MQTT ======= MQTT（Message Queue Telemetry Transport）,遥测传输协议，提供订阅/发布模式，更为简约、轻量，易于使用，针对受限环境（带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定），可以简单概括为物联网打造。 MQTT是一种基于发布 - 订阅的“轻量级”消息传递协议，用于在TCP / IP协议之上使用，它适用于需要“小代码占用”或网络带宽有限的远程位置的连接。 能实现一对多通信（人们称之为发布或订阅型）的协议。它由3 种功能构成，分别是中介（broker）、发布者（publisher）和订阅者（subscriber） .. figure:: /_static/image/tutorials/IoT/mqtt.png :align: center :width: 600 broker、publisher、subscriber 中介承担着转发MQTT 通信的服务器的作用。相对而言，发布者和订阅者则起着客户端的作用。发布者是负责发送消息的客户端，而订阅 者是负责接收消息的客户端。MQTT 交换的消息都附带“主题”地址，各个客户端把这个“主题”视为收信地址，对其执行传输消息的操作。 形象地比喻一下，中介就是接收邮件的邮箱。 .. figure:: /_static/image/tutorials/IoT/iot_publish.png :align: center :width: 600 MQTT 通信的机制 中介在等待各个客户端对其进行连接。订阅者连接中介，把自己想订阅的主题名称告诉中介。这就叫作订阅。 然后发布者连接中介，以主题为收信地址发送消息。这就是发布。发布者一发布主题，中介就会把消息传递给订阅了该主题的订阅者。 如上图所示，如果订阅者订阅了主题A，那么只有在发布者发布了主题A 的情况下，中介才会把消息传递给订阅者。订阅者和中介总是处于 连接状态，而发布者则只需在发布时建立连接，不过要在短期内数次发布时，就需要保持连接状态了。因为中介起着转发消息的作用，所以各 个客户端彼此之间没有必要知道对方的IP 地址等网络上的收信地址。又因为多个客户端可以订阅同一个主题，所以发布者和订阅者是一 对多的关系。在设备和服务器的通信中，设备相当于发布者，服务器则相当于订阅者。 .. figure:: /_static/image/tutorials/IoT/IoT_subscribe.png :align: center :width: 600 MQTT 的主题示例 主题采用的是分层结构。用“#”和“+”这样的符号能指定多个主题。如上图所示，/Sensor/temperature/# 中使用了“#”符号，这样就 能指定所有开头为/Sensor/temperature/ 的主题。此外，/Sensor/+/room1中使用了符号“+”，这样一来就能指定所有开头是/Sensor/、结尾是/room1 的主题。 *MQTT原理转载至 [图解物联网 / 日本NTT DATA集团等著；丁灵译. --北京：人民邮电出版社， 2017.4]* 物联网平台介绍 ------------------- 发布 - 订阅消息传递模式需要消息代理服务器。代理服务器负责根据消息主题向感兴趣的客户端分发消息。 .. Hint:: 目前互联网中MQTT物联网平台多种多样,大家可根据自己要求选择适合自己的mqtt物联网平台。本人推荐以下几个比较好的物联网平台。 * OneNet 中国移动物联网平台：https://open.iot.10086.cn/ - 优点：支持多种通讯协议,如MQTT,HTTP等；可编辑应用功能,可制作数据显示和开关控件的页面UI。 - 缺点：平台操作较为复杂、与官方的MQTT稍有不同,对入门者比较不好理解。 * DFRobot Easy IoT 物联网平台：http://iot.dfrobot.com.cn/ - 优点：操作简单,适合入门者学习。 - 缺点：不能自定义topic；缺少应用端的UI界面编辑,无法呈现数据。 * Adafruit IO 物联网平台：https://io.adafruit.com/ - 优点：操作简单,适合MQTT教学；有丰富的dashboard编辑功能,可以很好的呈现数据；支持IFTTT,可关联很多的互联网服务,玩法多样。 - 缺点：国外服务器,连接不稳定,经常连接不上。 除上述外,你也可以自己搭建个mqtt服务器。 连接MQTT代理服务器 ---------------------- 下面以Easy IoT 作为讲解如何使用mqtt订阅主题和发布消息。 首先导入需要的模块:: from umqtt.simple import MQTTClient # 导入umqtt.simple模块,用于简单的mqtt客户端功能 from mpython import * # 导入mpython模块 掌控板先连接上互联网:: mywifi=wifi() # 实例化wifi类 mywifi.connectWiFi("ssid","password") # wifi连接,ssid为用户名,password为密码 实例 MQTTClient:: SERVER = "182.254.130.180" # Easy IoT的MQTT服务器地址 username='yourIotUserName' # 你的Easy IoT上的Iot_id password='yourIotPassword' # 你的Easy IoT上的Iot_pwd CLIENT_ID = "yourClientID" # 你的Easy IoT上的Client ID c = MQTTClient(CLIENT_ID, SERVER,1883,username,password) # MQTTClient类实例 c.connect() # mqtt连接 MQTTClient(client_id, server, port=0, user=None, password=None, keepalive=0), ``client_id`` 参数为mqtt客户端的唯一的id；``server`` 参数为mqtt代理服务器的 IP地址； ``port`` 参数为mqtt的服务器访问的端口号,一般为1883,不同平台端口会有所不一样；``user`` 参数为用于获取mqtt鉴权的用户名；``password`` 参数为获取mqtt鉴权的password； ``keepalive`` 参数为连接保存时间,当在keepalive间隔时间内未有订阅或发布等包,将会自动断开连接。 .. image:: /_static/image/tutorials/mqtt_1.png :scale: 60% 发布消息 ---------- 发布Easy IoT上的设备topic:: c.publish("Bkgk2zXb4",'hello') .. Note:: ``publish(topic, msg)`` , ``topic`` 参数为发布的主题,在Easy IoT的管理界面上,是通过topic来区分设备的,且不能修改,这点需要注意；``msg`` 参数为该主题的消息； publish后,你可以在Easy IoT工作间的该设备“查看详情”中,查询到刚才发布的消息,如下: .. image:: /_static/image/tutorials/mqtt_2.png .. image:: /_static/image/tutorials/mqtt_3.png 订阅主题 ---------- 设置当接收消息后,打印输出:: def sub_cb(topic, msg): print((topic, msg)) c.set_callback(sub_cb) 在订阅主题前,需要先设置回调函数 ``set_callback(sub_cb)``, ``sub_cb`` 为当接收的消息后,处理的函数,须包含两个参数。 订阅主题, ``topic`` 参数为需要订阅的主题:: c.subscribe(topic) 最后使用 ``wait_msg()`` 等待接收消息:: while True: c.wait_msg() 远程开关灯 ^^^^^^^^^^ 以下示例用到mqtt订阅主题功能做的远程控制开关灯:: from umqtt.simple import MQTTClient from mpython import * from machine import Timer SERVER = "182.254.130.180" # Easy IoT的MQTT服务器地址 username='yourIotUserName' # 你的Easy IoT上的Iot_id password='yourIotPassword' # 你的Easy IoT上的Iot_pwd CLIENT_ID = "yourClientID" # 你的Easy IoT上的Client ID TOPIC='yourTopic' # 你的Easy IoT上设备的topic mywifi=wifi() # 实例化wifi类 mywifi.connectWiFi("ssid","password") # wifi连接,ssid为用户名,password为密码 try: def sub_cb(topic, msg): # 当接收到订阅消息时的回调函数 print((topic, msg)) # 打印接收的主题消息 if topic == TOPIC.encode(): # 如果topic为我们设备的topic时,由于收到为字节类型。这里需要将 TOPIC 转换为字节类型。 if msg == b"on": # 如果消息为“on”,亮灯 rgb.fill((0,20,0)) rgb.write() elif msg == b"off": # 如果消息为“off”,灭灯 rgb.fill((0,0,0)) rgb.write() c = MQTTClient(CLIENT_ID, SERVER,1883,username,password,keepalive=30) # MQTTClient类实例,并设置连接保持时间间隔为30秒 c.connect() # mqtt连接 c.set_callback(sub_cb) # 设置回调函数 c.subscribe(TOPIC) # 订阅主题 print("Connected to %s" % SERVER) tim1 = Timer(1) # 创建定时器1 tim1.init(period=20000, mode=Timer.PERIODIC,callback=lambda n:c.ping()) # 20秒间隔发送Ping,保持连接 while True: c.wait_msg() # 循环等待消息 finally: c.disconnect() # 异常时,断开mqtt连接 然后点击进入Easy IoT工作间的该设备“发送消息”,发送该主题消息,如下: .. image:: /_static/image/tutorials/mqtt_4.png .. image:: /_static/image/tutorials/mqtt_5.gif :scale: 50%