前言
前几天在mblock为光环板写了一个MQTT的扩展，可以让光环接通过mqtt协议连接到Easyiot物联网平台，可实现发布和订阅消息。当然也可以通过物联网平台，控制其他物联网设备（eg:光环板语音控制掌控板）。
最近不是树莓派日（3.14）嘛！自己也想着为社区做点贡献，就做一个树莓派连接EasyIOT的教程吧！
MQTT的工作原理
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/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是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。
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。
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。
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]
准备阶段
我们在掌控板和光环板这些ESP32或者ESP8266类型芯片中（前提刷入MicroPython-lib），主要用到的是umqtt.simple库具体API及样例程序可以参照此链接
好了废话不多说，现在我们开始配置我们的树莓派环境吧，let's GO
更新下系统，更新前记得改国内源，不知怎么更换的看这贴：http://bbs.hassbian.com/thread-27-1-1.html
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade -y
在终端输入以下命令确认pip是否已经安装：
pip -V
输入以下命令安装mqtt包：
sudo pip install paho-mqtt
这样我们的paho-mqtt库就安装完成，具体Python paho-mqtt 模块使用和API分析请点击此连接里面对paho-mqtt的API讲解很清楚，我这里就不一一概述了，下文中只会针对自己的用到的函数，做简单的讲解
一般客户端使用流程
创建一个客户端实例；
1、使用connect方法连接broker；
2、调用loop方法（注：loop包含loop,loop_forever,loop_start）；
3、使用subscribe方法订阅某个主题；
4、使用publish方法向某个主题发布消息到broker；
5、使用disconnect方法断开和broker的链接
6、还有一个重要的概念就是callback，程序可能在某些事件触发时需要做一些操作，这些操作就可以放入回调方法中。
发布程序测试
# encoding: utf-8
import paho.mqtt.client as mqtt
import time
server = "182.254.130.180"
port = 1883
iot_id = "填写自己的用户名"
iot_pwd = "填写自己的用户密码"
topic = "填写自己的设备名"
def test(msg):
client_id = time.strftime('%Y%m%d%H%M%S',time.localtime(time.time())) # 以当前时间作为client_id
client = mqtt.Client(client_id) # ClientId不能重复，所以使用当前时间
client.connect(server,port , 30) #设置连接的服务器、端口及keepalive
client.username_pw_set(iot_id, iot_pwd) # 设置连接用户和密码，必须设置，否则会返回Connected with result code 4
client.publish(topic,msg,1) # 向topic发送msg信息
client.loop_start()
if __name__ == '__main__':
while True:
message = input("please input your message")
test(message)
测试结果：
订阅程序测试
作为一个接收者，同一个主题没有发布（pub）信息的时候，就自己一直等候。
#coding: UTF-8
import paho.mqtt.client as mqtt
import time
server = "182.254.130.180"
port = 1883
iot_id = "填写自己的用户名"
iot_pwd = "填写自己的用户密码"
topic = "填写自己的设备名"
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
client.subscribe(topic) # 填写订阅的主题
def on_message(client, userdata, msg):
print(msg.topic+" " + ":" + str(msg.payload)) # 打印接受的消息
def on_publish(topic, payload, qos):
client.publish(topic, payload, qos)
def main():
client_id = time.strftime('%Y%m%d%H%M%S',time.localtime(time.time())) # 以当前时间作为client_id
client = mqtt.Client(client_id) # ClientId不能重复，所以使用当前时间
client.username_pw_set(iot_id, iot_pwd) # 设置连接用户和密码，必须设置，否则会返回Connected with result code 4
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.connect(server, port, 30) # 1883为服务端口号，如果是安全认证，端口号需要修改为1884
client.loop_forever()
if __name__ == '__main__':
main()
测试结果：
注意事项
loop()方法在MQTT客户端中也非常重要，它主要是用来去查询消息缓存区。当有新的消息到达时，这些消息会存储在接收缓存区，等待有客户端程序去读取。loop()方法就是一个内置的读取接收和发送缓存区，并分发消息的方法。简单说就是，如果不loop，也不自己去主动读取接收缓存区，就触发不了回调函数，所以要记着写上loop。
Paho python client中提供了3个方法：
loop_forever() --会阻塞程序，其实是周期调用loop()方法，如果程序需要一直处于订阅中的话，可以用这个方法，它也会对客户端进行重连。
loop_start() --会新起一个thread，这个thread会调用loop_forever()，所以也会周期调用loop()，并且会保证客户端自动re-connect
loop() --这个方法只会loop指定的时间（默认1s），只会就结束，不会继续去读取缓存区，所以如果在程序中使用的话，需要自己写个周期调用，并且还要自己处理re-connect上面2个loop方法都可以通过loop.stop()方法来停止。
总结
通过MQTT协议，也就可以让我的树莓派万物互联啦！比如做一个人脸识别小区门禁，实时上传小区业主出入进的数据到物联网平台等等，搞定了物联网部分，其他的创意就留给你们啦！
置顶卡
变色卡
千斤顶
萌萌哒新人
活跃会员
宣传大使
编辑选择奖
编辑选择奖
