Galileo Gen2 之MQTT通讯

前言

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Galileo系统：完整版Yocto，内核版本3.8.7-yocto-standard；宿主机：Windows 7 64 bit

这期主要讲如何与Galileo G2进行交互。主要学习MQTT协议。文首两幅示意图是我自己画的。

这里手机和Galileo通过网络（无线或者有线网）连接，当然也可以选用BLE或者ZigBee之类。然后是通讯协议的选择，固然TCP/IP协议很成熟，但是对于物联网嵌入式应用来说，略显臃肿。目前物联网常用的协议包括CoAP、MQTT、XMPP、RESTful HTTP等，这里介绍应用最为广泛的MQTT协议。关于各种协议之间的差别，可以查看这篇文章。

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和致动器（比如通过Twitter让房屋联网）的通信协议。

Mosquitto是一款实现了 MQTT v3.1 协议的开源消息代理软件，提供轻量级的，支持发布/订阅的的消息推送模式，使设备对设备之间的短消息通信简单易用。

MQTT协议的基本概念：

【MQTT协议特点】——相比于RESTful架构的物联网系统，MQTT协议借助消息推送功能，可以更好地实现远程控制。

【MQTT协议角色】——在RESTful架构的物联网系统，包含两个角色客户端和服务器端，而在MQTT协议中包括发布者_pub(lisher)，代理器（服务器）-broker和订阅者-subcriber。

【MQTT协议消息-m(essage)】——MQTT中的消息可理解为发布者和订阅者交换的内容（负载），这些消息包含具体的内容，可以被订阅者使用。

【MQTT协议主题-t(opic)】——MQTT中的主题可理解为相同类型或相似类型的消息集合。

Via

注意：以下仅作功能演示，暂时不要用于生产环境。记得开启密码验证。

1、 Galileo G2 安装mosquito

Galileo G2的系统镜像及软件仓库里没有预编译的mosquito程序包，需要手动编译。好在编译步骤并不复杂，过程比较顺利没有出错。

1.1 更新系统并下载程序源代码

opkg update && mkdir ~/mqtt && cd ~/mqtt

wget http://mosquitto.org/files/source/mosquitto-1.4.9.tar.gz

# 目前最新版是1.4.9，可以去链接中的mosquito.org官网查看。

1.2 解压缩源代码文件

tar xzf mosquitto-1.4.9 && cd mosquitto-1.4.9

1.4 进行编译

make WITH_SRV=no

# 编译过程大约需要5min

1.5 安装编译好的mosquito

# 安全起见创建mosquito用户

adduser mosquitto

# 安装

cp client/mosquitto_pub /usr/bin

cp client/mosquitto_sub /usr/bin

cp lib/libmosquitto.so.1 /usr/lib

cp src/mosquitto /usr/bin

2、安装手机控制端

这里以安卓为例，使用MQTT Dashboard程序，MQTT Broker 用http://www.mqtt-dashboard.com/演示，端口号1883。当然，也可以在Galileo上启用broker，以下截图部分借用之前我发表的博客文章。

MQTT Dashboard是我用过几个后能满足要求的APP，谷歌商店有，如果无法访问Google Play可以从这里下载手动或者使用apkpure.com提供的软件市场，包含了大部分谷歌商店的应用内容。我上传的百度网盘地址：链接: http://pan.baidu.com/s/1c2oL6DE 密码: 4kb2

手机客户端初始界面：

Subcribe界面很简单，就是简单的接收信息。

Publish界面（这些控件都可以自定义）：

Caution：

公共MQTT Broker服务器仅作演示用，因为很容易被别人嗅探到内容最好搭建自己的Broker或者使用后文即将介绍的PubNub服务

MQTT dashboard是我试用几个之后符合要求，自定义强的方案，如果有对其他方案感兴趣的可以PM我

3、Galileo服务端

这个类似微信公众号后台，负责对命令进行响应、发送反馈信息。

在嵌入式设备上自己写服务端，除了C、C++、汇编语言之外，还有其他选择：

eLua

Lua本来就很小，Embedded Lua更小。
Micro Python

人生苦短，继续用 Python。
Espruino

Javascript 凭借 NodeJs 入侵服务器攻势正猛，同时抢滩登陆嵌入式。

（作者：tangram 链接：https://www.zhihu.com/question/27835930/answer/41125908）

后文我们将选择一门编程语言进行演示。

4、基本的MQTT交互功能演示

从Galileo上发送消息给订阅者们(这里是我的安卓手机)：

手机收到了：

天气预报小示例

每小时从百度API获取一次天气，如果下雨，就向手机推送信息提醒带伞或者控制小灯来显示天气情况（绿色——晴天；红色——下雨；蓝色——阴天）。

因为平时喜欢使用shell脚本编程，这里用curl来调用百度API

从百度API上随便找一个免费的天气服务，记下自己的apikey，下面有详细的调用方法，这里用curl调用。查询天气脚本内容如下：

#/bin/sh

curl --get -s --include 'http://apis.baidu.com/apistore/weatherservice/weather?citypinyin=nanjing' -H 'apikey:你的APIKEY' |grep -q "u96e8" && /usr/bin/mosquitto_pub -t galileo -m "It was going to rain!" -h broker.hivemq.com

增加执行权限并添加计划任务。

效果就是每小时获取南京的天气，如果有雨，就向订阅者发送信息。

|、&&、||操作符比较有意思，有兴趣的可以看看。
注意-s 和 -q选项哟。“u96e8”是unicode”雨“的意思

5、下一步计划

5.1 完善“使用mqtt协议控制台灯”

官方提供了三种IDE集成开发环境：

Intel® XDK IoT Edition(JavaScript/Node.js)
Intel® System Studio IoT Edition(C/C++/Java)
Arduino

两种控制IO接口的库：

下一步将演示使用Intel XDK IoT Editon, 通过node.js和MQTT broker平台PubNub搭建响应端，通过手机控制台灯开关，以及读取传感器数值。

5.2 使用wyliodrin

之前使用Udoo Neo的时候看到这个项目，很不错，烧录程序、编程可以摆脱数据线的束缚了，基本完成了，有些问题待解决，近期分享出来。

5.3 编译Yocto镜像

之前一段时间在折腾这个，但是遇到了许多问题，下面将会把这个搞定，不然很多事情做不了。

6、拓展阅读

非常棒的MQTT协议入门与理解，这个博客真的非常棒，感谢博主的分享！

https://software.intel.com/en-us/blogs/2015/02/20/building-and-running-mosquitto-mqtt-on-intel-edison

https://communities.intel.com/thread/64058

https://software.intel.com/en-us/iot/hardware/devkit

官方提供了三种IDE集成开发环境：

Intel® XDK IoT Edition(JavaScript*/Node.js)
Intel® System Studio IoT Edition(C/C++/Java)
Arduino

两种控制IO接口的库：

密码要求比较高，至少8位，包含大小写字母、特殊字符各一