ESP32 и MQTT: руководство по Mosquitto, Home Assistant и ESPHome

Связка ESP32 и MQTT — самый распространённый способ научить датчики и реле в доме общаться друг с другом и с системой умного дома вроде Home Assistant. MQTT — лёгкий протокол обмена сообщениями, созданный для небольших устройств: ESP32 кладёт измеренную температуру в топик, например «ev/salon/sicaklik», и каждая программа, которая слушает этот топик, мгновенно получает значение. Точно так же, когда ты нажимаешь кнопку в приложении Home Assistant на телефоне, команда «ON» доходит до ESP32 за доли секунды и переключает реле. В отличие от HTTP, здесь не открывается новое соединение на каждый запрос: всё идёт через одно открытое соединение с заголовками всего в два байта, поэтому это быстро и бережёт и Wi-Fi, и процессор.

В этом руководстве ты с нуля соберёшь рабочий узел умного дома. Сначала разберёшься с понятиями MQTT: брокер, топик, публикация и подписка, затем установишь брокер Mosquitto в Home Assistant или на Raspberry Pi. Дальше с библиотекой PubSubClient будешь публиковать температуру и влажность с DHT22 на ESP32, слушать команды для реле и добавишь MQTT Discovery, чтобы устройство само появилось в Home Assistant. Мы также разберём QoS и retain, сообщение «последней воли» (LWT), которое помечает устройство как «недоступное» при обрыве связи, альтернативу ESPHome, которая делает то же самое без единой строки на C++, отличия на ESP8266 и Raspberry Pi Pico W и самые частые ошибки по порядку.

Что такое MQTT и как он работает?

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) работает по модели публикация/подписка. В центре стоит сервер, который называется брокер; ESP32, Home Assistant, твой телефон или программа на компьютере подключаются к нему как клиенты. Клиенты не знают друг о друге и не знают IP-адресов друг друга: один публикует сообщение в топик, а брокер пересылает его всем, кто подписан на этот топик. Представь себе почту: ESP32 бросает письмо в ящик с адресом «ev/salon/sicaklik», а Home Assistant, который следит за этим ящиком, сразу его получает. Соединение всегда открывает клиент, поэтому ESP32 не нужен ни статический IP, ни открытый порт на роутере; достаточно знать адрес брокера.

Почему MQTT? Сравнение с веб-сервером, Blynk и Telegram

Коротко: MQTT раскрывается, когда устройств становится больше. Добавляя новый датчик, ты не трогаешь существующий код, а просто начинаешь публиковать в новый топик. Если нужно управлять одним устройством из браузера, быстрее дойти до цели поможет руководство асинхронный веб-сервер и WebSocket на ESP32; для уведомлений на телефон смотри Telegram-бот на ESP32, а для готовой мобильной панели — Blynk и ESP32. Для датчика в саду, куда не добивает роутер, хорошее решение — передавать данные через ESP-NOW на ESP32-шлюз, подключённый к MQTT.

Структура топиков MQTT и подстановочные символы

Топики похожи на пути к папкам: у «ev/salon/sicaklik» (по-турецки «дом/гостиная/температура») три уровня, и регистр в них важен, поэтому «Ev/Salon» и «ev/salon» — два разных топика. Не начинай с косой черты («/ev/salon» создаёт пустой первый уровень) и избегай пробелов, кириллицы и букв с диакритикой; хватит латинских букв, цифр, дефисов и подчёркиваний. При подписке можно использовать два подстановочных символа: + заменяет ровно один уровень («ev/+/sicaklik» вернёт температуру всех комнат), а # охватывает всё, что после него, и может стоять только в конце («ev/#» вернёт все сообщения дома). Подстановочные символы работают только при подписке; публикуется сообщение всегда в один конкретный топик. Топики, начинающиеся с $ (например, $SYS), зарезервированы для собственной статистики брокера и не попадают под подписку на #. Для проекта из этого руководства мы возьмём такую схему:

Установка MQTT-брокера: Mosquitto

Самый популярный бесплатный MQTT-брокер — Eclipse Mosquitto; даже на Raspberry Pi он легко справляется с сотнями сообщений в секунду. Установить его можно тремя простыми способами: официальное приложение Mosquitto broker, если у тебя Home Assistant OS, пакет apt на отдельном Raspberry Pi или Linux-компьютере либо установщик Mosquitto для Windows. Какой бы вариант ни был выбран, брокер использует порт 1883 для незашифрованного MQTT и 8883 для MQTT с шифрованием TLS, и ему достаточно быть в той же домашней сети, что и ESP32. В Home Assistant настройка выглядит так:

1. В Home Assistant открой Настройки › Приложения (Settings › Apps; в старых версиях раздел называется «Дополнения», Add-ons), нажми Установить приложение (Install app) и выбери в списке Mosquitto broker.
2. Нажми Установить (Install); когда установка закончится, нажми Запустить (Start) и оставь включённым запуск при загрузке.
3. Создай для ESP32 отдельного пользователя: в разделе Настройки › Люди › Пользователи (Settings › People › Users) добавь пользователя «esp32» с надёжным паролем. Если этой вкладки не видно, включи в профиле расширенный режим (Advanced mode). Имена «homeassistant» и «addons» зарезервированы для брокера, их не используй.
4. На странице Настройки › Устройства и службы (Settings › Devices & services) интеграция MQTT обычно появляется как «Обнаружено» (Discovered); нажми Настроить (Configure) и подтверди. Если её нет, нажми Добавить интеграцию (Add integration), найди MQTT и выбери вариант, который настраивает Mosquitto автоматически.
5. В коде для ESP32 в качестве адреса брокера нужно будет указать IP-адрес Home Assistant (например, 192.168.1.10), порт 1883 и только что созданного пользователя.

На Linux-машине вроде Raspberry Pi или Ubuntu установка занимает несколько команд. Установи брокер и инструменты для проверки командой sudo apt install mosquitto mosquitto-clients. Создай пользователя «esp32» командой sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd esp32 и дважды введи пароль; опция -c создаёт файл заново, поэтому при добавлении второго пользователя её не указывай, иначе существующие пользователи сотрутся. Затем создай файл local.conf в папке /etc/mosquitto/conf.d/, впиши туда три строки из таблицы ниже и перезапусти службу командой sudo systemctl restart mosquitto. В Windows добавь те же строки в файл mosquitto.conf в папке установки Mosquitto и перезапусти службу Mosquitto Broker.

Прежде чем переходить к ESP32, проверь брокер с компьютера: если сразу отделить проблемы брокера от проблем кода, можно сэкономить уйму времени. В одном терминале начни слушать все топики дома командой mosquitto_sub -h 192.168.1.10 -u esp32 -P yourpassword -t "ev/#" -v. Во втором терминале введи mosquitto_pub -h 192.168.1.10 -u esp32 -P yourpassword -t ev/salon/test -m hello (вместо yourpassword — твой пароль). Если в первом терминале появилась строка «ev/salon/test hello», брокер работает и пароль верный. Опция -v выводит перед каждым сообщением его топик, а опция -r отправляет сообщение как сохраняемое (retain).

Список деталей и схема подключения

Для этого проекта понадобятся отладочная плата ESP32, датчик температуры и влажности DHT22, модуль реле, который срабатывает от 3,3 V, макетная плата и перемычки. DHT22 точнее DHT11: он измеряет температуру с точностью ±0,5 °C, влажность примерно ±2–5% и работает от -40 до 80 °C; семейство этих датчиков мы подробно разбираем в статье датчик температуры и влажности DHT11. Если у тебя DHT11, просто замени в коде DHT22 на DHT11. Для первой проверки подключения хватит ESP32 и USB-кабеля; датчик и реле можно добавить позже.

Установка PubSubClient в Arduino IDE

1. Если пакет плат ESP32 в Arduino IDE ещё не установлен, сначала установи его; шаги описаны в статье что такое ESP32.
2. Открой «Инструменты › Управлять библиотеками» (Tools › Manage Libraries), введи в поиске PubSubClient и установи библиотеку от Nick O'Leary. Код в этом руководстве компилировался с версией 2.8.
3. В том же окне найди DHT sensor library и установи библиотеку Adafruit; когда появится вопрос о зависимостях, выбери Установить все (Install all), чтобы заодно установилась Adafruit Unified Sensor.
4. Если с установкой библиотек возникли трудности, смотри руководство как добавить библиотеку в Arduino.

Первый тест: подключаем ESP32 к MQTT-брокеру

Прежде чем добавлять датчики, проверим самым простым кодом, что данные Wi-Fi, адрес брокера и пароль верны. Код ниже подключается к брокеру, публикует «merhaba» (по-турецки «привет») в топик «test/esp32/durum» и выводит в монитор порта каждое сообщение, пришедшее в «test/esp32/komut». Замени имя сети Wi-Fi, пароль, IP брокера и пользователя MQTT на свои, загрузи код и открой монитор порта на скорости 115200 бод:

1#include <WiFi.h>
2#include <PubSubClient.h>
3
4const char* WIFI_SSID = "AgAdi";              // Wi-Fi adın (yalnız 2,4 GHz) / your Wi-Fi name (2.4 GHz only)
5const char* WIFI_PASS = "Sifre123";           // Wi-Fi şifren / your Wi-Fi password
6const char* MQTT_SUNUCU = "192.168.1.10";     // broker'ın IP adresi / broker IP address
7const int   MQTT_PORT = 1883;                 // şifresiz MQTT portu / unencrypted MQTT port
8const char* MQTT_KULLANICI = "esp32";         // broker kullanıcı adı / broker username
9const char* MQTT_SIFRE = "mqttSifre";         // broker şifresi / broker password
10
11WiFiClient wifiIstemci;                       // TCP bağlantısı / TCP connection
12PubSubClient mqtt(wifiIstemci);               // MQTT istemcisi / MQTT client
13
14// Abone olunan konuya mesaj gelince çalışır / runs when a subscribed topic receives a message
15void mesajGeldi(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
16  Serial.print("Mesaj [");
17  Serial.print(topic);
18  Serial.print("] ");
19  for (unsigned int i = 0; i < length; i++) {
20    Serial.print((char)payload[i]);           // payload sonunda \0 yoktur / payload is not null-terminated
21  }
22  Serial.println();
23}
24
25void setup() {
26  Serial.begin(115200);
27  WiFi.mode(WIFI_STA);
28  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASS);
29  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
30    delay(500);
31    Serial.print(".");
32  }
33  Serial.print("\nIP: ");
34  Serial.println(WiFi.localIP());
35
36  mqtt.setServer(MQTT_SUNUCU, MQTT_PORT);     // broker adresi / broker address
37  mqtt.setCallback(mesajGeldi);               // gelen mesaj fonksiyonu / incoming message handler
38}
39
40void loop() {
41  if (!mqtt.connected()) {
42    Serial.print("MQTT baglaniyor... ");
43    if (mqtt.connect("esp32-test", MQTT_KULLANICI, MQTT_SIFRE)) {   // istemci kimliği benzersiz olmalı / client ID must be unique
44      Serial.println("baglandi");
45      mqtt.subscribe("test/esp32/komut");                  // bu konuyu dinle / listen to this topic
46      mqtt.publish("test/esp32/durum", "merhaba");         // ilk mesaj / first message
47    } else {
48      Serial.print("hata, rc=");
49      Serial.println(mqtt.state());                        // hata kodu / error code
50      delay(5000);
51      return;
52    }
53  }
54  mqtt.loop();                                             // mesajları işle, bağlantıyı canlı tut / process messages, keep the connection alive
55}

Когда в мониторе порта появится «baglandi» (подключено), отправь с компьютера из терминала mosquitto_pub -h 192.168.1.10 -u esp32 -P yourpassword -t test/esp32/komut -m hi; через несколько миллисекунд в мониторе порта появится строка «Mesaj [test/esp32/komut] hi». Если подключиться не удалось, код выводит код ошибки через mqtt.state() и через 5 секунд пробует снова. Эти коды точно показывают, где проблема:

Публикуем данные датчика и слушаем команды для реле на ESP32

Теперь соберём настоящий проект. Код ниже каждые 30 секунд читает DHT22 и публикует температуру и влажность с флагом retain, управляет реле командами ON, OFF и TOGGLE, приходящими в «ev/salon/role/komut», и сообщает новое состояние реле в «ev/salon/role/durum». При подключении он оставляет брокеру «последнюю волю», представляется Home Assistant через MQTT Discovery, а если связь обрывается, повторяет попытку каждые 5 секунд, не блокируя loop(). Благодаря блоку #if defined(ESP8266) в начале тот же код без изменений компилируется и на NodeMCU.

1#if defined(ESP8266)
2#include <ESP8266WiFi.h>
3#else
4#include <WiFi.h>
5#endif
6#include <PubSubClient.h>
7#include <DHT.h>
8
9// ---- Ayarlar / Settings ----
10const char* WIFI_SSID = "AgAdi";
11const char* WIFI_PASS = "Sifre123";
12const char* MQTT_SUNUCU = "192.168.1.10";        // broker IP (Home Assistant ya da Raspberry Pi) / broker IP (Home Assistant or Raspberry Pi)
13const int   MQTT_PORT = 1883;
14const char* MQTT_KULLANICI = "esp32";
15const char* MQTT_SIFRE = "mqttSifre";
16const char* ISTEMCI_ID = "esp32-salon";          // her cihazda farklı olmalı / must be different on every device
17
18#if defined(ESP8266)
19const int DHT_PIN = 4;                           // NodeMCU D2
20const int ROLE_PIN = 5;                          // NodeMCU D1
21#else
22const int DHT_PIN = 4;                           // ESP32 GPIO 4
23const int ROLE_PIN = 26;                         // ESP32 GPIO 26
24#endif
25const bool ROLE_AKTIF_LOW = true;                // çoğu röle modülü LOW ile çeker / most relay modules switch on LOW
26const unsigned long OLCUM_ARALIGI = 30000;       // 30 saniyede bir ölçüm / one reading every 30 s
27
28// ---- Konular (topic) / Topics ----
29const char* T_SICAKLIK = "ev/salon/sicaklik";
30const char* T_NEM      = "ev/salon/nem";
31const char* T_KOMUT    = "ev/salon/role/komut";  // ON, OFF ya da TOGGLE / ON, OFF or TOGGLE
32const char* T_DURUM    = "ev/salon/role/durum";
33const char* T_BAGLANTI = "ev/salon/baglanti";    // online / offline (son vasiyet / last will)
34const char* T_HA_DURUM = "homeassistant/status"; // HA açılınca "online" yayınlar / HA publishes "online" when it starts
35
36WiFiClient wifiIstemci;
37PubSubClient mqtt(wifiIstemci);
38DHT dht(DHT_PIN, DHT22);
39
40bool roleAcik = false;
41unsigned long sonOlcum = 0;
42unsigned long sonDeneme = 0;
43
44// Röleyi sür ve yeni durumu kalıcı (retain) yayınla / drive the relay and publish the new state as retained
45void roleAyarla(bool acik) {
46  roleAcik = acik;
47  bool seviye = ROLE_AKTIF_LOW ? !acik : acik;
48  digitalWrite(ROLE_PIN, seviye ? HIGH : LOW);
49  mqtt.publish(T_DURUM, acik ? "ON" : "OFF", true);
50  Serial.println(acik ? "Role: ON" : "Role: OFF");
51}
52
53// Tek bir Home Assistant keşif mesajı gönder / send one Home Assistant discovery message
54void kesifYayinla(const char* tur, const char* nesne, const char* ad, const char* ekAlanlar) {
55  char konu[96];
56  snprintf(konu, sizeof(konu), "homeassistant/%s/%s/%s/config", tur, ISTEMCI_ID, nesne);
57  char json[600];
58  snprintf(json, sizeof(json),
59           "{\"name\":\"%s\",\"unique_id\":\"%s_%s\",%s,\"availability_topic\":\"%s\","
60           "\"device\":{\"identifiers\":[\"%s\"],\"name\":\"Salon ESP32\",\"model\":\"ESP32 + DHT22\"}}",
61           ad, ISTEMCI_ID, nesne, ekAlanlar, T_BAGLANTI, ISTEMCI_ID);
62  if (!mqtt.publish(konu, json, true)) {         // false: tampon küçük ya da bağlantı yok / false: buffer too small or not connected
63    Serial.println("Kesif mesaji gonderilemedi");
64  }
65}
66
67// Sıcaklık, nem ve röleyi Home Assistant'a tanıt / announce temperature, humidity and relay to Home Assistant
68void haKesifGonder() {
69  char ek[200];
70  snprintf(ek, sizeof(ek), "\"state_topic\":\"%s\",\"device_class\":\"temperature\",\"unit_of_measurement\":\"°C\",\"state_class\":\"measurement\"", T_SICAKLIK);
71  kesifYayinla("sensor", "sicaklik", "Sıcaklık", ek);
72  snprintf(ek, sizeof(ek), "\"state_topic\":\"%s\",\"device_class\":\"humidity\",\"unit_of_measurement\":\"%%\",\"state_class\":\"measurement\"", T_NEM);
73  kesifYayinla("sensor", "nem", "Nem", ek);
74  snprintf(ek, sizeof(ek), "\"state_topic\":\"%s\",\"command_topic\":\"%s\"", T_DURUM, T_KOMUT);
75  kesifYayinla("switch", "role", "Röle", ek);
76}
77
78// DHT22'yi oku ve değerleri yayınla / read the DHT22 and publish the values
79void olcumGonder() {
80  float t = dht.readTemperature();
81  float h = dht.readHumidity();
82  if (isnan(t) || isnan(h)) {
83    Serial.println("DHT22 okunamadi");
84    return;
85  }
86  char deger[12];
87  snprintf(deger, sizeof(deger), "%.1f", t);     // 23.4 gibi / like 23.4
88  mqtt.publish(T_SICAKLIK, deger, true);
89  snprintf(deger, sizeof(deger), "%.0f", h);     // 45 gibi / like 45
90  mqtt.publish(T_NEM, deger, true);
91  Serial.printf("Sicaklik %.1f C, nem %.0f %%\n", t, h);
92}
93
94// Abone olunan konulara mesaj gelince çalışır / runs when a subscribed topic receives a message
95void mesajGeldi(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
96  // Önce kopyala: yayın yapınca kütüphane aynı tamponu kullanır / copy first: publishing reuses the same buffer
97  String konu = topic;
98  String mesaj;
99  for (unsigned int i = 0; i < length; i++) mesaj += (char)payload[i];
100  mesaj.trim();
101
102  if (konu == T_KOMUT) {
103    if (mesaj == "ON") roleAyarla(true);
104    else if (mesaj == "OFF") roleAyarla(false);
105    else if (mesaj == "TOGGLE") roleAyarla(!roleAcik);
106  } else if (konu == T_HA_DURUM && mesaj == "online") {
107    haKesifGonder();                             // HA yeniden başladı, tanıtımı yenile / HA restarted, announce again
108    mqtt.publish(T_DURUM, roleAcik ? "ON" : "OFF", true);
109  }
110}
111
112bool mqttBaglan() {
113  Serial.print("MQTT baglaniyor... ");
114  // Bağlantı koparsa broker T_BAGLANTI'ya "offline" yazar / if we drop, the broker publishes "offline" to T_BAGLANTI
115  if (!mqtt.connect(ISTEMCI_ID, MQTT_KULLANICI, MQTT_SIFRE, T_BAGLANTI, 1, true, "offline")) {
116    Serial.print("hata, rc=");
117    Serial.println(mqtt.state());
118    return false;
119  }
120  Serial.println("baglandi");
121  mqtt.publish(T_BAGLANTI, "online", true);
122  mqtt.subscribe(T_KOMUT, 1);                    // komutları QoS 1 ile dinle / listen to commands with QoS 1
123  mqtt.subscribe(T_HA_DURUM);
124  haKesifGonder();
125  mqtt.publish(T_DURUM, roleAcik ? "ON" : "OFF", true);
126  return true;
127}
128
129void setup() {
130  Serial.begin(115200);
131  pinMode(ROLE_PIN, OUTPUT);
132  roleAyarla(false);                             // güvenli başlangıç: röle kapalı / safe start: relay off
133  dht.begin();
134
135  WiFi.mode(WIFI_STA);
136  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASS);
137  Serial.print("Wi-Fi");
138  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
139    delay(500);
140    Serial.print(".");
141  }
142  Serial.print(" IP: ");
143  Serial.println(WiFi.localIP());
144
145  mqtt.setServer(MQTT_SUNUCU, MQTT_PORT);
146  mqtt.setCallback(mesajGeldi);
147  mqtt.setBufferSize(1024);                      // keşif JSON'u varsayılan 256 bayta sığmaz / discovery JSON doesn't fit the default 256 bytes
148}
149
150void loop() {
151  if (!mqtt.connected()) {
152    unsigned long simdi = millis();
153    if (sonDeneme == 0 || simdi - sonDeneme >= 5000) {   // 5 sn'de bir dene, loop'u kilitleme / retry every 5 s without blocking
154      sonDeneme = simdi;
155      if (mqttBaglan()) sonOlcum = simdi - OLCUM_ARALIGI;  // bağlanınca hemen ölç / measure right after connecting
156    }
157    return;
158  }
159  mqtt.loop();                                   // gelen komutlar ve keep-alive / incoming commands and keep-alive
160
161  if (millis() - sonOlcum >= OLCUM_ARALIGI) {
162    sonOlcum = millis();
163    olcumGonder();
164  }
165}

Некоторые детали в коде сделаны намеренно. Функция mesajGeldi() (пришло сообщение) сначала копирует топик и полезную нагрузку в String, потому что PubSubClient использует один буфер и для входящих, и для исходящих сообщений: как только внутри обратного вызова вызывается publish(), данные, на которые указывают указатели топика и нагрузки, перезаписываются. Кроме того, у нагрузки нет завершающего \0, как у строки C, поэтому мы читаем ровно length символов. Для показаний и состояния реле мы используем retain, чтобы после перезапуска Home Assistant сразу видел последнее значение, а не ждал 30 секунд. Время тоже отмеряется через millis(): длинный delay() внутри loop() задержал бы пакеты keep-alive, и брокер разорвал бы соединение. Этот приём подробно разобран в статье millis() и delay() в Arduino.

Как это выглядит в Home Assistant: MQTT Discovery

Home Assistant постоянно слушает топики, начинающиеся с префикса homeassistant/. Когда устройство публикует JSON-конфигурацию в топик вида homeassistant/[component]/[node]/[object]/config, Home Assistant автоматически создаёт эту сущность; это и называется MQTT Discovery (автообнаружение). Наш код отправляет три сообщения: два для датчиков (температура и влажность) в homeassistant/sensor/esp32-salon/... и одно для реле в homeassistant/switch/esp32-salon/role/config. Поскольку они сохраняемые, перезапуск Home Assistant им не страшен. Ещё код подписан на homeassistant/status: при запуске Home Assistant пишет туда «online», и ESP32 заново объявляет о себе. Если устройств много, документация Home Assistant рекомендует добавить перед таким повторным объявлением небольшую случайную задержку.

Через несколько секунд после загрузки кода в разделе Настройки › Устройства и службы › MQTT появится устройство «Salon ESP32». В его карточке есть датчики температуры и влажности и переключатель реле; нажми на температуру, чтобы открыть график истории, щёлкни переключателем — и реле щёлкнет в ответ. Эти сущности можно добавить на панель, открыть для голосовых ассистентов или использовать в автоматизациях: например, правило «если в гостиной выше 27 °C, включить реле, к которому подключён вентилятор, а ниже 25 °C — выключить» настраивается в несколько кликов. Если отключить ESP32 от питания, примерно не позже чем через 22 секунды сущности перейдут в состояние «Недоступно» (Unavailable) — значит, «последняя воля» работает. Если обнаружение не нужно, те же сущности можно задать и вручную в configuration.yaml как записи sensor и switch в разделе mqtt:.

QoS и retain: что и когда использовать?

QoS (Quality of Service, качество обслуживания) определяет, насколько надёжно сообщение должно дойти до другой стороны. Важная деталь: QoS действует отдельно на двух участках. Между издателем и брокером действует QoS издателя, между брокером и подписчиком — QoS подписки; подписчик получает меньшую из двух гарантий. PubSubClient поддерживает при публикации только QoS 0, а при подписке — QoS 0 и 1. В домашнем Wi-Fi потеря сообщения с QoS 0 случается очень редко, но подписка на команды с QoS 1 — всё равно дешёвая страховка.

Флаг retain отвечает не за доставку, а за память: брокер хранит только последнее сохраняемое сообщение каждого топика и сразу отправляет его каждому новому подписчику. Это идеально для сообщений о «текущем состоянии» — значений датчиков, состояния реле, статуса в сети, — но опасно для команд и разовых событий. Последняя воля (LWT) дополняет его: если брокер не получает от клиента ни одного пакета в течение 1,5 периода keep-alive, он считает соединение потерянным и публикует сообщение «последней воли». По умолчанию keep-alive в PubSubClient равен 15 секундам, поэтому отключённая ESP32 отображается как «offline» не позже чем примерно через 22 секунды. Это можно изменить строкой вроде mqtt.setKeepAlive(30), но чем больше значение, тем позже будет замечен обрыв.

Альтернатива без кода: ESPHome

ESPHome — бесплатный инструмент, который превращает устройство, описанное в YAML-файле, в готовую к прошивке ESP32 микропрограмму; ни одной строки на C++ писать не нужно. В Home Assistant установи ESPHome Device Builder из раздела Настройки › Приложения (Settings › Apps), открой его интерфейс и создай конфигурацию мастером New device (новое устройство). Первая загрузка делается один раз по USB: Chrome или Edge могут запрограммировать плату напрямую, а если это не сработает, файл, скачанный мастером, можно прошить через страницу ESPHome Web. Все последующие обновления идут по Wi-Fi (OTA). Конфигурация ниже повторяет Arduino-проект выше: каждые 30 секунд читает DHT22 на GPIO 4 и выводит реле с активным LOW на GPIO 26 как переключатель. Данные Wi-Fi и пароли читаются через !secret из отдельного файла secrets.yaml:

1esphome:
2  name: salon-sensor               # küçük harf, rakam ve tire / lowercase, digits and hyphens
3  friendly_name: Salon Sensör
4
5esp32:
6  board: esp32dev
7
8logger:
9
10api:                               # Home Assistant ile doğrudan bağlantı / direct link to Home Assistant
11  encryption:
12    key: !secret api_anahtari
13
14ota:
15  - platform: esphome
16    password: !secret ota_sifresi
17
18wifi:
19  ssid: !secret wifi_ssid
20  password: !secret wifi_sifresi
21  ap:                              # Wi-Fi yoksa kendi ağını açar / opens its own network if Wi-Fi fails
22    ssid: "Salon-Sensor"
23    password: "yedek1234"
24
25captive_portal:
26
27sensor:
28  - platform: dht
29    pin: GPIO4
30    model: DHT22
31    update_interval: 30s
32    temperature:
33      name: "Sıcaklık"
34    humidity:
35      name: "Nem"
36
37switch:
38  - platform: gpio
39    name: "Röle"
40    pin:
41      number: GPIO26
42      inverted: true               # aktif LOW röle / active-LOW relay
43    restore_mode: ALWAYS_OFF       # açılışta kapalı / off at boot
44
45# MQTT ile kullanmak için api: bloğunu sil, bunu aç / to use MQTT, delete api: and uncomment this
46# mqtt:
47#   broker: 192.168.1.10
48#   username: esp32
49#   password: !secret mqtt_sifresi

Есть одно отличие, о котором стоит помнить: по умолчанию ESPHome использует не MQTT, а собственный зашифрованный нативный API. Home Assistant сам находит устройство в сети, и брокер вообще не нужен. MQTT стоит выбирать, только если те же данные должны читать другие системы, например Node-RED, или если Home Assistant не используется. Для этого раскомментируй строки mqtt: в конце файла и удали блок api:; иначе устройство будет само перезагружаться каждый раз, когда к нативному API 15 минут никто не подключался (это настройка reboot_timeout). В режиме MQTT ESPHome сам отправляет сообщения обнаружения для Home Assistant и сообщения online/offline в salon-sensor/status, то есть автоматически делает всё то, что мы вручную делали в коде Arduino.

MQTT на ESP8266 и Raspberry Pi Pico W

Полный код выше без изменений работает на платах ESP8266 NodeMCU и Wemos D1 Mini: если выбрать NodeMCU 1.0 в «Инструменты › Плата» (Tools › Board), блок #if defined(ESP8266) автоматически подключит ESP8266WiFi.h вместо WiFi.h, а заодно выберет пины D2 и D1. На Raspberry Pi Pico W мы используем модуль MicroPython umqtt.simple. В прошивку MicroPython для Pico W он не входит; установи его в Thonny через «Инструменты › Управление пакетами» (Tools › Manage packages), найдя umqtt.simple, или введи в REPL при подключённом Wi-Fi import mip; mip.install("umqtt.simple"). А вот модуль dht, нужный для DHT22, уже есть в прошивке. Код ниже заставляет Pico W на кухне выполнять ту же работу с измерениями и реле. Чтобы код был короче, мы убрали сообщения обнаружения; чтобы увидеть Pico W в Home Assistant, опубликуй тот же JSON обнаружения, что и в коде для ESP32, с топиками ev/mutfak (по-турецки «кухня») или задай сущности вручную в разделе mqtt: файла configuration.yaml. Сохрани файл как main.py, и он будет запускаться при каждом включении платы:

1import network, time, dht
2from machine import Pin
3from umqtt.simple import MQTTClient    # önce mip ile kur / install with mip first
4
5WIFI_SSID = "AgAdi"                    # Wi-Fi adın / your Wi-Fi name
6WIFI_PASS = "Sifre123"                 # Wi-Fi şifren / your Wi-Fi password
7MQTT_SUNUCU = "192.168.1.10"           # broker IP / broker IP
8ISTEMCI_ID = "pico-mutfak"             # benzersiz olmalı / must be unique
9
10T_SICAKLIK = b"ev/mutfak/sicaklik"
11T_NEM = b"ev/mutfak/nem"
12T_KOMUT = b"ev/mutfak/role/komut"
13T_DURUM = b"ev/mutfak/role/durum"
14T_BAGLANTI = b"ev/mutfak/baglanti"
15
16sensor = dht.DHT22(Pin(15))            # DHT22 DATA -> GP15
17role = Pin(14, Pin.OUT, value=1)       # aktif LOW röle kapalı başlar / active-LOW relay starts off
18led = Pin("LED", Pin.OUT)              # Pico W dahili LED / Pico W onboard LED
19
20wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
21wlan.active(True)
22wlan.connect(WIFI_SSID, WIFI_PASS)
23while not wlan.isconnected():
24    time.sleep(0.5)
25print("IP:", wlan.ifconfig()[0])
26
27def mesaj_geldi(konu, mesaj):          # ikisi de bytes gelir / both arrive as bytes
28    if konu == T_KOMUT and mesaj in (b"ON", b"OFF"):
29        acik = mesaj == b"ON"
30        role.value(0 if acik else 1)
31        led.value(1 if acik else 0)
32        istemci.publish(T_DURUM, mesaj, retain=True)
33
34istemci = MQTTClient(ISTEMCI_ID, MQTT_SUNUCU, user="esp32", password="mqttSifre", keepalive=60)   # Mosquitto kullanıcısı / Mosquitto user
35istemci.set_callback(mesaj_geldi)
36istemci.set_last_will(T_BAGLANTI, b"offline", retain=True)   # son vasiyet / last will
37
38def baglan():
39    while True:
40        try:
41            if not wlan.isconnected():         # Wi-Fi koptuysa yeniden bağlan / reconnect Wi-Fi if it dropped
42                wlan.connect(WIFI_SSID, WIFI_PASS)
43                time.sleep(5)
44            istemci.connect()
45            istemci.publish(T_BAGLANTI, b"online", retain=True)
46            istemci.publish(T_DURUM, b"OFF" if role.value() else b"ON", retain=True)
47            istemci.subscribe(T_KOMUT)
48            print("MQTT baglandi")
49            return
50        except Exception as e:         # MQTTException(5): yetki yok / not authorized
51            print("MQTT hatasi:", e)
52            time.sleep(5)
53
54baglan()
55son = time.ticks_add(time.ticks_ms(), -30000)   # ilk ölçüm hemen / first reading right away
56while True:
57    try:
58        istemci.check_msg()            # bekleyen komut var mı? / any pending command?
59        if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), son) >= 30000:
60            son = time.ticks_ms()
61            try:
62                sensor.measure()
63            except OSError:
64                print("DHT22 okunamadi")
65                istemci.ping()         # veri yoksa da bağlantıyı canlı tut / keep the link alive without data
66            else:
67                istemci.publish(T_SICAKLIK, "{:.1f}".format(sensor.temperature()).encode(), retain=True)
68                istemci.publish(T_NEM, "{:.0f}".format(sensor.humidity()).encode(), retain=True)
69    except OSError:
70        print("Baglanti koptu, yeniden baglaniliyor")
71        time.sleep(5)
72        baglan()
73    time.sleep_ms(100)

Идеи проектов на ESP32 и MQTT

• Карта температуры по комнатам: Поставь в каждую комнату ESP32 с DHT22 или BME280 и следи за всем домом на одном графике через подписку на ev/+/sicaklik.
• Умная лампа и розетка: Привяжи реле к автоматизации Home Assistant, которая включает его на закате и выключает в полночь.
• Датчик двери и окна: С помощью геркона отправляй MQTT-сообщение при открытии двери и получай уведомление на телефон, когда дома никого нет.
• Свет в коридоре по движению: Пусть PIR-датчик публикует движение, а автоматизация Home Assistant включает свет.
• Станция полива растений: Публикуй значение датчика влажности почвы и включай насос MQTT-командой, когда почва пересыхает.
• Учёт энергии: Измеряй ток, который потребляет прибор, датчиком тока ACS712 и строй график его суточного потребления.
• Датчик на батарейке: Собери узел, который снимает показание, отправляет его по MQTT и снова засыпает; подробности — в статье глубокий сон ESP32.

Частые ошибки ESP32 и MQTT и их решения

С брокером, парой топиков и PubSubClient твоя ESP32 превращается в устройство умного дома, которое говорит на одном языке со всем остальным домом. В ту же систему можно добавлять новые датчики, другие комнаты и другие платы, например Pico W, и управлять всем с одной панели Home Assistant. В приложении BlueGrays есть проекты на темы подключения ESP32 к Wi-Fi, измерения температуры и влажности с DHT22, умного освещения с PIR и реле, управления в реальном времени через WebSocket и умного полива растений — пошагово, со схемами и кодом.