[樹莓派](https://www.raspberrypi.org/) 由英國樹莓派基金會開發，是一款基於 ARM 的微型計算機主機板。該主機板提供 USB 介面和乙太網介面，可以連線鍵盤、滑鼠和網線，該主機板具備 PC 的基本功能，同時樹莓派整合了 Wi-Fi、藍芽以及大量 GPIO，被廣泛運用在教學、家庭娛樂、物聯網等。

[MicroPython](https://zh.wikipedia.org/wiki/MicroPython) 是 Python 3 程式語言的一個完整軟體實現，用 C 語言編寫，執行在 MCU（微控制器）硬體之上的完全的 Python 編譯器和執行時系統，提供給使用者一個互動式提示符（REPL）來立即執行所支援的命令。除了包括選定的核心 Python 庫，MicroPython 還包括了給予程式設計者訪問低層硬體的模組，是 Python 3 語言的精簡實現 ，包括 Python 標準庫的一小部分，經過最佳化可在微控制器和受限環境中執行。

[MQTT](https://www.emqx.com/zh/mqtt) 是一種基於釋出/訂閱模式的輕量級物聯網訊息傳輸協議 ，可以用極少的程式碼和頻寬為聯網裝置提供實時可靠的訊息服務，它適用於硬體資源有限的裝置及頻寬有限的網路環境。因此，MQTT 協議廣泛應用於物聯網、移動網際網路、智慧硬體、車聯網、電力能源等行業。

本文將介紹如何在樹莓派上使用 MicroPython 編寫簡單的 MQTT 客戶端，並實現該客戶端與 MQTT 伺服器的連線、訂閱、釋出等功能。

## 環境搭建

1. 安裝 MicroPython

本專案使用 MicroPython 進行開發，可以使用下面的命令進行安裝。

```routeros
   sudo apt-get update
   # 安裝 MicroPython
   sudo apt-get -y install micropython
   ```

安裝完成後，在終端執行 micropython，如果顯示 MicroPython x.x.x（x 表示數字）則表示已經安裝成功。
![在這裡插入圖片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/16bfe42cf1764ba092fa6ed0d6c8e8a5.png#pic_center)

2. 安裝 MQTT 客戶端庫

為了方便連線到 MQTT 伺服器，我們需要安裝 `umqtt.simple` 庫。

```cmake
   micropython -m upip install umqtt.simple
   ```

## 連線 MQTT 伺服器

本文將使用 EMQ 提供的 [免費公共 MQTT 伺服器](https://www.emqx.com/zh/mqtt/public-mqtt5-broker)，該服務基於 MQTT 物聯網雲平臺 - EMQX Cloud 建立。伺服器接入資訊如下：

- Broker: `broker-cn.emqx.io`
- TCP Port: `1883`
- Websocket Port: `8083`

## 訂閱訊息

開啟任意編輯器，輸入下面的程式碼，並儲存為 sub.py 檔案：

```axapta
# sub.py
import time
from umqtt.simple import MQTTClient

# 定義 sub 客戶端的連線資訊
SERVER="broker-cn.emqx.io"
ClientID = f'raspberry-sub-{time.time_ns()}'
user = "emqx"
password = "public"
topic = "raspberry/mqtt"
msg = b'{"msg":"hello"}'

def sub(topic, msg):
# 在回撥函式列印主題和訊息
    print('received message %s on topic %s' % (msg, topic))

def main(server=SERVER):
# 建立連線，引數分別為客戶端 ID，broker 地址，broker 埠號，認證資訊
    client = MQTTClient(ClientID, server, 1883, user, password)
    client.set_callback(sub)
    client.connect()
    print('Connected to MQTT Broker "%s"' % (server))
# 如果與 broker 失去連線後重連，仍然會繼續訂閱 raspberry/topic 主題
    client.subscribe(topic)
    while True:
        if True:
            client.wait_msg()
        else:
            client.check_msg()
            time.sleep(1)

if __name__ == "__main__":
    main()
```

## 釋出訊息

開啟任意編輯器，輸入下面的程式碼，並儲存為 pub.py 檔案：

```axapta
# pub.py
import time
from umqtt.simple import MQTTClient

# 定義 pub 客戶端的連線資訊
server="broker-cn.emqx.io"
ClientID = f'raspberry-pub-{time.time_ns()}'
user = "emqx"
password = "public"
topic = "raspberry/mqtt"
msg = b'{"msg":"hello"}'

# 建立連線，引數分別為客戶端 ID，broker 地址，broker 埠號，認證資訊
def connect():
    print('Connected to MQTT Broker "%s"' % (server))
    client = MQTTClient(ClientID, server, 1883, user, password)
    client.connect()
    return client

def reconnect():
# 若無法連線到 broker，列印一條訊息以通知連線不成功，並且等待 5 秒發起重連
    print('Failed to connect to MQTT broker, Reconnecting...' % (server))
    time.sleep(5)
    client.reconnect()

# 若能連線到 broker，呼叫 connect()，反之呼叫 reconnect()
try:
    client = connect()
except OSError as e:
    reconnect()

# 每隔 1 秒給主題 raspberry/mqtt 傳送一條訊息
while True:
  print('send message %s on topic %s' % (msg, topic))
  client.publish(topic, msg, qos=0)
  time.sleep(1)
```

在上面的程式碼中，我們呼叫 publish() 函式向主題 raspberry/mqtt 傳送訊息。其中引數 QoS 是另一個 MQTT 特性，如果你想了解更多 QoS 的內容，可以檢視 [MQTT QoS（服務質量）介紹](https://www.emqx.com/zh/blog/introduction-to-mqtt-qos)，本示例中我們設定為 0。

## 測試

我們使用 [MQTT 5.0 客戶端工具 - MQTT X](https://mqttx.app/zh) 進行以下測試。

### 測試訂閱訊息

執行 MicroPython 程式碼，並主動傳送一個訊息。

1. 開啟終端，執行 MicroPython 程式碼，監聽訊息 。

```avrasm
   micropython sub.py
 ```
![在這裡插入圖片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/835e62f1205341bd8c0be58161175479.png#pic_center)

2. 使用 MQTT X 客戶端與 MQTT 伺服器建立連線，並向主題 raspberry/mqtt 傳送訊息 。
![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/b31d32f93c4362cb4c4333758f536ca0.png)
3. 檢視樹莓派終端資訊，將會看到已成功接收到 MQTT X 釋出的訊息。
![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/b856676030b3c7814588081022e15459.png)

### 測試釋出訊息

1. 在 MQTT X 客戶端中訂閱 `raspberry/mqtt` 主題 。

2. 在終端執行 MicroPython 程式碼 ，釋出訊息。

```nginx
   micropython pub.py
   ```
![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/50788ea4d8160a322f02b9b3c94be026.png)
3. 在 MQTT X 客戶端中，檢視樹莓派傳送的訊息。
![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9bec82ded3c788ff4f55fb13014671e4.png)
## 結語

以上就是在樹莓派上使用 MicroPython 進行程式設計的簡單示例。我們透過 MicroPython umqtt.simple 實現了一個簡單的測試客戶端，並完成了該客戶端與 MQTT 伺服器的連線與訊息收發。 MQTT 最大優點在於以極少的程式碼和有限的頻寬，為連線遠端裝置提供實時可靠的訊息服務，而樹莓派則是一個體積小、發熱低、能耗低、相對全面的硬體模組。二者相結合，即使是在微控制器或是受限環境中，也可助您開發出更多創新應用。

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>原文連結：[https://www.emqx.com/zh/blog/micro-python-mqtt-tutorial-based-on-raspberry-pi](https://www.emqx.com/zh/blog/micro-python-mqtt-tutorial-based-on-raspberry-pi)

在樹莓派中使用 MicroPython 接入 MQTT

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