教你用Python来做物联网,就是这么牛逼,小白也可以看懂
搭建整套物联网系统的方法有很多,最近四处捣鼓,使用python + 阿里云搭建一套最简单的物联系统,可以将单片机上的数据通过阿里云传输到PC端。
注意:很多人学Python过程中会遇到各种烦恼问题,没有人解答容易放弃。为此小编建了个Python全栈免费答疑.裙 :七衣衣九七七巴而五(数字的谐音)转换下可以找到了,不懂的问题有老司机解决里面还有最新Python实战教程免非下,,一起相互监督共同进步!
一、基本结构
先看架构图
![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/8635278-0f292c8be87b6c4d.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/843/format/webp)
二、设备端接入
物联网终端是用的ESP32,是一款自带蓝牙和Wifi的单片机。利用它可以直接接入互联网,无需其他模块。当然你可以将现在流行的NB-Iot模块来联网,不过需要自己写一下驱动程序。我买的模块是支持micropython开发的,在淘宝上可以搜索到,用起来很方便。有时间我会补上这一块的初步教程。
![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/8635278-48b2d39028f42467.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/800/format/webp)
Micropython是可以在低端硬件上运行的python,可以使用python语言直接操作IO 和MCU的外设比如UART、I2C等,用起来非常方便,不要搭建复杂的开发环境,也不需要学习寄存器配置。作为一个对传统MCU开发非常熟悉的硬件工程师来说,感觉操作起来非常简单。目前Micropython已经支持很多硬件了,应该用比较广泛的STM32部分系列也被支持。Micropython也已经支持很多常用的库,比如蓝牙,telnet,mqtt等。下面这个链接是micropython的中文论坛。
http://www.micropython.org.cn/bbs/forum.php
ESP32 通过wifi 接入互联网,使用mqtt协议接入阿里云,将温度数据上传至阿里云。在云端通过消息订阅可以直接查看温度信息。在PC端使用python调用MQTT协议,接入到阿里云。但是PC端和ESP32在阿里云上是两个不同的设备,需要通过阿里云来转发信息,这样PC就可以拿到ESP32上传的数据了。
ESP32 上的代码如下:
from umqtt.simple import MQTTClient
import usocket as socket
import time
import wifi
wifi.connect()
#Demo_01
ProductKey = "*********"#使用你自己的
ClientId = "1234|securemode=3,signmethod=hmacsha1|"
DeviceName = "Demo_01"
DeviceSecret = "*******************************"#使用你自己的
strBroker = ProductKey + ".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"
Brokerport = 1883
user_name = "Demo_01&*********"#使用你自己的
user_password = "**********************************************"#使用你自己的
print("clientid:",ClientId,"\n","Broker:",strBroker,"\n","User Name:",user_name,"\n","Password:",user_password,"\n")
def connect():
client = MQTTClient(client_id = ClientId,server= strBroker,port=Brokerport,user=user_name, password=user_password,keepalive=60)
#please make sure keepalive value is not 0
client.connect()
temperature =25.00
while temperature < 30:
temperature += 0.5
send_mseg = '{"params": {"IndoorTemperature": %s},"method": "thing.event.property.post"}' % (temperature)
client.publish(topic="/sys/*************/Demo_01/thing/event/property/post", msg=send_mseg,qos=1, retain=False)#*号处为product id
time.sleep(3)
while True:
pass
#client.disconnect()
有几点需要说明:
1.代码中的wifi.connect()函数需要自己编写,网上能搜到类似的,也可以打赏私信我所要源码。
2.阿里云物联网平台的接入需要进行三元组认证,会根据一定的规则生成登录名和密码,这个网上信息还是比较全面的。
3.向阿里云物联网平台发布消息的格式一定要按照代码中所写,网上很多代码,但是对这一块的描述都不清楚。
- Micropython使用的umqtt.simple库,一定要设置keepalive时间,否则无法连接。这一点我是摸索了好久,最终通过查看库的源码才发现的问题。
三、云端设置
在云端建立一个高级产品,并创建两个设备,以供ESP32 和PC连接。
需要在产品中定义一下功能。
云端和设备端都建立好了之后,可以查看设备运行状态看到数据上传
这是查看数据记录得到的结果
当你看到正确的数据之后,就说明你的成功接入物联网并上传了数据。
接下来就是最重要的部分——设置是使用规则引擎来进行数据转发,将设备demo_01的数据转发到demo_02。这一步的语法很重要,虽然有官网有详细教程,但是当时还是搞了好久才完全正确。
规则查询语句:
SELECT items.IndoorTemperature.value as IndoorTemperature FROM "/sys/use-your-productkey-here/Demo_01/thing/event/property/post" WHERE items.IndoorTemperature.value > 0
四、PC端接入
PC 端使用python模拟MQTT设备登陆阿里云订阅消息就行了,只要装好python很快就可以实现,网上也有很多代码。代码的很大一部分就是在做三元组认证,可以将这部分稍微修改一下来计算ESP32 登陆时所需的
PC端python代码如下:
# coding=utf-8
import datetime
import time
import hmac
import hashlib
import math
try:
import paho.mqtt.client as mqtt
except ImportError:
print("MQTT client not find. Please install as follow:")
print("pip install paho-mqtt")
# 设置连接信息
#Demo_02
ProductKey = "*********"#使用你自己的
ClientId = "2234" # 自定义clientId
DeviceName = "Demo_02"
DeviceSecret ="************************************8**"#使用你自己的
# 获取时间戳(当前时间毫秒值)
us = math.modf(time.time())[0]
ms = int(round(us * 1000))
timestamp = str(ms)
# 计算密码(签名值)
def calculation_sign(signmethod):
data = "".join(("clientId", ClientId, "deviceName", DeviceName,
"productKey", ProductKey, "timestamp", timestamp))
if "hmacsha1" == signmethod:
# ret = hmac.new(bytes(DeviceSecret),
# bytes(data), hashlib.sha1).hexdigest()
ret = hmac.new(bytes(DeviceSecret, encoding="utf-8"),
bytes(data, encoding="utf-8"),
hashlib.sha1).hexdigest()
elif "hmacmd5" == signmethod:
# ret = hmac.new(bytes(DeviceSecret, encoding="utf-8"),
# bytes(data, encoding="utf-8"), hashlib.md5).hexdigest()
ret = hmac.new(bytes(DeviceSecret, encoding="utf-8"),
bytes(data, encoding="utf-8"),
hashlib.md5).hexdigest()
else:
raise ValueError
return ret
# ======================================================
strBroker = ProductKey + ".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"
port = 1883
client_id = "".join((ClientId,
"|securemode=3",
",signmethod=", "hmacsha1",
",timestamp=", timestamp,
"|"))
username = "".join((DeviceName, "&", ProductKey))
password = calculation_sign("hmacsha1")
print("="*60)
print(strBroker)
print("client_id:", client_id)
print("username:", username)
print("password:", password)
print("="*60)
# 成功连接后的操作
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
print("OnConnetc, rc: " + str(rc))
# 成功发布消息的操作
def on_publish(client, msg, rc):
if rc == 0:
print("publish success, msg = "