7. Internet a MQTT

• Připojení Raspberry Pi Pico k internetu
• Připojení k MQTT brokeru a přihlášení k odběru zpráv

Připojení k Internetu je v MicroPythonu realizováno třídou WLAN z modulu network.

import network
 
wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.connect(ssid, pwd)
 
while wlan.isconnected() == False:
  pass
 
print('is connected')

Aby bylo možné komunikovat, je třeba mít přístup na MQTT server, tzv. broker. Je buď možné využít veřejně dostupný (např. HiveMQ, vytvořit si vlastní instanci v cloudu (např. Heroku, Google) nebo si vytvořit vlastní, klidně na svém počítači. Patrně nejznámějším volně dostupným MQTT brokerem je Mosquitto. Pro naše účely využijeme volně přístupný broker na adrese https://mqtt.eclipseprojects.io/.

Pro využití MQTT potřebujeme znát následující pravidla komunikace:

• MQTT funguje na principu návrhového vzoru publisher-subscriber
• subscriber se přihlašuje k odběru zpráv, které přicházejí v rámci tématu (topic)
• publisher posílá zprávy do tématu, zpráva se dostane ke všem subscriberům, kteří se přihlásili k odběru

Pro vytvoření odběratele zpráv na PC (server) použijeme knihovnu paho-mqtt.

pip install paho-mqtt

Následující kód přečte dvě zprávy ze všech zpráv (topic # reprezentuje všechny zprávy), které v okamžiku připojení brokerem procházejí.

import paho.mqtt.subscribe as subscribe
 
topics = ['#']
 
m = subscribe.simple(topics, hostname="mqtt.eclipseprojects.io", retained=False, msg_count=2)
for a in m:
    print(a.topic)
    print(a.payload)

Pochopitelně nepotřebujeme přijímat všechny zprávy, ale pouze zprávy, které přijímat chceme. Následující kód se přihlásí k odběru topicu nsi/test a může přijímat zprávy, které do něj někdo pošle. Použijeme také asychronní zpracování dat pomocí callback funkce print_msg(), která se zavolá v okamžiku, kdy se v topicu objeví zpráva:

import paho.mqtt.subscribe as subscribe
 
def print_msg(client, userdata, message):
    print("%s : %s" % (message.topic, message.payload))
 
subscribe.callback(print_msg, "nsi/test", hostname="mqtt.eclipseprojects.io")

Aby se v topicu objevila zpráva, je třeba ji tam publikovat.

import paho.mqtt.publish as publish
 
publish.single("nsi/test", "nazdar!", hostname="mqtt.eclipseprojects.io")

Knihoven s podporou MQTT protokolu existuje v MicroPythonu několik, zde použijeme umqtt.simple. Bohužel tuto knihovnu nelze v současnosti instalovat přes standardní správu balíčků v prostředí Thonny (Tools → Manage packages), ovšem pokud je RPi Pico připojeno k Internetu, lze nainstalovat balíček přímo z online repozitáře.

import mip
mip.install('umqtt.simple')

Dokumentaci k modulu lze najít zde. Základní příklad, ve kterém se klient přihlásí k odběru nsi/test, by mohl vypadat např. takto (samozřejmě za předpokladu, že je RPi připojeno k Internetu):

import time
import ubinascii
from umqtt.simple import MQTTClient
 
MQTT_BROKER = "mqtt.eclipseprojects.io"
CLIENT_ID = ubinascii.hexlify(machine.unique_id())
SUBSCRIBE_TOPIC = b"nsi/test"
 
def sub(topic, msg):
    print('received message %s on topic %s' % (msg, topic))
 
client = MQTTClient(CLIENT_ID, MQTT_BROKER, keepalive=60)
client.set_callback(sub)
client.connect()
print('Connected to MQTT Broker "%s"' % (MQTT_BROKER))
client.subscribe(SUBSCRIBE_TOPIC)
while True:
    if True:
        client.wait_msg()
    else:
        client.check_msg()
        time.sleep(1)

import time
import ubinascii
from umqtt.simple import MQTTClient
 
MQTT_BROKER = "mqtt.eclipseprojects.io"
CLIENT_ID = ubinascii.hexlify(machine.unique_id())
SUBSCRIBE_TOPIC = b"nsi/test"
PUBLISH_TOPIC = b"nsi/test"
 
def sub(topic, msg):
    print('received message %s on topic %s' % (msg, topic))
 
client = MQTTClient(CLIENT_ID, MQTT_BROKER, keepalive=60)
client.set_callback(sub)
client.connect()
print('Connected to MQTT Broker "%s"' % (MQTT_BROKER))
client.publish(PUBLISH_TOPIC, "ahoj!", qos=0)

Rozšiřte stávající serverovou aplikaci o vládání dat do databáze přes MQTT rozhraní nebo z Raspberry Pi Pico prostřednictvím již vytvořeného REST API. Využijte k tomu MQTT rozšíření Flasku flask-mqtt.