如何在Raspberry Pi和ESP8266中使用MQTT-白红宇的个人博客

发布日期：2021-05-14 03:20:45 浏览次数：15 分类：精选文章

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什么是MQTT协议？

MQTT，全称Message Queuing Telementry Protocol（消息队列传输协议），是一种轻量级的消息传递协议，广泛应用于物联网（IoT）和分布式系统中。它通过建立一个中间代理（Broker）实现设备间的消息 Publish（发布）和 Subscribe（订阅）功能。

如何在Raspberry Pi上设置MQTT Broker？

在Raspberry Pi上部署并运行Mosquitto MQTT代理，是本项目的重要组成部分。以下是详细的步骤指南：

更新系统包

首先，确保Raspberry Pi上的系统包是最新的：

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

安装Mosquitto及其客户端

通过命令行安装所需软件包：

sudo apt-get install mosquitto mosquitto-clients

配置Mosquitto代理

打开Mosquitto配置文件：

nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf

添加以下内容到文件末尾：

allow_anonymous 0
password_file /etc/mosquitto/pwfile
listener 1883

创建用户并设置密码

为Mosquitto代理创建用户并设置密码：

sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/pwfile username

替换 username 和密码，并确保存在密码文件中的路径。

启动Mosquitto代理

重新启动Raspberry Pi：

sudo reboot

启动完成后，Mosquitto代理已在地址 http://raspberry-pi-ip:1883 提供服务。

测试Mosquitto代理

通过命令行验证Mosquitto代理是否正常工作：

发布消息

在一个终端窗口中：

mosquitto_pub -d -u username -P password -t test -m "Hello, World!"

按回车后，消息将发送至主题 test。

订阅主题

在另一个终端窗口中：

mosquitto_sub -d -u username -P password -t test

这个命令会实时订阅主题 test 并显示接收到的消息。

如果设置了用户名和密码，需要在命令中使用 -u 和 -P 标志。

配置Anduino ESP8266

在本节中，我们将使用Adafruit HUZZAH ESP8266板进行编程。

安装Arduino环境

确保已安装Arduino IDE及其相关软件，如果尚未安装，按如下步骤操作：

打开Arduino IDE，进入 File > Preferences，添加以下URL到 Additional Boards Manager URLs：
```
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
```

在 Tools > Boards > Board Manager 中，搜索 ESP8266 并安装相应包。

选择合适的板和调试速度

在编程之前，确保选择了正确的板和CPU频率：

主板选择：Adafruit HUZZAH ESP8266

CPU频率选择：80 MHz（建议使用）

Flash大小选择：4M (3M SPIFFS)

上传速度选择：115200

手动选择COM端口

在编程前，确保已正确设置USB到串口Bridge，将Raspberry Pi的序列号映射到正确的COM端口。

进入Flash模式

按住 GPIO0 和 复位 按钮，松开后立刻按下 GPIO0 按钮，为515秒（大约10秒）时间允许进入Flash模式。

编写并上传Arduino代码

按照以下步骤编写并加载Arduino代码：

导入必要的库

在 Sketch > Include Libraries > Manage Libraries 中添加以下库：

Adafruit NeoPixel（用于控制RGB灯）

PubSubClient（用于MQTT通信）

编写代码

添加以下代码片段到 loop() 函数中，修改常量以适应您的网络配置：

#include 
    
     
#include 
     
      
#include 
      
       
// 修改以下常量以适应您的网络配置
const charbroker = "Raspberry Pi IP";
const charbrokerPort = "1883";
const charusername = "Username";
const charpassword = "Password";
// 初始化 NeoPixel led
NeoPixel<7> pixel(PIN_d6, 0,PIXEL_BGR);
void setup() {
    pinMode(PIN_d6, OUTPUT); // 初始化 NeoPixel led
    pixel.begin();
    // 初始化WiFi
    WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
    // 连接到MQTT Broker
    client.begin(WifiClient);
}
void loop() {
    pixel.write(0x00ff00, 0x000000); // 点亮绿色灯
    delay(1000);
    // 发布消息到主题 `test`
    client.publish("test", "Hello from ESP8266!"); delay(1000);
}

上载代码

按下Arduino IDE中的 Upload 按钮，或通过串口监控工具手动发布代码。

安装Python客户端

为Raspberry Pi或另一台计算机安装 paho-mqtt 客户端库：

pip install paho-mqtt

需要注意的是，如果您运行的是Windows系统，可能需要确保已将Python添加到系统路径或使用带有Python的pip安装。

用代码实现订阅功能

以下是Python脚本示例，用于订阅主题并接收消息：

import paho.mqtt as mqtt
import time
# 修改以下常量以适应您的配置
broker = "Raspberry Pi IP"
port = 1883
username = "Username"
password = "Password"
client = mqtt.Client("Python_Client")
def on_message_received(msg, obj):
    print(f"Received message: {msg}!")
client.on_message = on_message_received
client.connect(broker, port, username, password)
# 持续订阅主题
try:
    client.subscribe("test", qos=1)
    while True:
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    print("停止监听...")
    client.disconnect()
client.connected=lambda: print("已连接到 MQTT Broker!")
# 启动客户端
if __name__ == "__main__":
    client.start_loop()

测试设备之间的通信

配置第二个设备（如Raspberry Pi）

为第二个设备添加相同的代码，并确保其连接到同一网络且向同一主题发送消息。

运行测试

按下按钮或执行发送消息的代码，观察另一个设备是否接收到消息。

通过以上步骤，您已经成功设置了一个简单的IoT系统，能够通过MQTT协议实现设备间的通信。

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