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這篇文章主要講解了“基于ESP8266的MicroPython怎么連接MQTT服務(wù)器”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“基于ESP8266的MicroPython怎么連接MQTT服務(wù)器”吧！
ESP8266 是一款由上海樂鑫信息科技開發(fā)的可以作為微控制器使用的成本極低且具有完整TCP/IP協(xié)議棧的Wi-Fi IoT控制芯片。由Ai-Thinker生產(chǎn)的ESP-01芯片于2014年8月首次引起了西方的創(chuàng)客們的注意,這個小模塊允許微控制器通過海斯命令集使用TCP / IP協(xié)議棧連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。然而,在最初的芯片上幾乎沒有使用英文的文檔及可接受的命令。由于模塊上外部組件非常少的原因，導(dǎo)致了其價(jià)格十分便宜，并吸引了許多創(chuàng)客來研究和使用該模塊、開發(fā)配套該芯片使用的軟件以及對其使用中文的使用指南進(jìn)行多語言翻譯。原廠有ESP8266-01，-07，-12E，和-13四款主打，價(jià)格在$2.3-$3.8之間。3.3V的電壓可以直接用LiPo電池供電，比5V功耗要省。我最喜歡的是ESP8266-12E款，GPIO口多，可作為獨(dú)立的計(jì)算原價(jià)。ESP8285即是內(nèi)置了1MiB閃存的ESP8266，其允許單芯片設(shè)備能夠直接連接到Wi-Fi進(jìn)行使用。其后續(xù)產(chǎn)品是2016年所發(fā)布的ESP32。本人是在淘寶購買的NodeMCU Lua 的ESP8266開發(fā)板。
MicroPython，是Python 3編程語言的一個完整軟件實(shí)現(xiàn)，用C語言編寫，被優(yōu)化于運(yùn)行在微控制器 Microcontrollers之上。MicroPython是運(yùn)行在微控制器硬件之上的完全的Python編譯器和運(yùn)行時系統(tǒng)。提供給用戶一個交互式提示符（REPL）來立即執(zhí)行所支持的命令。除了包括選定的核心Python庫，MicroPython還包括了給予編程者訪問低層硬件的模塊。MicroPython是澳大利亞程序員和物理學(xué)家Damien George，在2013年一次成功的Kickstarter眾籌活動之后最初建立的[5]。盡管最初的Kickstart眾籌活動將MicroPython與pyboard微控制器一起發(fā)行，MicroPython支持大量的基于ARM的體系結(jié)構(gòu)[6]。MicroPython已經(jīng)運(yùn)行于Arduino、ESP8266、ESP32、和物聯(lián)網(wǎng)（WiPy、pyboard、pyboard D-series、 STM32F4 Discovery、 NUCLEO-F401RE、 NUCLEO-F767ZI）硬件。在2016年，Python軟件基金會建立了MicroPython的BBC Micro Bit版本，作為其BBC Micro Bit合作伙伴貢獻(xiàn)的一部分。這個項(xiàng)目的源代碼托管于GitHub。
Micropython的由來：
這得益于Damien George這位偉大的計(jì)算機(jī)工程師，Damien George每天都會使用Python工作，他有一天冒出一個大膽的想法：能否用Python來控制單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的操作呢？Python語言本身就是一款簡單上手的腳本語言，一些非計(jì)算機(jī)專業(yè)的愛好者都選Python語言作為入門語言，但是美中不足（中國跟美國為什么不參加世界杯），它不能實(shí)現(xiàn)對一些底層的操作，在硬件領(lǐng)域毫不起眼。所以，Damien George利用6個月時間打造了MicroPython，這就是MicroPyhton的由來。
MQTT消息隊(duì)列遙測傳輸(Message Queuing Telemetry Transport) 一種基于發(fā)布/訂閱（publish/subscribe）模式的"輕量級"通訊協(xié)議。 該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上，由IBM在1999年發(fā)布,目前已成為 IoT 通信的標(biāo)準(zhǔn)。MQTT最大優(yōu)點(diǎn)在于，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實(shí)時可靠的消息服務(wù)。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協(xié)議，使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。IBM公司的安迪·斯坦福-克拉克及Arcom公司的阿蘭·尼普于1999年撰寫了該協(xié)議的第一個版本。該協(xié)議的可用性取決于該協(xié)議的使用環(huán)境。IBM公司在2013年就向結(jié)構(gòu)化資訊標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)組織提交了 MQTT 3.1 版規(guī)范，并附有相關(guān)章程，以確保只能對規(guī)范進(jìn)行少量更改。 MQTT是一個基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡單、開放和易于實(shí)現(xiàn)的，這些特點(diǎn)使它適用范圍非常廣泛。在很多情況下，包括受限的環(huán)境中，如：機(jī)器與機(jī)器（M2M）通信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。其在，通過衛(wèi)星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫(yī)療設(shè)備、智能家居、及一些小型化設(shè)備中已廣泛使用。
Windows 10 x64
NodeMCU開發(fā)板
Python 3.7.4
uPyLoader
teraterm-4.96
MicroPython 1.8.7
esp8266 firmware
本人使用的是搭載Windows 10 X64 laptop.所有工具都是基于Windows 10操作系統(tǒng)。首先我們需要準(zhǔn)備下面幾個工具(python-3.7.4 esptool 和 uPyLoader)方便我們下載和調(diào)試NOdeMCU開發(fā)板。
首先到python官網(wǎng)下載 python-3.7.4-amd64.exe，并按照如下選項(xiàng)安裝。
然后到Github上下載uPyLoader。由于沒有打包成可執(zhí)行文件，所以需要使用Python啟動。uPyLoader基于Python 3，并且需要這兩個包：PyQt5和pyserial，pyserial版本要大于等于3.1.1。通過cmd shell 命令對NodeMCU firmware進(jìn)行下載，我們需要esptool。
進(jìn)入windows cmd
python -m pip install --upgrade pip pip install PyQt5 pip install esptool pip install pyserial>=3.1.1
使用esptool.py你能下面的命令擦除flash。
esptool.py --port COM3 erase_flash ######################################### esptool.py v2.7 Serial port COM3 Connecting.... Detecting chip type... ESP8266 Chip is ESP8266EX Features: WiFi Crystal is 26MHz MAC: 2c:3a:e8:43:c1:c6 Uploading stub... Running stub... Stub running... Erasing flash (this may take a while)... Chip erase completed successfully in 6.5s Hard resetting via RTS pin... ##########################################
使用下面的命令燒寫firmware。你可以 到www.micropython.org官網(wǎng)下載NodeMCU最新的firmware。我在寫這個文檔是最新是esp8266-20190529-v1.11.bin。
esptool.py --port COM3 --baud 460800 write_flash --flash_size=detect 0 esp8266-20190529-v1.11.bin ################################################################################################# esptool.py v2.7 Serial port COM64 Connecting.... Detecting chip type... ESP8266 Chip is ESP8266EX Features: WiFi Crystal is 26MHz MAC: 2c:3a:e8:43:c1:c6 Uploading stub... Running stub... Stub running... Changing baud rate to 460800 Changed. Configuring flash size... Auto-detected Flash size: 4MB Flash params set to 0x0040 Compressed 617880 bytes to 402086... Wrote 617880 bytes (402086 compressed) at 0x00000000 in 9.6 seconds (effective 512.9 kbit/s)... Hash of data verified. Leaving... Hard resetting via RTS pin... #################################################################################################
進(jìn)入到uPyLoader-master目錄，在命令行輸入python .\main.py啟動uPyLoader。
注意如果之前用串口連接了8266，要關(guān)閉之前的連接。這樣uPyLoader才能找到對應(yīng)的串口。
點(diǎn)擊最右邊的「Connect」即可連接。接下來，菜單欄->「File」->「Init transfer files」。初始化傳輸文件，初始化成功后在MCU端會新增__upload.py和__download.py兩個文件。另外，在菜單欄->「View」下面可以打開終端（Terminal）和編輯器（Code Editor），方便調(diào)試和代碼編寫。
因?yàn)閡PyLoader似乎無法跳轉(zhuǎn)到工作目錄以外的目錄，所以可以在該目錄下創(chuàng)建一個project文件夾，然后把自己的工程代碼（main.py等）放進(jìn)去，方便管理。
需要傳輸文件過去的話，只需要雙擊對應(yīng)的py文件，然后點(diǎn)擊「MCU name」后面的「Transfer」，等待彈窗結(jié)束后，文件就下載過去了。
uPyLoader 容易crash。建議還是使用MicroPython File Uploader.exe 會比較穩(wěn)定點(diǎn)。大家可以百度或者google搜索這個工具。大家給去下載 TPYBoard v202資料 資料包里有相應(yīng)的測試代碼和MicroPython File Uploader 工具。
打開MicroPython File Uploader 工具，Open連上開發(fā)板。選擇要傳送的程序文件。點(diǎn)擊Send即可。注意把“Autorun“勾選去掉。如果不去掉，每次發(fā)送完文件后會自動復(fù)位。
接下來可以通過在工具命令行框里敲命令查詢文件列表
import os os.listdir()
之外你還能使用調(diào)試串口工具teraterm-4.96 。直接發(fā)命令調(diào)試
這里我使用了云服務(wù)器。阿里云百度云騰訊云都可以。我這里使用的是花了99元/年的騰訊云服務(wù)器。點(diǎn)擊鏈接 騰訊云服務(wù)器 選擇好配置購買就可以了。
我的主機(jī)配置是
系統(tǒng)是centos 7.6 64位的。
yum -y install unzip mkdir -p /root/mqtt-server && cd /root/mqtt-server wget https://www.emqx.io/downloads/broker/v2.3.11/emqttd-centos7-v2.3.11.zip unzip emqttd-centos7-v2.3.11.zip
配置系統(tǒng)環(huán)境變量
> vim /etc/profile # emqtt export EMQPATH=/root/mqtt-server/emqttd export PATH=$EMQPATH/bin:$PATH > source /etc/profile
檢查emq是否正常
> emqttd console ## 如下輸出代表正常 starting emqttd on node 'emq@127.0.0.1' emqttd ctl is starting...[ok] emqttd hook is starting...[ok] emqttd router is starting...[ok] emqttd pubsub is starting...[ok] emqttd stats is starting...[ok] emqttd metrics is starting...[ok] emqttd pooler is starting...[ok] emqttd trace is starting...[ok] emqttd client manager is starting...[ok] emqttd session manager is starting...[ok] emqttd session supervisor is starting...[ok] emqttd wsclient supervisor is starting...[ok] emqttd broker is starting...[ok] emqttd alarm is starting...[ok] emqttd mod supervisor is starting...[ok] emqttd bridge supervisor is starting...[ok] emqttd access control is starting...[ok] emqttd system monitor is starting...[ok] emqttd 2.3.11 is running now Eshell V9.0 (abort with ^G) (emq@127.0.0.1)1> Load emq_mod_presence module successfully. dashboard:http listen on 0.0.0.0:18083 with 4 acceptors. mqtt:tcp listen on 127.0.0.1:11883 with 4 acceptors. mqtt:tcp listen on 0.0.0.0:1883 with 64 acceptors. mqtt:ws listen on 0.0.0.0:8083 with 4 acceptors. mqtt:ssl listen on 0.0.0.0:8883 with 16 acceptors. mqtt:wss listen on 0.0.0.0:8084 with 4 acceptors. mqtt:api listen on 0.0.0.0:8080 with 4 acceptors.
啟動EMQ服務(wù)
> emqttd start emqttd 2.3.11 is started successfully! > emqttd_ctl status Node 'emq@127.0.0.1' is started emqttd 2.3.11 is running
當(dāng)我們啟動了EMQ之后就可以使用客戶端進(jìn)鏈接了,端口如下
1883 MQTT 協(xié)議端口
8883 MQTT/SSL 端口
8083 MQTT/WebSocket 端口
8080 HTTP API 端口
18083 Dashboard 管理控制臺端口
通過IP訪問18083端口可以通過Dashboard在線觀察EMQ的運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)
默認(rèn)用戶: admin，密碼：public (可在平臺中配置用戶)
MicroPython是支持MQTT客戶端的，在Github的micropython-lib中，找到umqtt.simple文件夾，里面就有使用MQTT接口的例程。在ESP8266的MicroPython官方API文檔中，并沒有給出這個接口的介紹，所以需要到搜索下相關(guān)資料。
進(jìn)入umqtt.simple目錄，把umqtt文件夾中的simple.py文件下載到ESP8266。
增加代碼如下：
mqtt.py
from simple import MQTTClient
from machine import Pin
import machine,time, math
import micropython
#選擇G4引腳
led_blue = machine.PWM(machine.Pin(2), freq=1000) # 設(shè)置 GPIO2 為輸出
led_blue.duty(1024)
# MQTT服務(wù)器地址域名為：49.235.173.142,不變
SERVER = "49.235.173.142"
#設(shè)備ID
CLIENT_ID = "umqtt_client"
#隨便起個名字
TOPIC = b"ledctl"
TOPIC2 = b"pwmled"
TOPIC3 = b"ledstatus"
username="123123"
password="321321"
pwm_old = 0
pwmval = 0
c=None
def delay(t):
for i in range(t):
k=0;
def sub_cb(topic, msg):
global pwm_old,pwmval
if topic == b"ledctl":
print((topic, msg))
if msg == b"on":
pwmval = 0
elif msg == b"off":
led_blue.duty(1024)
pwmval = 1024;
if topic == b"pwmled":
pwmval = int(((100-int(msg))/100)*1024)
print((topic, pwmval))
def main(server=SERVER):
#端口號為：6002
c = MQTTClient(CLIENT_ID, server)
c.set_callback(sub_cb)
c.connect()
c.subscribe(TOPIC)
c.subscribe(TOPIC2)
print("Connected to %s, subscribed to %s topic" % (server, TOPIC))
try:
while 1:
c.wait_msg()
global pwm_old,pwmval
if pwmval == 1024 :
c.publish(TOPIC3,'ledoff')
elif pwmval < 1024 :
c.publish(TOPIC3,'ledon');
if pwmval > pwm_old :
for i in range(pwm_old,pwmval,1):
led_blue.duty(i)
delay(30)
elif pwmval < pwm_old :
for i in range(pwm_old,pwmval,-1):
led_blue.duty(i)
delay(30)
pwm_old = pwmval
finally:
c.disconnect()main.py
from machine import Timer,Pin,I2C,SPI
import machine,mqtt
import dht,ssd1306,math,time
def f(t):
d=dht.DHT11(machine.Pin(0))
d.measure()
a=d.temperature()
b=d.humidity()
display.fill(0)
display.text('TPYBoard V202',1,1)
display.text('Hi, TurnipSmart',1,16)
temp = 'Temp '+str(a)+'C'
display.text(temp,1,31)
humi = 'humidity '+ str(b)+'%'
display.text(humi,1,46)
display.show()
spi = SPI(baudrate=10000000, polarity=1, phase=0, sck=Pin(14,Pin.OUT), mosi=Pin(13,Pin.OUT), miso=Pin(12))
display = ssd1306.SSD1306_SPI(128, 64, spi, Pin(5),Pin(4), Pin(16))
tim = Timer(-1) #新建一個虛擬定時器
tim.init(period=2000, mode=Timer.PERIODIC, callback=f)
try:
display.poweron()
display.init_display()
display.text('TPYBoard V202',1,1)
display.text('Hi, TurnipSmart',1,16)
temp = 'Temp '+str(18)+'C'
display.text(temp,1,31)
humi = 'humidity '+str(70)+'%'
display.text(humi,1,46)
mqtt.main()
except Exception as ex:
print('Unexpected error: {0}'.format(ex))
display.poweroff()boot.py
def do_connect():
import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
ap_if = network.WLAN(network.AP_IF)
if ap_if.active():
ap_if.active(False)
if not sta_if.isconnected():
print('connecting to network...')
sta_if.active(True)
sta_if.connect('mqtt-server', '123456') #wifi的SSID和密碼
while not sta_if.isconnected():
pass
print('network config:', sta_if.ifconfig())
do_connect()網(wǎng)上已經(jīng)有APP(IoT MQTT Panel)基于MQTT協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對NodeMCU的控制。
提示沒有連接，點(diǎn)那個紅色按鈕創(chuàng)建一個連接：
前兩項(xiàng)都是隨便填的，值得注意的的是那個Broker Web/IP Address，這個最好自己架個服務(wù)器，可以是上面搭建騰訊云服務(wù)器，也可以是本地搭建的服務(wù)器，當(dāng)然這里做個例子，填完后點(diǎn)那個CREATE：
分別添加了Switch,Slider和LED Indicator面板。
這理解釋下：Topic可以理解為一個通道，比如開關(guān)，按下后會往ledctl這個通道里發(fā)ledon這個信息，再按一下會往ledctl通道里發(fā)ledoff這個信息，最終界面如下：
感謝各位的閱讀，以上就是“基于ESP8266的MicroPython怎么連接MQTT服務(wù)器”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對基于ESP8266的MicroPython怎么連接MQTT服務(wù)器這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！
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