HaaS轻应用(Python)：手把手带你玩转mqtt

2022-03-30 13:22:36

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

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。

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

echo "解压"

tar -zxvf mosquitto-1.6.8.tar.gz

echo "进入mosquitto-1.6.8"

cd mosquitto-1.6.8

echo "编译"
make

echo "安装"

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

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

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)。

#!/usr/bin/env python
# -*- encoding: utf-8 -*-
'''
@File       :    mqtt_test.py
@Description:    file description  
@Date       :    2021/06/04 18:00:06
@Author     :    guoliang.wgl
@version    :    1.0
'''

import mqtt

import time
# 初始化mqtt 客户端
client = mqtt.client("haas")
# 定义消息订阅回调函数
def on_subcribe(topic,payload):
    print("on_subcribe: topic is:" + topic)
    print("on_subcribe: payload is:" + payload)
client.on_subcribe(on_subcribe)
# 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
client.username_pw_set('haas','20210604')
# 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）
client.connect("xxx.xxx.xxx.xxx",1885,60)
#订阅消息:test/haas/python
client.subscribe("/test/haas/python",1)
# 每隔2s 向test/pc/python topic 发布消息一次，一共5 次

for i in range(5):
    client.publish("/test/pc/python","msg" +str(i)+ " send by haas",1)
    time.sleep(2)

while True:
    client.loop(1000)
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：

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。

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。

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