树莓派 由英国树莓派基金会开发,是一款基于 ARM 的微型计算机主板。该主板提供 USB 接口和以太网接口,可以连接键盘、鼠标和网线,该主板具备 PC 的基本功能,同时树莓派集成了 Wi-Fi、蓝牙以及大量 GPIO,被广泛运用在教学、家庭娱乐、物联网等。 MicroPython 是 Python 3 编程语言的一个完整软件实现,用 C 语言编写,运行在 MCU(微控制器)硬件之上的完全的 Python 编译器和运行时系统,提供给用户一个交互式提示符(REPL)来立即执行所支持的命令。除了包括选定的核心 Python 库,MicroPython 还包括了给予编程者访问低层硬件的模块,是 Python 3 语言的精简实现 ,包括 Python 标准库的一小部分,经过优化可在微控制器和受限环境中运行。 MQTT 是一种基于发布/订阅模式的轻量级物联网消息传输协议 ,可以用极少的代码和带宽为联网设备提供实时可靠的消息服务,它适用于硬件资源有限的设备及带宽有限的网络环境。因此,MQTT 协议广泛应用于物联网、移动互联网、智能硬件、车联网、电力能源等行业。 本文将介绍如何在树莓派上使用 MicroPython 编写简单的 MQTT 客户端,并实现该客户端与 MQTT 服务器的连接、订阅、发布等功能。 环境搭建1.安装 MicroPython 本项目使用 MicroPython 进行开发,可以使用下面的命令进行安装。 sudo apt-get update 安装完成后,在终端执行 micropython,如果显示 MicroPython x.x.x(x 表示数字)则表示已经安装成功。 2.安装 MQTT 客户端库 为了方便连接到 MQTT 服务器,我们需要安装 umqtt.simple库。 micropython -m upip install umqtt.simple 连接 MQTT 服务器本文将使用 EMQ 提供的 免费公共 MQTT 服务器,该服务基于 MQTT 物联网云平台 - EMQX Cloud 创建。服务器接入信息如下:
订阅消息打开任意编辑器,输入下面的代码,并保存为 sub.py 文件: # sub.py 发布消息打开任意编辑器,输入下面的代码,并保存为 pub.py 文件: # pub.py 在上面的代码中,我们调用 publish() 函数向主题 raspberry/mqtt 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,本示例中我们设置为 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 MicroPython 代码,并主动发送一个消息。 1.打开终端,运行 MicroPython 代码,监听消息 。 micropython sub.py 2.使用 MQTT X 客户端与 MQTT 服务器建立连接,并向主题 raspberry/mqtt 发送消息 。 3.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1.在 MQTT X 客户端中订阅 raspberry/mqtt主题 。 2.在终端运行 MicroPython 代码 ,发布消息。 micropython pub.py 3.在 MQTT X 客户端中,查看树莓派发送的消息。 结语以上就是在树莓派上使用 MicroPython 进行编程的简单示例。我们通过 MicroPython umqtt.simple 实现了一个简单的测试客户端,并完成了该客户端与 MQTT 服务器的连接与消息收发。 MQTT 最大优点在于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,而树莓派则是一个体积小、发热低、能耗低、相对全面的硬件模块。二者相结合,即使是在微控制器或是受限环境中,也可助您开发出更多创新应用。
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