如果說Java和C#哪個是最好的開發語言，無疑會挑起程式設計師之間的相互怒懟，那如果說JavaScript是動態性最好的語言，相信大家都不會有太大的爭議。隨著越來越多的硬體平臺和開發板開始支援JavaScript，JavaScript在硬體端以及物聯網領域有了新的機會。

IoT應用開發的資料鏈路

圖1是一個智慧家居物聯平臺的資料鏈路。

圖1 智慧家居物聯平臺的資料鏈路

一般來說，可以把IoT應用分為如圖所示的四層。

• client層：指的是IoT裝置，可以是冰箱、空調，也可以是一些溫溼度感測器。
• gateway層：大多數場景中gateway是家裡的WiFi路由器，也有小部分是基於Zigbee或藍芽的閘道器裝置。智慧生活場景中的gateway數量相對於工業領域要少很多，在工業領域存在大量的邊緣計算放在gateway層進行處理（霧計算）。
• cloud雲層：這裡是集中處理業務的地方。
• 應用層：這一層是直接與使用者打交道的地方，可以是通過電腦的Web瀏覽器、手機App，也可以是有螢幕的智慧裝置的顯示器。隨著語音技術的發展，無屏裝置也可以通過語音互動，作為一個應用存在於物聯網的互動層。

物聯裝置（下文統稱為client），可以是單個裝置或多個裝置組成的應用場景。比如冰箱把執行的功耗資料、庫存資料、溫度資料採集，通過gateway傳送到cloud層，cloud層收集資料後進行異常判斷，做智慧模式推薦等業務處理後到application層進行展現和互動。使用者可以通過冰箱的裝置資料進行模式選擇，還可以做一些與裝置無關的增值服務，比如聽音樂、買菜等，這就是一個智慧冰箱的資料鏈路。還有些client是成組智慧場景的，比如溫溼度感測器將資料上傳到cloud，經過處理和加工，動態控制家中空調的溫度，調節空氣淨化器的執行模式等。這麼描述好像沒有體現出cloud層的作用，那如果執行模式是使用者預先配置好的呢？如“當溫度超過25度，請幫我開啟空調”，這些業務都可以通過cloud層進行處理。

client層的連線方式有WiFi、Bluetooth、Zigbee，而MQTT是為了讓物聯網裝置更加互聯互通而出現的應用層資料協議。

MQTT+JavaScript

MQTT是一個長連線的通訊應用層協議，最大的特點是資料精簡、訊息可靠、Publish-Subscribe模式靈活易用。MQTT已經成為IoT傳輸的標準協議，應用非常廣泛。

圖2中Client指的是物聯網裝置。Client通過對Topic的訂閱和釋出資料管理應用中的資料流動，而Broker是MQTT應用中用於管理Topic的角色。Server是物聯網應用中的服務端，用於處理業務邏輯。

圖2 MQTT的資料鏈路圖

MQTT被廣泛使用的一個重要的原因是MQTT的生態非常完善，同時也支援JavaScript。因此圖2所示的所有鏈路和模組，都可以通過JavaScript實現。

圖3 JavaScript在MQTT架構中常用的架構

JavaScript在MQTT架構中常用的框架

mosca（https://github.com/mcollina/mosca）
mosca是一個用JavaScript實現的MQTT Broker。不僅如此，mosca還增加了對資料庫，如Redis、MongoDB的支援，用來實現訊息資料的儲存。

MQTT.js（https://github.com/mqttjs/MQTT.js）
MQTT.js是官網推薦的JavaScript實現的Client端。

KOA和Express
這兩者都是非常主流的Node版本的Server，簡單易用。

實戰物聯網應用

這節我們運用之前介紹的框架，自己動手完成一個簡單的物聯網應用。應用場景如圖4所示，溫度感測器用於接收溫度，並把文件通過MQTT傳送到Server端，在Server端進行業務處理，根據溫度計算出穿衣提示，通過MQTT把資料傳送到特定的Topic，App訂閱Topic獲取資料後進行展現。

圖4 “穿衣提示”業務場景框架

Broker端的實現

Broker端使用mosca，參考網頁https://github.com/mcollina/mosca。

安裝mosca。

nmp install mosca --save

啟動mosca。這裡需要注意，如果本地沒有配置MongoDB，則需要把ascoltatore中的內容全部註釋掉。

var mosca = require('mosca');

var ascoltatore = {
 //using ascoltatore
 // type: 'mongo',// url: 'mongodb://localhost:27017/mqtt',// pubsubCollection: 'ascoltatori',// mongo: {}
};

var settings = {
 port: 1883,backend: ascoltatore
};

var server = new mosca.Server(settings);

server.on('clientConnected',function(client) {
  console.log('client connected',client.id);
});

// fired when a message is received
server.on('published',function(packet,client) {
 console.log('Published',packet.payload); //{"clientId":"mqttjs_02fea7b4","topic":"/tips"}
 // console.log('>>>packet',packet); //{"clientId":"mqttjs_02fea7b4","topic":"/tips"}
});

server.on('ready',setup);

// fired when the mqtt server is ready
function setup() {
 console.log('Mosca server is up and running');
}

程式碼完成後，啟動檔案，本地的一個Broker就跑在localhost的1883埠上了。

Client端的溫度感測器實現

Client使用MQTT.js實現，參考網頁https://github.com/mqttjs/MQTT.js

安裝

npm install mqtt --save

啟動

var mqtt = require('mqtt');
var client = mqtt.connect('mqtt://localhost:1883');

client.on('connect',function () {
  console.log('>>> connected')
  // client.subscribe('/tips')
  setInterval(
    ()=>{client.publish('/temperature','30');},3000
  );

})

client.on('message',function (topic,message) {
 // message is Buffer
 console.log(message.toString())
})

// client.end();

執行Node index後Client就啟動了，可以看到在MQTT.connect方法中連線了上一節中啟動的Broker地址，連線成功後，Client會輸出日誌，“>>> connected”，Broker的控制檯也會輸出Client的連線資訊。

這裡模擬了溫度感測器，定時3秒向/temperature的Topic中傳送溫度資料。

本節的溫度器可以在電腦中使用Node方式執行，也可以執行在支援JavaScript的開發板中，如RUFF、NodeMCU、Raspberry Pi，並且可以使用真實的感測器。

Server的實現

Server使用MQTT.js訂閱Client傳送到/temperature Topic的資料進行處理，把處理後的資料轉譯成JSON傳送到另一業務主題/tips中。

實現程式碼如下：

'use strict'

const mqtt = require('mqtt');
var client = mqtt.connect('mqtt://localhost:1883');

client.on('connect',function () {
  console.log('>>> connected');
  client.subscribe('/temperature');
})

client.on('message',message) {
 var temperature = parseInt(message.toString());
 var data = {temperature};

 if (temperature >= 60) {
    data.tips = "熱... 500伺服器故障";
 }
 else if (temperature >= 50) {
    data.tips = "今天天氣非常熱，建議不要穿衣服了";
 }
 else if (temperature >= 40) {
    data.tips = "今天天氣十分的熱，建議穿短袖T恤+短褲";
 }
 else if (temperature >= 30) {
    data.tips = "今天天氣有點的熱，建議穿短袖T恤";
 }
 else if (temperature >= 0) {
    data.tips = "今天天氣正好，可以穿上一件薄衣服";
 }
 else if (temperature >= -10) {
    data.tips = "今天天氣十分寒冷，棉襖可以穿上一件";  
 }
 else {
    data.tips = "今天天氣十分十分寒冷，棉襖可以穿上二件"; 
 }
 client.publish('/tips',JSON.stringify(data));
 // if (temperature+1) {}
 // message is Buffer
 console.log(JSON.stringify(data));
})

App的實現

Demo的App使用KOA啟動一個Web，在Web中展現當前溫度對應的穿衣提示，通過訂閱tips獲取資料。

安裝koa

$ npm install koa

實現程式碼

'use strict'

const Koa = require('koa');
const mqtt = require('mqtt');
const app = new Koa();


var msg = {temperature:"-",tips:""};
// response
app.use(ctx => {
 ctx.body = "當前溫度:" + msg.temperature + "度" + "\n" + '穿衣提示:'+msg.tips + "\n" ;
});

app.listen(3000);

//mqtt
var client = mqtt.connect('mqtt://localhost:1883');

client.on('connect',function () {
  console.log('>>> connected');
  client.subscribe('/tips');
})

client.on('message',message) {
 var data = JSON.parse(message.toString());
 console.log(message.toString()); 
 console.log(data.tips); 
 msg = data;

 // if (temperature+1) {}
 // message is Buffer
 // let str = message.toString();
 // let data = JSON.parse(message);
 // console.log(data.tips);
 // msg = message.toString();
})

Demo小節

本章給出了一個簡單的物聯網業務的業務場景和實現邏輯，其中Client也可以執行在電腦上進行Demo檢視，或是跑在真實物聯裝置或開發版上。如圖5，筆者使用RUFF開發板實現了一次。

完整Demo程式碼已經分享在github中，大家可以輸入URL下載。
https://github.com/coolnameismy/javascript-mqtt-demo-wearingTip

總結

本文和大家交流了物聯網應用的一般資料鏈路、MQTT協議的架構，並基於MQTT實現了一個簡單的物聯網應用。

現在正是前端工程師的大好機會，越來越多的嵌入式裝置都開始支援JavaScript，原因是現在有很多JavaScript引擎可以把JavaScript轉換成各種平臺的底層程式碼，比較有名的有Jerryscript、Duktape等。隨著越來越多的JavaScript工程師進入嵌入式開發的領域，嵌入式應用開發也會出現前後端分離的情況（應用開發或是驅動開發），類似於Web開發的前後端分離。前端關注在應用、創意、資料鏈路、使用者體現上，而後端則關心GPIO、I2C的底層資料介面和驅動，平臺相容性等方向。

到此這篇關於使用JavaScript和MQTT開發物聯網應用示例解析的文章就介紹到這了,更多相關JavaScript和MQTT開發物聯網應用內容請搜尋我們以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援我們！