HaaS轻应用(Python):手把手带你玩转mqtt

Python 语言的是一款非常容易使用的解释性语言,它的主要特点如下:易学易用;可扩展可移植;丰富的三方库。正是由于以上这些特点,使得Python在一些逻辑简单,功能复杂的场景应用非常广泛。近几年,随着人工智能的飞速发展,Python 的优点得到的充分的体现,因此成为了AI开发的首选语言。

Python轻应用主要是基于micropython实现,在保留了Python语言主要特性的基础上,他还对嵌入式系统的底层做了非常不错的封装,它的特点如下:

  • 安全便捷的上云能力

依托阿里云物联网平台,通过客户自定义物模型,满足各种不同场景的的数据上云需求。同时通过阿里云安全团队提供的ID2,保证数据安全。

  • 丰富强大的AI能力

背靠达摩院,提供150+ 视觉AI算法,统一视觉算法的调用流程,让开发者通过简单的几个API 实现各种不同场景的AI需求。

  • 简单易用的开发调试手段

基于VS Code的IDE插件,提供代码快速编辑功能,一键热更新功能,实现应用开发和系统开发解耦,降低开发门槛,提高开发效率。

今天要介绍的是如何使用Python  =轻应用,进行mqtt消息的订阅和发布!

 

2、MQTT协议简介

 

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议),是基于一种发布/订阅(publish/subscribe)模式的 “ 轻量级 ” 通讯协议,该协议构建于 TCP/IP 协议上,由IBM在1999 年发布。MQTT 最大优点在于可以以极少的代码和有限的带宽,为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议,使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。MQTT 协议当前版本为,2014年发布的MQTTv3.1.1。

2.1、MQTT的特点

  • 使用的发布/订阅消息模式,它提供了一对多消息分发,以实现与应用程序的解耦;
  • 对负载内容屏蔽的消息传输机制;
  • 对传输消息有三种服务质量(QoS):
  • 最多一次,这一级别会发生消息丢失或重复,消息发布依赖于底层TCP/IP网络。即:<=1;
  • 至多一次,这一级别会确保消息到达,但消息可能会重复。即:>=1;
  • 只有一次,确保消息只有一次到达。即:=1。在一些要求比较严格的计费系统中,可以使用此级别;
  • 数据传输和协议交换的最小化(协议头部只有2字节),以减少网络流量;
  • 通知机制,异常中断时通知传输双方;

 

2.2、MQTT 协议原理

HaaS轻应用(Python):手把手带你玩转mqtt

MQTT协议中有三种身份:发布者(Publish)、代理(Broker)(服务器)、订阅者(Subscribe)。其中,消息的发布者和订阅者都是客户端,消息代理是服务器,消息发布者可以同时是订阅者。

MQTT传输的消息分为:主题(Topic)和负载(payload)两部分

Topic,可以理解为消息的类型,订阅者订阅(Subscribe)后,就会收到该主题的消息内容(payload)

payload,可以理解为消息的内容,是指订阅者具体要使用的内容

本文将要介绍的就是,通过pc 充当服务端,使用搭载Python轻应用的HaaS开发板作为客户端,实现pc端到设备端的消息订阅和发布。

HaaS轻应用(Python):手把手带你玩转mqtt

 

3、PC环境搭建

 

本文中,pc端的环境是 ununtu 16.04, PC 端环境分为两个部分:mqtt服务端启动,以及mqtt客户端(发布者和订阅者)。

 

MQTT Server安装和常用命令

 

  • 下载mosquitto源码

wget http://mosquitto.org/files/source/mosquitto-1.6.8.tar.gz

 

  • 解压,编译,安装

  1. echo "解压"
  2. tar -zxvf mosquitto-1.6.8.tar.gz
  3. echo "进入mosquitto-1.6.8"
  4. cd mosquitto-1.6.8
  5. echo "编译"
  6. make
  7. echo "安装"
  8. sudo make install

 

如果找不到libmosquitto.so.1这个问题,修改链接路径,重新加载动态链接库


  1. sudo ln -s /usr/local/lib/libmosquitto.so.1 /usr/lib/libmosquitto.so.1
  2. sudo ldconfig

 

  • 设置用户名(haas)和密码

mosquitto_passwd -c pwfile.example  haas

 

输入上述命令后,会要求连续输入两次密码进行确认

  • 修改启动配置文件mosquitto.conf,不允许匿名登录

allow_anonymous false

 

  • 启动mqtt server

mosquitto -c mosquitto.conf  -p 1885

 

启动成功以后,server 的打印如下:

HaaS轻应用(Python):手把手带你玩转mqtt

 

4、设备端环境搭建

4.1、固件烧录

HaaS设备需要确保烧录了Python轻应用的固件,如果没有请参考Python轻应用快速上手,中的固件烧录部分。

 

4.2、MQTT应用代码更新和运行

通过Python轻应用的IDE 工具将以下代码推送到设备上去执行(或者拷贝到文件系统手动执行)。


  1. #!/usr/bin/env python
  2. # -*- encoding: utf-8 -*-
  3. '''
  4. @File       :    mqtt_test.py
  5. @Description:    file description  
  6. @Date       :    2021/06/04 18:00:06
  7. @Author     :    guoliang.wgl
  8. @version    :    1.0
  9. '''
  10. import mqtt
  11. import time
  12. # 初始化mqtt 客户端
  13. client = mqtt.client("haas")
  14. # 定义消息订阅回调函数
  15. def on_subcribe(topic,payload):
  16.     print("on_subcribe: topic is:" + topic)
  17.     print("on_subcribe: payload is:" + payload)
  18. client.on_subcribe(on_subcribe)
  19. # 用户名和密码替换成自己的服务器上面设置的用户名和密码
  20. client.username_pw_set('haas','20210604')
  21. # 连接mqtt服务端,修改自己服务器的  ip 地址和 启动端口(本例中是1885)
  22. client.connect("xxx.xxx.xxx.xxx",1885,60)
  23. #订阅消息:test/haas/python
  24. client.subscribe("/test/haas/python",1)
  25. # 每隔2s 向test/pc/python topic 发布消息一次,一共5 次
  26. for i in range(5):
  27.     client.publish("/test/pc/python","msg" +str(i)+ " send by haas",1)
  28.     time.sleep(2)
  29. while True:
  30.     client.loop(1000)
  31. client.disconnect()

 

以上代码中,我们在HaaS设备上连接了mqtt服务,并订阅了一个topic : test/haas/python ,并且每隔5s ,向topic: /test/pc/python 发送一次消息。

需要注意的是,执行以上代码之前,需要确保设备端网络是连通的。

 

5、PC 端测试

5.1、订阅消息


mosquitto_sub  -p 1885  -t '/test/pc/python' -u haas -P 20210604

 

在PC 端启动server 以后,通过以上命令订阅topic:/test/pc/python 以后,当设备端启动Python轻应用,pc端会收到如下消息:

HaaS轻应用(Python):手把手带你玩转mqtt

 

5.2、发送消息


mosquitto_pub  -p 1885  -t '/test/haas/python' -m "来自pc的消息" -u haas -P 20210604

 

当pc 端发布以上消息以后,设备端会收到相关的消息。

HaaS轻应用(Python):手把手带你玩转mqtt

 

技术交流

Python轻应用继承了Python易学易用的特点,同时提供了基于嵌入式硬件的基础库封装,让开发者可以很方便的通过交互式的环境,实时进行嵌入式开发,让嵌入式开发也变得简单方便。

如需更多技术支持,可加入钉钉开发者群,享受一对一的技术支持。

HaaS轻应用(Python):手把手带你玩转mqtt

上一篇:Python爬虫+颜值打分,5000+图片找到你的Mrs. Right


下一篇:AES - Rijndael 算法(三)