5. @MQTTを使用したクラウド呼び出しシステム¶

Message Queuing Telemetry Transport（MQTT）はシンプルなメッセージングプロトコルです。また、IoT（Internet of Things）の最も一般的なメッセージングプロトコルでもあります。

MQTTプロトコルは、IoTデバイスがデータを転送する方法を定義します。これらはイベント駆動であり、Pub/Subモデルを使用して相互接続されています。送信者（Publisher）と受信者（Subscriber）は、トピックを介して通信します。デバイスが特定のトピックでメッセージを公開すると、そのトピックに登録されたすべてのデバイスがメッセージを受け取ります。

このセクションでは、Pico W、HiveMQ（無料の公開MQTTブローカーサービス）、および4つのボタンを使用してサービスベルシステムを作成します。 4つのボタンはレストランの4つのテーブルを意味し、顧客がボタンを押すとHiveMQでどのテーブルのゲストがサービスが必要かが表示されます。

1. 必要なコンポーネント

このプロジェクトには、以下のコンポーネントが必要です。

全体のキットを購入するのが確かに便利です、リンクはこちら：

名前	このキットに含まれるアイテム	リンク
Kepler Kit	450以上	Kepler Kit

以下のリンクから個別にも購入できます。

SN	コンポーネント	数量	リンク
1	Raspberry Pi Pico W	1	BUY
2	Micro USBケーブル	1
3	ブレッドボード	1	BUY
4	ジャンパーワイヤー	数本	BUY
5	抵抗器	4(10KΩ)	BUY
6	ボタン	4	BUY
7	Li-po充電モジュール	1
8	18650バッテリー	1
9	バッテリーホルダー	1

2. 回路を組み立てる

警告

図に示されているようにLi-po充電モジュールが接続されていることを確認してください。それ以外の場合、短絡が原因でバッテリーや回路が壊れる可能性があります。

3. HiveMQにアクセス

HiveMQは、IoTデバイスへの迅速かつ効率的な信頼性の高いデータ転送を可能にするMQTTブローカーおよびクライアントベースのメッセージングプラットフォームです。

ブラウザで HiveMQ Web Client を開きます。
クライアントをデフォルトの公開プロキシに接続します。
新しいトピックの購読を追加 をクリックします。
フォローしたいトピックを入力し、購読をクリックします。ここで設定するトピックは、他のユーザーからメッセージを受け取らないように、より個別化されるべきです。また、大文字と小文字に注意してください。

4. MQTTモジュールのインストール

プロジェクトを開始する前に、Pico W用のMQTTモジュールをインストールする必要があります。

既に書いた do_connect() をShellで実行してネットワークに接続します。
注釈
- 以下のコマンドをShellに入力し、 Enter を押して実行します。
- もしPico Wに do_connect.py と secrets.py スクリプトがない場合は、 1. ネットワークへのアクセスを参照して作成してください。
from do_connect import * do_connect()
成功したネットワーク接続の後、シェルで mip モジュールをインポートし、MicroPython用の簡易化されたMQTTクライアントである umqtt.simple モジュールを mip でインストールします。
import mip mip.install('umqtt.simple')
インストールが完了したら、 umqtt モジュールがPico Wの /lib/ パスにインストールされていることがわかります。

5. スクリプトを実行する

kepler-kit-main/iot のパス下で 5_mqtt_publish.py ファイルを開きます。
現在のスクリプトを実行する ボタンをクリックするか、F5キーを押して実行します。
再度 HiveMQ Web Client に戻って、ブレッドボード上のボタンのいずれかを押すと、HiveMQ上でメッセージプロンプトが表示されます。
このスクリプトが起動できるようにしたい場合、それをRaspberry Pi Pico Wに main.py として保存できます。

動作の仕組みは？

Raspberry Pi Pico Wは、 1. ネットワークへのアクセスで説明されているように、インターネットに接続する必要があります。このプロジェクトではそのまま使用します。

from do_connect import *
do_connect()

4つのボタンピンを初期化します。

sensor1 = Pin(16, Pin.IN)
sensor2 = Pin(17, Pin.IN)
sensor3 = Pin(18, Pin.IN)
sensor4 = Pin(19, Pin.IN)

MQTTブローカーに接続するために使用する URL と client ID を保存するための2つの変数を作成します。公開ブローカーを使用しているので、 client ID は必須ではありません。

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

MQTTエージェントに接続し、1時間保持します。失敗した場合は、Pico Wをリセットします。

try:
    client = MQTTClient(client_id, mqtt_server, keepalive=3600)
    client.connect()
    print('Connected to %s MQTT Broker'%(mqtt_server))
except OSError as e:
    print('Failed to connect to the MQTT Broker. Reconnecting...')
    time.sleep(5)
    machine.reset()

変数 topic を作成します。これは、購読者がフォローする必要があるトピックです。それは上記の 2. HiveMQに訪れる の ステップ4 で記入したトピックと同じでなければなりません。ちなみに、ここでの b は、MQTTがバイナリベースのプロトコルであるため、文字列をバイトに変換します。

topic = b'SunFounder MQTT Test'

各ボタンに割り込みを設定します。ボタンが押されたら、 topic の下にメッセージが投稿されます。

def press1(pin):
    message = b'button 1 is pressed'
    client.publish(topic, message)
    print(message)

sensor1.irq(trigger=machine.Pin.IRQ_RISING, handler=press1)

UMQTTクライアントAPI