使用Python来做物联网，就是这么easy！
搭建整套物联网系统的方法有很多，*近四处捣鼓，使用python + 阿里云搭建一套*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。 一、基本结构 先看架构图 框架.png 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。 ESP32模块.jpg 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。 www.micropython.org.cn/bbs/forum.p… 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,” “,”Broker:”,strBroker,” “,”User Name:”,user_name,” “,”Password:”,user_password,” “)
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
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，*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。 device.JPG 需要在产品中定义一下功能。 device_define.JPG 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 云端数据查看.JPG 这是查看数据记录得到的结果 云端数据记录.JPG 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*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”)
#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
us = math.modf(time.time())[0] ms = int(round(us * 1000)) timestamp = str(ms)
def calculation_sign(signmethod): data = “”.join((“clientId”, ClientId, “deviceName”, DeviceName, “productKey”, ProductKey, “timestamp”, timestamp))
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)
def on_connect(client, userdata, flags, rc): print(“OnConnetc, rc: ” + str(rc))
def on_publish(client, msg, rc): if rc == 0: print(“publish success, msg = ” + msg)
def on_subscribe(mqttc, obj, mid, granted_qos): print(“Subscribed: ” + str(mid) + ” ” + str(granted_qos))
def on_log(mqttc, obj, level, string): print(“Log:” + string)
def on_message(mqttc, obj, msg): curtime = datetime.datetime.now() strcurtime = curtime.strftime(“%Y-%m-%d %H:%M:%S”) print(strcurtime + “: ” + msg.topic + ” ” + str(msg.qos) + ” ” + str(msg.payload)) on_exec(str(msg.payload))
def on_exec(strcmd): print(“Exec:”, strcmd) strExec = strcmd
if name == ‘main’: mqttc = mqtt.Client(client_id) mqttc.username_pw_set(username, password) mqttc.on_message = on_message mqttc.on_connect = on_connect mqttc.on_publish = on_publish mqttc.on_subscribe = on_subscribe mqttc.on_log = on_log mqttc.connect(strBroker, port, 120) # mqttc.loop_start() time.sleep(1) temperature =27.55 mqttc.subscribe(“/sys/************/Demo_02/thing/service/property/set”, qos=1) # 换成自己的 #send_mseg = ‘{“pm_25″: %s,”area”:”%s”,”time”:”%s”}’ % (0, 0, datetime.datetime.now()) #send_mseg = ‘{“id”: “1234”, “version”: “1.0”,”params”: {“IndoorTemperature”: %s},”method”: “thing.event.property.post”}’%(temperature) send_mseg = ‘{“params”: {“IndoorTemperature”: %s},”method”: “thing.event.property.post”}’ % (temperature)
五、总结 工作之余了解了一下物联网的发展，看到有意思的东西打算学一下，刚好看到了microPython，震惊之余，决心做点小东西玩玩。 这套框架全部使用python实现，比我了解到的*大多数物联网方案要简单太多，虽然有些开发首先，但是用来实现一些简单设计应该是不成问题的，只要你会python，这套系统可以很快构建。当然python也是非常好学的，长期使用C语言的人根本不需要什么学习就可以上手。记住，你不是一个人在战斗。
