树莓派63/100 - NB-IoT模块SIM7020使用MQTT发布消息

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我是靠谱客的博主寒冷可乐，最近开发中收集的这篇文章主要介绍树莓派63/100 - NB-IoT模块SIM7020使用MQTT发布消息，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

NB-IoT设备定位于窄带应用，采用http协议总让人感觉代价有点大，所以MQTT的应用场景更为适合，它的报文很短，订阅者/发布者的模式也非常适合一对多的消息通知。

MQTT基本原理不复杂，入门会比较快，看几篇文章即可，这篇《MQTT初学者指南》写得不错。

摘录其中的几个要点：

MQTT 是一种轻量级发布/订阅消息传递协议，专为低带宽环境中的 M2M（机器对机器）遥测而设计。它由 Andy Stanford-Clark (IBM) 和 Arlen Nipper 于 1999 年设计，专为TCP/IP 网络而设计，用于通过卫星连接石油管道遥测系统。虽然它最初是作为专有协议，但在 2010 年免版税发布，并于 2014 年成为 OASIS 标准。

MQTT代表MQ遥测传输，但以前称为消息队列遥测传输。MQTT正迅速成为IOT（物联网）部署的主要协议之一。

MQTT 有两种不同的变体和多个版本：

MQTT v3.1
MQTT v3.1.1 – 最常用的版本，与v3.1差异很小
MQTT v5 – 2018年1月获得批准，目前使用范围有限
MQTT-SN – 2013年左右指定，旨在通过UDP、ZigBee 和其他传输方式工作。MQTT-SN目前似乎不是很流行，并且规范已经好几年没有改变了。

MQTT 代理或服务器

最初的术语是经纪人broker，也翻译为代理，但现在的标准化称呼是服务器。有很多免费开源的服务器可用，Mosquitto是一个免费的开源 MQTT 代理，多平台可用。

MQTT 客户端

由于 MQTT 客户端没有电子邮件地址、电话号码等地址，因此您无需像使用大多数消息传递系统那样为客户端分配地址。对于 MQTT v3.1.1，几乎所有编程语言和主要操作系统 Linux、Windows、来自Eclipse Paho 项目的Mac 都有客户端软件可用。

我这里安装了MQTTX客户端软件。

MQTT基于TCP/IP协议，因此需要指定IP地址和端口号，还有一个最重要的术语是主题topic。主题是树状结构，在订阅主题时常用到通配符“#”，理解它的含义就可以动手试验MQTT了。

假设我有两个主题，sensor/sim7020c 和 sensor/esp32，sensor/# 就是表示订阅sensor主题之下的任何层级的所有子主题。

我在学习CSDN上的一门MQTT课程时，老师提供了一个用于试验的MQTT服务器，我直接拿来用了，暂时不用安装服务器环境，但不保证以后这个服务器一直能够稳定访问。

MQTT服务器信息是：
IP地址： mqtt://mqtt.mastermu.cn
端口：1883
用户名：mastermu
密码：自己到课程里获得

先在MQTTX客户端里连接这个服务器，并订阅senser/sim7020c主题，如果我用pico发布消息，那么客户端就会收到这些消息。

在这里插入图片描述

然后开始在树莓派pico里写程序：

import sim7020
import utime

uart = machine.UART(0, 115200, txbuf=1024, rxbuf=1024)
print(uart) 

sim = sim7020.SIM7020(uart)
sim.reboot(force=True)
sim.wait_ready() 

resp = sim.exec_cmd('AT+CMQNEW="mqtt.mastermu.cn",1883,12000,1024')
print(resp)

resp = sim.exec_cmd('AT+CMQCON=0,4,"slb-sim7020",3600,0,0,mastermu,password_from_mastermu_course')
print(resp)

while True:
    cmd = 'AT+CMQPUB=0,"sensor/sim7020c/slb-mqtt-test",0,0,0,16,"3132333435363738"'
    resp = sim.exec_cmd(cmd)
    print(resp)
    utime.sleep(30)

如果一切正常，每30秒树莓派Pico通过SIM7020C物联网卡发布（publish）一条消息到服务器，由于我的MQTTX客户端订阅了该主题，所以马上就会看到这条消息。
在这里插入图片描述
SIM7020与MQTT相关的AT命令先要用到三条：

AT+CMQNEW=“mqtt.mastermu.cn”,1883,12000,1024

四个参数分别是IP地址、端口、超时毫秒数和缓存大小。

AT+CMQCON=0,4,“slb-sim7020”,3600,0,0,mastermu,password

几个参数分别对应着：

<mqtt_id>,<version>,<client_id>,<keepalive_interval>,<cleansession>,<will_flag>[,<will_options>][,<username>,<password>]

AT+CMQPUB=0,“sensor/sim7020c/slb-mqtt-test”,0,0,0,16,“3132333435363738”

几个参数分别对应着：

<mqtt_id>,<topic>,<QoS>,<retained>,<dup>,<message_len>,<message>

这里面的消息是十六进制编码，代表着“12345678”。

程序稍微修改一下，可以把板载的温度值通过MQTT每隔30秒发送到服务器。

import sim7020
import utime
import ubinascii
from ulogging import *


def curTime():
    now = machine.RTC().datetime()
    return "{:02d}:{:02d}:{:02d}".format(now[4], now[5], now[6])


uart = machine.UART(0, 115200, txbuf=1024, rxbuf=1024)
print(uart) 

sim = sim7020.SIM7020(uart)
#sim.reboot(force=True)
sim.reboot()

sim.wait_ready() 

resp = sim.exec_cmd('AT+CMQNEW="mqtt.mastermu.cn",1883,12000,1024')
print(resp)

resp = sim.exec_cmd('AT+CMQCON=0,4,"slb-sim7020",3600,0,0,mastermu,password')
print(resp)


sensor_temp = machine.ADC(4) # Pico的温度传感器
conversion_factor = 3.3 / (65535)

while True:
    reading = sensor_temp.read_u16() * conversion_factor

    # 0.706V的时候是27度， 每增加0.001721V，温度下降1度
    temperature = 27 - (reading - 0.706)/0.001721
    strtemp = "Temperature: {:6.2f}".format(temperature)
    msg = ubinascii.hexlify(strtemp).decode()

    print(curTime())
    
    
    #cmd = 'AT+CMQPUB=0,"sensor/sim7020c/slb-mqtt-test",0,0,0,16,"3132333435363738"'
    cmd = 'AT+CMQPUB=0,"sensor/sim7020c/slb-mqtt-test",0,0,0,' + str(len(msg)) + ',"' + msg + '"'
    print(cmd)
    resp = sim.exec_cmd(cmd)
    print(resp)
    utime.sleep(30)

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