如何在树莓派上使用 MQTT 协议
树莓派由英国树莓派基金会开发，是一款基于 ARM 的微型计算机主板。该主板提供 USB 接口和以太网接口，可以连接键盘、鼠标和网线，该主板具备 PC 的基本功能，同时树莓派集成了 Wi-Fi，蓝牙以及大量 GPIO，被广泛运用在教学、家庭娱乐、物联网等。
MQTT 是一种基于发布/订阅模式的轻量级物联网消息传输协议 ，可以用极少的代码和带宽为联网设备提供实时可靠的消息服务，它适用于硬件资源有限的设备及带宽有限的网络环境。因此，MQTT 协议广泛应用于物联网、移动互联网、智能硬件、车联网、电力能源等行业。
在此项目中，我们将在树莓派上使用 Python 编写简单的 MQTT 客户端，并实现该客户端与 MQTT 服务器的连接、订阅、取消订阅、收发消息等功能。
环境搭建
安装 Python3
本项目使用 Python3 进行开发，一般情况下，树莓派系统会内置 Python3，如果不确定系统内是否已经安装，可以使用下面的命令进行确认。
如果显示 Python 3.x.x（x 表示数字）则表示已经安装，否则请使用 apt 命令安装（或跟随 Python 安装指南操作）。
安装 MQTT 客户端库
为了方便连接到 MQTT 服务器，我们需要安装 paho-mqtt 库。可以选择以下两种方法之一进行安装。
使用源码安装
使用 pip3 安装
MQTT 的使用
连接 MQTT 服务器
本文将使用 EMQX 提供的免费公共 MQTT 服务器，该服务基于 EMQX 的 MQTT 物联网云平台创建。服务器接入信息如下：
Broker: broker.emqx.io
TCP Port: 1883
Websocket Port: 8083
如果有需要，您也可以使用 docker 在本地快速安装 EMQX 服务器。
连接示例代码
将上面的代码保存为 test_connect.py 文件，并运行
我们在 on_connect 函数里对响应码进行了判断，为 0 则输出 Connected success 表示连接成功。如果返回的是其它数字，我们就需要对照下面的响应码进行判断。
在 MQTT 协议的概念中，消息是通过主题传递的，比如设备 A 向主题 T 发送消息，那么只有订阅了主题 T 的设备才能接收到。所以仅仅接入 MQTT 服务器并没有太大意议，要完整地使用 MQTT 服务，我们还需要知道如何订阅和发布消息。
订阅消息
打开任意编辑器，输入下面的代码，并保存为 subscriber.py 文件：
调用 subscribe()函数，可以让树莓派订阅一个主题。在上面的代码中，我们使用它订阅了 raspberry/topic 主题，并监听消息。
另外，我们还使用 will_set()设置了遗嘱消息。遗嘱消息是 MQTT 的一个特性，当设备在意外断开网络连接后，会向某个特定的主题发送消息。通过这个特性，我们可以得知树莓派是否断电，或者出现网络异常。
发布消息
打开任意编辑器，输入下面的代码，并保存为 publisher.py 文件：
调用 publish()函数，可以向一个主题发送消息。在上面的代码中，我们使用了它向主题 raspberry/topic 发送消息。其中参数 QoS 是另一个 MQTT 特性，如果你想了解更多 QoS 的内容，可以查看 MQTT QoS（服务质量）介绍，这里我们暂且设为 0。
测试
我们使用 MQTT 5.0 客户端工具-MQTT X 进行以下测试。
测试订阅消息
运行 Python 代码，并主动发送一个消息。
1.打开终端，运行 Python 代码，监听消息。
2.使用 MQTT X 客户端与 MQTT 服务器建立连接，并向主题 raspberry/topic 发送消息。
3.查看树莓派终端信息，将会看到已成功接收到 MQTT X 发布的消息。
测试发布消息
1.在 MQTT X 客户端中订阅 raspberry/topic 主题。
2.在终端运行 Python 代码。
3.在 MQTT X 客户端中，查看树莓派发送的消息。
测试遗嘱消息
接下来测试一下遗嘱消息是否设置成功。
1.在 MQTT X 客户端中，订阅 raspberry/status。
2.中断程序，或者断开树莓派的网络。
3.在 MQTT X 客户端中，查看 raspberry/status 主题接收到的消息。
总结
我们完成了在树莓派上使用 Python MQTT 客户端库 paho-mqtt 编写测试客户端，并实现了测试客户端与 MQTT 服务器的连接、订阅、取消订阅、收发消息等功能。
至此，相信读者已经掌握了如何简单的使用 MQTT 服务。虽然这只是 MQTT 服务的一小部分，但也足够完成很多有意思的事，比如：
使用手机发送 MQTT 消息，远程控制树莓派。
定时将树莓派的设备信息发送到 MQTT 服务器，通过手机接收消息，可以进行全天候监控。
可以通过将树莓派接入 MQTT 服务器，并配合各类传感器及 ESP 模块创建很多有趣的物联网应用。
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