使用Python来作物联网，就是这么easy！

搭建整套物联网系统的方法有不少，最近四处捣鼓，使用python + 阿里云搭建一套最简单的物联系统，能够将单片机上的数据经过阿里云传输到PC端。 1、基本结构 先看架构图 框架.png 2、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。利用它能够直接接入互联网，无需其余模块。固然你能够将如今流行的NB-Iot模块来联网，不过须要本身写一下驱动程序。我买的模块是支持micropython开发的，在淘宝上能够搜索到，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是能够在低端硬件上运行的python,可使用python语言直接操做IO 和MCU的外设好比UART、I2C等，用起来很是方便，不要搭建复杂的开发环境，也不须要学习寄存器配置。做为一个对传统MCU开发很是熟悉的硬件工程师来讲，感受操做起来很是简单。目前Micropython已经支持不少硬件了，应该用比较普遍的STM32部分系列也被支持。Micropython也已经支持不少经常使用的库，好比蓝牙，telnet，mqtt等。下面这个连接是micropython的中文论坛。 www.micropython.org.cn/bbs/forum.p… ESP32 经过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。在云端经过消息订阅能够直接查看温度信息。在PC端使用python调用MQTT协议，接入到阿里云。可是PC端和ESP32在阿里云上是两个不一样的设备，须要经过阿里云来转发信息，这样PC就能够拿到ESP32上传的数据了。 ESP32 上的代码以下： from umqtt.simple import MQTTClient import usocket as socket import time import wifi

wifi.connect()

#Demo_01 ProductKey = ""#使用你本身的 ClientId = "1234|securemode=3,signmethod=hmacsha1|" DeviceName = "Demo_01" DeviceSecret = "**********************"#使用你本身的

strBroker = ProductKey + ".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com" Brokerport = 1883

user_name = "Demo_01&"#使用你本身的 user_password = "*************************************"#使用你本身的

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()
复制代码

有几点须要说明： 1.代码中的wifi.connect()函数须要本身编写，网上能搜到相似的，也能够打赏私信我所要源码。 2.阿里云物联网平台的接入须要进行三元组认证，会根据必定的规则生成登陆名和密码，这个网上信息仍是比较全面的。 3.向阿里云物联网平台发布消息的格式必定要按照代码中所写，网上不少代码，可是对这一块的描述都不清楚。 Micropython使用的umqtt.simple库，必定要设置keepalive时间，不然没法链接。这一点我是摸索了很久，最终经过查看库的源码才发现的问题。 3、云端设置 在云端创建一个高级产品，并建立两个设备，以供ESP32 和PC链接。 device.JPG 须要在产品中定义一下功能。 device_define.JPG 云端和设备端都创建好了以后，能够查看设备运行状态看到数据上传 云端数据查看.JPG 这是查看数据记录获得的结果 云端数据记录.JPG 当你看到正确的数据以后，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，可是当时仍是搞了很久才彻底正确。 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 4、PC端接入 PC 端使用python模拟MQTT设备登录阿里云订阅消息就好了，只要装好python很快就能够实现，网上也有不少代码。代码的很大一部分就是在作三元组认证，能够将这部分稍微修改一下来计算ESP32 登录时所需的 PC端python代码以下： # 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")

设置链接信息

#Demo_02 ProductKey = "*********"#使用你本身的 ClientId = "2234" # 自定义clientId DeviceName = "Demo_02" DeviceSecret ="**********************************8"#使用你本身的

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
复制代码

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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)

成功链接后的操做

def on_connect(client, userdata, flags, rc): print("OnConnetc, rc: " + str(rc))

成功发布消息的操做

def on_publish(client, msg, rc): if rc == 0: print("publish success, msg = " + msg)

成功订阅消息的操做

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) # 换成本身的 #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)

print('send_mseg is : ',send_mseg)

mqttc.loop_forever()
复制代码

5、总结 工做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，恰好看到了microPython，震惊之余，决心作点小东西玩玩。 这套框架所有使用python实现，比我了解到的绝大多数物联网方案要简单太多，虽然有些开发首先，可是用来实现一些简单设计应该是不成问题的，只要你会python，这套系统能够很快构建。固然python也是很是好学的，长期使用C语言的人根本不须要什么学习就能够上手。记住，你不是一我的在战斗。加入这个Python技术交流群733736235