在树莓派上如何使用MQTT
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环境搭建
安装 Python3
本项目使用 Python3 进行开发,一般情况下,树莓派系统会内置 Python3,如果不确定系统内是否已经安装,可以使用下面的命令进行确认。
python3 --version
如果显示 Python 3.x.x(x 表示数字)则表示已经安装,否则请使用 apt 命令安装(或跟随 Python3 安装指南 操作 )。
sudo apt install python3
安装 MQTT 客户端库
为了方便连接到 MQTT 服务器,我们需要安装 paho-mqtt
库。可以选择以下两种方法之一进行安装。
使用源码安装
git clone https://github.com/eclipse/paho.mqtt.python cd paho.mqtt.python python3 setup.py install
使用 pip3 安装
pip3 install paho-mqtt
MQTT 的使用
连接 MQTT 服务器
本文将使用 EMQ X 提供的 免费公共 MQTT 服务器,该服务基于 EMQ X 的 MQTT 物联网云平台 创建。服务器接入信息如下:
Broker: broker.emqx.io
TCP Port: 1883
Websocket Port: 8083
如果有需要,您也可以使用 docker 在本地快速安装 EMQ X 服务器。
docker run -d --name emqx -p 1883:1883 -p 8083:8083 -p 8084:8084 -p 18083:18083 emqx/emqx
连接示例代码
# test_connect.py import paho.mqtt.client as mqtt # 回调函数。当尝试与 MQTT broker 建立连接时,触发该函数。 # client 是本次连接的客户端实例。 # userdata 是用户的信息,一般为空。但如果有需要,也可以通过 user_data_set 函数设置。 # flags 保存服务器响应标志的字典。 # rc 是响应码。 # 一般情况下,我们只需要关注 rc 响应码是否为 0 就可以了。 def on_connect(client, userdata, flags, rc): if rc == 0: print("Connected success") else: print(f"Connected fail with code {rc}") client = mqtt.Client() client.on_connect = on_connect client.connect("broker.emqx.io", 1883, 60) client.loop_forever()
将上面的代码保存为 test_connect.py 文件,并运行
python3 test_connect.py
我们在 on_connect 函数里对响应码进行了判断,为 0 则输出 Connected success
表示连接成功。如果返回的是其它数字,我们就需要对照下面的响应码进行判断。
0: 连接成功 1: 连接失败-不正确的协议版本 2: 连接失败-无效的客户端标识符 3: 连接失败-服务器不可用 4: 连接失败-错误的用户名或密码 5: 连接失败-未授权 6-255: 未定义 如果是其它问题,可以检查网络情况,或者确认是否安装了 `paho-mqtt`。
在 MQTT 协议的概念中,消息是通过主题传递的,比如设备 A 向主题 T 发送消息,那么只有订阅了主题 T 的设备才能接收到。所以仅仅接入 MQTT 服务器并没有太大意议,要完整地使用 MQTT 服务,我们还需要知道如何订阅和发布消息。
订阅消息
打开任意编辑器,输入下面的代码,并保存为 subscriber.py 文件:
# subscriber.py import paho.mqtt.client as mqtt def on_connect(client, userdata, flags, rc): print(f"Connected with result code {rc}") # 订阅,需要放在 on_connect 里 # 如果与 broker 失去连接后重连,仍然会继续订阅 raspberry/topic 主题 client.subscribe("raspberry/topic") # 回调函数,当收到消息时,触发该函数 def on_message(client, userdata, msg): print(f"{msg.topic} {msg.payload}") client = mqtt.Client() client.on_connect = on_connect client.on_message = on_message # 设置遗嘱消息,当树莓派断电,或者网络出现异常中断时,发送遗嘱消息给其他客户端 client.will_set('raspberry/status', {"status": "Off"}) # 创建连接,三个参数分别为 broker 地址,broker 端口号,保活时间 client.connect("broker.emqx.io", 1883, 60) # 设置网络循环堵塞,在调用 disconnect() 或程序崩溃前,不会主动结束程序 client.loop_forever()
调用 subscribe()
函数,可以让树莓派订阅一个主题。在上面的代码中,我们使用它订阅了 raspberry/topic
主题,并监听消息。
另外,我们还使用 will_set()
设置了遗嘱消息。 遗嘱消息是 MQTT 的一个特性,当设备在意外断开网络连接后,会向某个特定的主题发送消息。通过这个特性,我们可以得知树莓派是否断电,或者出现网络异常。
发布消息
打开任意编辑器,输入下面的代码,并保存为 publisher.py 文件:
import paho.mqtt.client as mqtt import time def on_connect(client, userdata, flags, rc): print(f"Connected with result code {rc}") client = mqtt.Client() client.on_connect = on_connect client.connect("broker.emqx.io", 1883, 60) # 每间隔 1 秒钟向 raspberry/topic 发送一个消息,连续发送 5 次 for i in range(5): # 四个参数分别为:主题,发送内容,QoS, 是否保留消息 client.publish('raspberry/topic', payload=i, qos=0, retain=False) print(f"send {i} to raspberry/topic") time.sleep(1) client.loop_forever()
调用 publish()
函数,可以向一个主题发送消息。在上面的代码中,我们使用了它向主题 raspberry/topic
发送消息。其中参数 QoS 是另一个 MQTT 特性,如果你想了解更多 QoS 的内容,可以查看 MQTT QoS(服务质量)介绍,这里我们暂且设为 0。
测试
我们使用 MQTT 5.0 客户端工具 - MQTT X 进行以下测试。
测试订阅消息
运行 Python 代码,并主动发送一个消息。
打开终端,运行 Python 代码,监听消息 。
python3 subscriber.py
使用 MQTT X 客户端与 MQTT 服务器建立连接,并向主题
raspberry/topic
发送消息 。
查看树莓派终端信息,将会看到已成功接收到 MQTT X 发布的消息。
测试发布消息
在 MQTT X 客户端中订阅
raspberry/topic
主题 。在终端运行 Python 代码。
在 MQTT X 客户端中,查看树莓派发送的消息。
测试遗嘱消息
接下来测试一下遗嘱消息是否设置成功。
在 MQTT X 客户端中,订阅
raspberry/status
。
中断程序,或者断开树莓派的网络。
在 MQTT X 客户端中,查看
raspberry/status
主题接收到的消息。
以上是“在树莓派上如何使用MQTT ”这篇文章的所有内容,感谢各位的阅读!相信大家都有了一定的了解,希望分享的内容对大家有所帮助,如果还想学习更多知识,欢迎关注创新互联行业资讯频道!
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