教你用Python来做物联网,就是这么牛逼,小白也可以看懂

2019/04/10 10:10
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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

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。
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。

  1. 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。

 

 
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 = " + msg) # 成功订阅消息的操作 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) print('send_mseg is : ',send_mseg) mqttc.loop_forever() 

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,比我了解到的绝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。

总结: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!
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原文出处:https://www.cnblogs.com/chengxuyuanaa/p/12533176.html

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