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6. Reproductor en la Nube con @MQTT

Se recomienda realizar primero el proyecto 5. Sistema de Llamada en la Nube con @MQTT para completar la instalación de algunos módulos y la configuración de la plataforma HiveMQ.

En este proyecto, el Pico W actuará como un suscriptor y recibirá el nombre de la canción en el tema correspondiente. Si el nombre de la canción ya está en el código, el Pico W hará que el zumbador reproduzca la canción.

1. Componentes Requeridos

Para este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

Es conveniente adquirir el kit completo; aquí tienes el enlace:

Nombre

ELEMENTOS EN ESTE KIT

ENLACE

Kit Kepler

450+

Kepler Ultimate Kit

También puedes comprarlos por separado a través de los enlaces a continuación.

N.º

COMPONENTE

CANTIDAD

ENLACE

1

Conociendo el Pico W

1

COMPRAR

2

Cable Micro USB

1

3

Protoboard

1

COMPRAR

4

Cables de Puente (Jumpers)

Varios

COMPRAR

5

Transistor

1(S8050)

COMPRAR

6

Resistor

1(1KΩ)

COMPRAR

7

Zumbador Pasivo Buzzer

1

COMPRAR

8

Módulo Cargador Li-po

1

9

Batería 18650

1

10

Portapilas

1

2. Construcción del Circuito

El kit incluye dos zumbadores; utilizaremos el zumbador pasivo (el que tiene el PCB expuesto en la parte posterior). El zumbador necesita un transistor para funcionar; aquí usamos el S8050.

Advertencia

Asegúrate de que el Módulo de Carga Li-po esté conectado como se muestra en el diagrama. De lo contrario, un cortocircuito podría dañar tu batería y el circuito.

../../_images/6.mqtt_sub_bb.png

3. Ejecución del Código

  1. Sube el archivo play_music.py en la ruta kepler-kit-main/iot a la Raspberry Pi Pico W.

    ../../_images/mqtt-A-1.png

  2. Abre el archivo 6_mqtt_subscribe_music.py en la ruta kepler-kit-main/iot y haz clic en el botón Run current script o presiona F5 para ejecutarlo.

    ../../_images/6_cloud_player.png

    Nota

    Antes de ejecutar el código, asegúrate de tener los scripts do_connect.py y secrets.py en tu Pico W. Si no, consulta 1. Acceso a la Red para crearlos.

  3. Abre HiveMQ Web Client en tu navegador, llena el Tema (Topic) como SunFounder MQTT Music y coloca el nombre de la canción en el Mensaje. Al hacer clic en el botón Publish, el zumbador conectado al Pico W reproducirá la canción correspondiente.

    Nota

    Las canciones incluidas en play_music.py son nokia, starwars, nevergonnagiveyouup, gameofthrone, songofstorms, zeldatheme, harrypotter.

    ../../_images/mqtt-5.png

  4. Si deseas que este script se ejecute al inicio, puedes guardarlo en la Raspberry Pi Pico W como main.py.

¿Cómo funciona?

Para facilitar la comprensión, separamos el código de MQTT del resto. Así obtienes el siguiente código, que implementa la funcionalidad básica de suscripciones MQTT en tres puntos clave.

import time
from umqtt.simple import MQTTClient

from do_connect import *
do_connect()

mqtt_server = 'broker.hivemq.com'
client_id = 'Jimmy'

# para suscribirse al mensaje
topic = b'SunFounder MQTT Music'

def callback(topic, message):
    print("New message on topic {}".format(topic.decode('utf-8')))
    message = message.decode('utf-8')
    print(message)

try:
    client = MQTTClient(client_id, mqtt_server, keepalive=60)
    client.set_callback(callback)
    client.connect()
    print('Connected to %s MQTT Broker'%(mqtt_server))
except OSError as e:
    print('Failed to connect to MQTT Broker. Reconnecting...')
    time.sleep(5)
    machine.reset()

while True:
    client.subscribe(topic)
    time.sleep(1)

Al conectarse al broker MQTT, llamamos a la función client.set_callback(callback), que sirve como callback para los mensajes de suscripción recibidos.

try:
    client = MQTTClient(client_id, mqtt_server, keepalive=60)
    client.set_callback(callback)
    client.connect()
    print('Connected to %s MQTT Broker'%(mqtt_server))
except OSError as e:
    print('Failed to connect to MQTT Broker. Reconnecting...')
    time.sleep(5)
    machine.reset()

Luego, la función de callback imprime el mensaje del tema que se recibió. MQTT es un protocolo binario, donde los elementos de control son bytes binarios y no cadenas de texto, por lo que estos mensajes deben decodificarse con message.decode('utf-8').

def callback(topic, message):
    print("New message on topic {}".format(topic.decode('utf-8')))
    message = message.decode('utf-8')
    print(message)

Usa un bucle While True para obtener mensajes bajo este tema a intervalos regulares.

while True:
    client.subscribe(topic)
    time.sleep(1)

A continuación, se reproducirá la música. Esta función está en el script play_music.py, que consta de tres partes principales.

  • Tone: Simula un tono específico basado en la frecuencia fundamental Piano key frequencies, utilizada para reproducirlo.

    NOTE_B0 =  31
NOTE_C1 =  33
...
NOTE_DS8 = 4978
REST =      0

  • Score: Edita la música en un formato que el programa puede usar. Estas partituras son de compartición gratuita de Robson Couto, también puedes añadir tu música favorita en el siguiente formato.

# notas de la melodía seguidas de la duración.
# un 4 significa una negra, un 8 una corchea, 16 una semicorchea, etc.
# !!los números negativos representan notas punteadas,
# así que -4 significa una negra con puntillo!!
song = {
    "nokia":[NOTE_E5, 8, NOTE_D5, 8, NOTE_FS4, 4, NOTE_GS4, 4, NOTE_CS5, 8, NOTE_B4, 8, NOTE_D4, 4,
                NOTE_E4, 4,NOTE_B4, 8, NOTE_A4, 8, NOTE_CS4, 4, NOTE_E4, 4, NOTE_A4, 2],
    "starwars":[,,,],
    "nevergonnagiveyouup":[,,,],
    "gameofthrone":[,,,],
    "songofstorms":[,,,],
    "zeldatheme":[,,,],
    "harrypotter":[,,,],
}

  • Play: Esta parte es básicamente la misma que 3.2 Tono Personalizado, pero ligeramente optimizada para adaptarse a la partitura anterior.

import time
import machine

# cambia esto para hacer la canción más lenta o rápida
tempo = 220

# esto calcula la duración de una redonda en ms
wholenote = (60000 * 4) / tempo

def tone(pin,frequency,duration):
    if frequency is 0:
        pass
    else:
        pin.freq(frequency)
        pin.duty_u16(30000)
    time.sleep_ms(duration)
    pin.duty_u16(0)

def noTone(pin):
    tone(pin,0,100)

def play(pin,melody):

    # itera sobre las notas de la melodía.
    # Recuerda, el array es el doble de las notas (notas + duraciones)
    for thisNote in range(0,len(melody),2):
        # calcula la duración de cada nota
        divider = melody[thisNote+1]
        if divider > 0:
            noteDuration = wholenote/divider
        elif divider < 0:
            noteDuration = wholenote/-(divider)
            noteDuration *= 1.5

        # solo tocamos la nota durante el 90% de la duración, dejando el 10% como pausa
        tone(pin,melody[thisNote],int(noteDuration*0.9))

        # espera la duración especificada antes de reproducir la siguiente nota.
        time.sleep_ms(int(noteDuration))

        # detiene la generación de la onda antes de la siguiente nota.
        noTone(pin)

Regresa a la función principal y permite que MQTT active la reproducción de música. En la función de callback, determina si el mensaje enviado es el nombre de una canción incluida. Si es así, asigna el nombre de la canción a la variable melody y establece play_flag en True.

def callback(topic, message):
    print("New message on topic {}".format(topic.decode('utf-8')))
    message = message.decode('utf-8')
    print(message)
    if message in song.keys():
        global melody,play_flag
        melody = song[message]
        play_flag = True

En el bucle principal, si play_flag es True, reproduce melody.

while True:
    client.subscribe(topic)
    time.sleep(1)
    if play_flag is True:
        play(buzzer,melody)
        play_flag = False