制，也是可以使用HTTP协议的。

MQTT与XMPP

最有可能与MQTT竞争的是XMPP协议。XMPP（可扩展通讯与表示协议）是一项用于实时通讯的开放技术，它使用可扩展标记语言（XML）作为交换信息的基本格式。其优点是协议成熟、强大、可扩展性强。目前主要应用于许多聊天系统中，在消息推送领域，MQTT和XMPP互相竞争。下面列举MQTT与XMPP各自的特性：

XMPP协议基于繁重的XML，报文体积大且交互繁琐；而MQTT协议固定报头只有两个字节，报文体积小、编解码容易；XMPP基于JID的点对点消息传输；MQTT协议基于主题(Topic)发布\订阅模式，消息路由更为灵活；XMPP协议采用XML承载报文，二进制必须进行Base64编码或其他方式处理；MQTT协议未定义报文内容格式，可以承载JSON、二进制等不同类型报文，开发者可以针对性的定义报文格式；MQTT协议支持消息收发确认和QoS保证，有更好的消息可靠性保证；而XMPP主协议并未定义类似机制；在嵌入式设备开发中大多使用的是C语言开发，C语言解析XML是非常困难的。MQTT基于二进制实现且未定义报文内容格式，可以很好的兼顾嵌入式C语言开发者；而XMPP基于XML，开发者需要配合协议格式，不能灵活开发。 综上所述，在嵌入式设备中，由于需要一个灵巧简洁，对设备开发者和服务端开发者都友好的协议，MQTT比XMPP更具有优势。

MQTT与CoAP

CoAP也是一个能与MQTT竞争的协议。其模仿HTTP的REST模型，服务端以URI方式创建资源，客户端可以通过GET、PUT、POST、DELETE方式访问这些资源，并且协议风格也和HTTP极为相似，例如一个设备有温度数据，那么这个温度可以被描述为：

CoAP://:/sensors/temperature

其中为设备的IP，为端口。

不过，如果使用CoAP可能会让物联网后台的情况变得复杂，比如MQTT可以实现一个最简单的IoT架构：Device + MQTT服务器 + APP，手机端或Web端可以直接从MQTT服务器订阅想要的主题。而CoAP可能需要这样的架构：CoAP + Web + DataBase + App，使用CoAP必须经过DataBase才能转给第三方。

至于CoAP和MQTT孰优孰劣，这里不作定论。不过目前来说，CoAP资料还是略少。而且，MQTT除了可以应用于物联网领域，在手机消息推送、在线聊天等领域都可以有所作为。

小结

经过以上的比较，我们可以得出如下结论：MQTT基于异步发布/订阅的实现解耦了消息发布者和订阅者，基于二进制的实现节省了存储空间及流量，同时MQTT拥有更好的消息处理机制，可以替代TCP Socket一部分应用场景。相对于HTTP和XMPP，MQTT可以选择用户数据格式，解析复杂度低，同时MQTT也可用于手机推送等领域。手机作为与人连接的入口，正好建立了人与物的连接，可谓一箭双雕。当然，其他协议也可以作为一个辅助的存在，HTTP可以为只需定时上传数据的设备服务，CoAP则更适用于非常受限的移动通信网络，表3直观地展示了上文提到的几种协议之间的优劣异同。