基于MQTT的物联网开关，微信小程序做为控制端/esp32系统做为执行端

esp32 micropython视频地址

1.1. 物联网开关（基于MQTT）

在冬天，从被窝里钻出来关灯需要莫大的勇气。

而作为资深的工科男生，我绝不允许这样的事情发生在我身上。实现方式是多种多样的，比如可以用红外遥控控制，但避免不了总也找不到遥控器；而手机则可享受进被窝的待遇，使用手机控制灯开关作为控制端是最理想的方案，手机端微信小程序有众多优势，比如跨平台、无需要安装等，最终选择微信小程序作为客户端，整体整体框架如下：

大致可分为三部分：MQTT服务、单片机执行端、微信小程序控制端。

1.1.1. MQTT扫盲

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）。其次，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。

实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

MQTT传输的消息分为主题（Topic）和负载（payload）两部分：

a. Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）；

b. payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

MQTT会构建底层网络传输：它将建立客户端到服务器的连接，提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。

当应用数据通过MQTT网络发送时，MQTT会把与之相关的服务质量（QoS）和主题名（Topic）相关连。

1.1.1.1. MQTT客户端

一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以：

a. 发布其他客户端可能会订阅的信息；

b. 订阅其它客户端发布的消息；

c. 退订或删除应用程序的消息；

d. 断开与服务器连接。

1.1.1.2. MQTT服务器

MQTT服务器以称为"消息代理"（Broker），可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间，它可以：

a. 接受来自客户的网络连接；

b. 接受客户发布的应用信息；

c. 处理来自客户端的订阅和退订请求；

d. 向订阅的客户转发应用程序消息。

1.1.1.3. MQTT服务

1.1.1.3.1. 搭建本地MQTT服务器

搭建本地MQTT服务器的开源客户端非常多，百度搜索“搭建本地MQTT服务器”会找到大量的教程，跟着教程一步步做很容易搭建，这里就不啰嗦了。

推荐mosquitto。

搭建本地服务器进行测试，后续需内网穿透（如花生壳等），后续才可在外网访问到本地数据。而当前有很多网络公司提供免费MQTT服务（当然有访问量限值），使用这些现成的服务可以避免内网穿透及服务器维护等，是学习过程中的不错选择。推荐环信（百度搜索环信）。

1.1.1.3.2. 环信MQTT服务器

百度搜索“环信即时通讯”，打开环信官网，如下图：

按提示注册环信账户，注意：注册环信账户需要可用的邮箱。

激活后进入控制台，打开帮助：

留意如下信息：

mqtt-fx界面如下：

Extras->Edit connection profiles进入对话框，设置参数：

Client ID根据由xxx@Appname组成。

1.1.2. 配置服务器APP

1.1.2.1. 新建APP

为了方便管理，实际项目开发中最好设置独立的app对应。在环信后台，选择“首页”->“添加应用”，按提示新建APP，如下：

开通app的MQTT服务（如已开通则可跳过），

如下两个位置，有连接服务的全部信息：

1.1.2.2. 测试APP

按下图配置mqtt_fx，连接到服务器：

注意：publish、subscribe主题要一致，能接收到则证明app配置成功。

1.1.3. 执行端实现

1.1.3.1. 硬件电路

1.1.3.2. 程序实现

micropython内置了mqtt的驱动模块，在命令行使用help(“modules”)命令可以查到该模块，如下：

但在micropython的官网文档中，对mqtt模块的描述非常少，学习mqtt模块可以到micropython_lib的源码库中学习，目录micropython-lib/micropython/umqtt.simple，示例：

本项目的实现代码：

from machine import Pin

from time import sleep

from umqtt.simple import MQTTClient

import machine

led = Pin(2,Pin.OUT)

for i in range(3):

    led.on()

    sleep(0.5)

    led.off()

    sleep(0.5)

ctl = Pin(27,Pin.OUT)

def msg_callback(topic,msg):

    if msg==b'on':

        led.on()

        ctl.on()

    elif msg==b'off':

        led.off()

        ctl.off()

    else:

        pass

unique_id = machine.unique_id()

id_str = "{:.02x}{:.02x}{:.02x}{:.02x}{:.02x}{:.02x}".format(unique_id[0],unique_id[1],unique_id[2],unique_id[3],unique_id[4],unique_id[5])

print("client_id:"+id_str+"@nvfma0")

client = MQTTClient(id_str+"@nvfma0","nvfma0.cn1.mqtt.chat",port=1883,user="admin",password="YWMtik3FjjvhEey0XQtjEv9BhT7ramIbGUiJmZE06f5xgKjDWfdAK7kR7J4RvbTqXNhLAwMAAAF84NtPXzht7EBMJIAgcN45yeo_N1lkUvPAyCd1MpYaeeVavY-5Kc_LuQ")

client.connect()

client.set_callback(msg_callback)

client.subscribe("led_ctl")

while True:

    client.wait_msg()

 

1.1.4. 微信小程序控制端

在微信小程序中搜索“MQTT遥控开关”，打开微信小程序，填写服务器连接地址、用户名、密码(token)，点击“连接服务器”，服务器连接成功会有提示，接下来就可以通过“on”和“off”按键操作执行端了，如图：