在先前的一篇文章＂利用Snappy Ubuntu來控制piglow燈光＂中，我們已經使用了webserver的方法來控制我們的piglow．在IoT世界裡，MQTT資訊協議也是用得非常多的一種協議．它是一個輕量級的通訊協議．它基於一種訂購(subscribe)及釋出(publish)的機制．用簡單的話說，就像我們的微信公眾號一樣，我們訂購一個公眾號，就可以收到所有從這個公眾號裡發出的訊息．MQTT也是同樣的道理．如果你想聽到一個topic的話語，你可以訂購這個topic．然後所有在這個topic中釋出的訊息，都將被收到．MQTT已經被廣泛應用於各種領域，甚至是一些網路環境不是特別好的環境中．它具有使用資源少，傳輸資料精簡，需要的系統功耗低等特點．

在今天的例程當中，我們將使用MQTT協議來控制我們在樹莓派中的piglow燈光．當然，我們也可以從樹莓派中得到一些釋出的資訊資訊．我們的系統組成如下：

1）Go client

我們首先參閱MQTT的paho客戶端實現．它的這個庫提供了一個使用TCP/Websocket/TLS向MQTT broker進行連線的功能．在我們的設計中，它運行於我們的樹莓派Snappy Ubuntu之中．針對我們的例程，我們的設計非常簡單：

mqtt-piglow.go

package main

import (
  	"fmt"
 	 //import the Paho Go MQTT library
 	 MQTT "git.eclipse.org/gitroot/paho/org.eclipse.paho.mqtt.golang.git"
 	 "os"
  	"time"
)

const TOPIC = "testubuntucore/counter"

//define a function for the default message handler
var f MQTT.MessageHandler = func(client *MQTT.Client, msg MQTT.Message) {
  	fmt.Printf("Recived TOPIC: %s\n", msg.Topic())	
  	fmt.Printf("Received MSG: %s\n", msg.Payload())
	
	s := string(msg.Payload()[:])
	fmt.Printf("check: %t\n",  (s == "on"))	
	
	if ( s == "on" ) {
		fmt.Println("on is received!")
		TurnAllOn()
	} else if ( s == "off" )  {
		fmt.Println("off is received!")
		GlowOff()
	}
}

func main() {
	//create a ClientOptions struct setting the broker address, clientid, turn
	//off trace output and set the default message handler
	opts := MQTT.NewClientOptions().AddBroker("tcp://iot.eclipse.org:1883")

	opts.SetClientID("go-simple")
	opts.SetDefaultPublishHandler(f)
	
	//create and start a client using the above ClientOptions
	c := MQTT.NewClient(opts)
	if token := c.Connect(); token.Wait() && token.Error() != nil {
	 	panic(token.Error())
	}
	
	//subscribe to the topic and request messages to be delivered
	//at a maximum qos of zero, wait for the receipt to confirm the subscription
	if token := c.Subscribe(TOPIC, 0, nil); token.Wait() && token.Error() != nil {
	 	fmt.Println(token.Error())
	 	os.Exit(1)
	}
	
	// Pubish messages to TOPIC at qos 1 and wait for the receipt
	//from the server after sending each message
	i := 0;
	for true {
	 	text := fmt.Sprintf("this is msg #%d! from MQTT piglow", i)
	 	token := c.Publish(TOPIC, 0, false, text)
		token.Wait()
		time.Sleep(5 *time.Second)
		i++;
	}
	
	time.Sleep(3 * time.Second)
	
	//unsubscribe from /go-mqtt/sample
	if token := c.Unsubscribe(TOPIC); token.Wait() && token.Error() != nil {
	 	fmt.Println(token.Error())
		os.Exit(1)
	}
	
	c.Disconnect(250)
}
 

在上面的程式碼中，我們定義了一個TOPIC:

const TOPIC = "testubuntucore/counter"

在我們的程式碼中，我們訂購了這個TOPIC:

	if token := c.Subscribe(TOPIC, 0, nil); token.Wait() && token.Error() != nil {
	 	fmt.Println(token.Error())
	 	os.Exit(1)
	}

每當有任何的訊息釋出在這個TOPIC上時，我們的client就會收到訊息，並在如下的handler中進行處理：

//define a function for the default message handler
var f MQTT.MessageHandler = func(client *MQTT.Client, msg MQTT.Message) {
  	fmt.Printf("Recived TOPIC: %s\n", msg.Topic())	
  	fmt.Printf("Received MSG: %s\n", msg.Payload())
	
	s := string(msg.Payload()[:])
	fmt.Printf("check: %t\n",  (s == "on"))	
	
	if ( s == "on" ) {
		fmt.Println("on is received!")
		TurnAllOn()
	} else if ( s == "off" )  {
		fmt.Println("off is received!")
		GlowOff()
	}
}
 

在我們的應用中，如果我們收到一個字串是"on"，我們就開啟所有的燈；如果我們收到的是＂off＂字串時，我們就關掉所有的燈．

為了能夠在我們其它的client中偵聽到從這個client中發出的任何的訊息，我們有意地在程式中加入如下的程式碼：

	// Pubish messages to TOPIC at qos 1 and wait for the receipt
	//from the server after sending each message
	i := 0;
	for true {
	 	text := fmt.Sprintf("this is msg #%d! from MQTT piglow", i)
	 	token := c.Publish(TOPIC, 0, false, text)
		token.Wait()
		time.Sleep(5 *time.Second)
		i++;
	}

在上面的程式碼中，它麼個５秒就會發出一個訊息．就像一個心跳一樣．如果另外的客戶端也同時訂購了這個訊息，那麼它也會收到類似這樣的資訊：

當然在實際的應用中，我們可以傳送任何我們感興趣的資訊，也可以定義其它的TOPIC進行傳輸．

值得注意的是，我們使用了一個免費的MQTT broker，它來自於eclipse:

	//create a ClientOptions struct setting the broker address, clientid, turn
	//off trace output and set the default message handler
	opts := MQTT.NewClientOptions().AddBroker("tcp://iot.eclipse.org:1883")

我們整個專案的原始碼可以通過如下的方式得到：

$ git clone https://github.com/liu-xiao-guo/mqtt-piglow

我們可以參照＂如何為我們的Snappy Ubuntu應用編譯並打包Snap（2）＂中介紹的那樣來生成我們在樹莓派上所需要的snap檔案並安裝上去．在實際操作中，由於下載包＂golang.org/x/net/websocket＂需要打洞(VPN)才可以下載．目前在樹莓派上還沒有好的辦法來安裝VPN，所有建議大家在desktop的環境中通過VPN的方式下載完整個parts，然後通過scp的方法把所有的檔案都考入到樹莓派中：

$ ls
icon.png  parts  snapcraft.yaml  src
$ scp -r *  [email protected]:/home/ubuntu/apps/docker/1.6.2.004/work/mqtt-piglow

再接著，按照如下的順序來生產最後的snap檔案：

$ snapcraft build
$ snapcraft stage
$ snapcraft snap
$ snapcraft assemble

等我們安裝完我們的應用後，我們一定要使用如下的方法來允許我們的應用來訪問我們的裝置：

$ sudo snappy hw-assign mqtt-piglow.sideload /dev/i2c-1

2）Ubuntu phone client

為了測試我的應用，我設計了一個Ubuntu phone的客戶端．它的原始碼可以在如下的地址找到

$ git clone https://github.com/liu-xiao-guo/mqtt

main.qml

import QtQuick 2.0
import Ubuntu.Components 1.1
import Mqtt 1.0
/*!
    \brief MainView with a Label and Button elements.
*/

MainView {
    // objectName for functional testing purposes (autopilot-qt5)
    objectName: "mainView"

    // Note! applicationName needs to match the "name" field of the click manifest
    applicationName: "mqtt.liu-xiao-guo"

    /*
     This property enables the application to change orientation
     when the device is rotated. The default is false.
    */
    //automaticOrientation: true

    // Removes the old toolbar and enables new features of the new header.
    useDeprecatedToolbar: false

    width: units.gu(60)
    height: units.gu(85)

    Page {
        id: page
        title: i18n.tr("mqtt")

        MQTT {
            id: _MQTT
//            host: "mqtt.thingstud.io"
            host: "iot.eclipse.org"
            port: 1883
            topic: "testubuntucore/counter"
            username: "guest"
            password: "guest"
            onMessageReceived: {;
                _ListModel_Messages.append({"message":message});
            }
            onDisconnected: {
                _MQTT.connect();
            }
        }

        ListModel {
            id: _ListModel_Messages
        }

        Rectangle {
            radius: 5
            color: "#ffffff"
            anchors.fill: _ListView
        }

        ListView {
            id: _ListView
            clip: true
            anchors.fill: parent
            anchors.topMargin: 20
            anchors.leftMargin: 20; anchors.rightMargin: 20
            anchors.bottomMargin: 250 // This changes the things
            highlightMoveDuration: 450
            cacheBuffer: 10000
            model: _ListModel_Messages
            onCountChanged: if(count>1) currentIndex=count-1; else currentIndex = 0;
            delegate: Rectangle {
                height: 60
                width: ListView.view.width
                radius: 5
                Text {
                    anchors.fill: parent
                    anchors.margins: 15
                    color: "#000000"
                    text: model.message
                    wrapMode: Text.WordWrap
                }
                Rectangle {
                    width: parent.width
                    height: 1
                    color: "#f1f1f1"
                    anchors.bottom: parent.bottom
                }
            }
        }

        Rectangle {
            anchors.fill: _TextArea
            color: "#ffffff"
            radius: 5
            anchors.margins: -15
        }

        TextEdit {
            id: _TextArea
            anchors.bottom: control.top
            anchors.bottomMargin: 20
            anchors.leftMargin: 35
            anchors.rightMargin: 35
            anchors.left: parent.left
            anchors.right: parent.right
            height: 140
            font.pixelSize: 50
            Keys.onEnterPressed: _Rectangle_Submit.action();
        }

        Row {
            id: control
            anchors.bottom: parent.bottom
            anchors.bottomMargin: 20
            anchors.horizontalCenter: parent.horizontalCenter
            spacing: 20

            Button {
                id: sendMessage
                text: "Send Message"
                onClicked: {
                    console.log("Going to publish message: " + _TextArea.text)
                    _MQTT.publishMessage(_TextArea.text);
                    _TextArea.text = "";
                    Qt.inputMethod.hide();
                }
            }

            Button {
                id: lighton
                text: "Light on"
                onClicked: {
                    console.log("Light on is clicked")
                    _MQTT.publishMessage("on");
                }
            }

            Button {
                id: lightoff
                text: "Light off"
                onClicked: {
                    console.log("Light off is clicked")
                    _MQTT.publishMessage("off");
                }
            }
        }
    }
}

它的實現非常簡單．

        MQTT {
            id: _MQTT
//            host: "mqtt.thingstud.io"
            host: "iot.eclipse.org"
            port: 1883
            topic: "testubuntucore/counter"
            username: "guest"
            password: "guest"
            onMessageReceived: {;
                _ListModel_Messages.append({"message":message});
            }
            onDisconnected: {
                _MQTT.connect();
            }
        }

在這裡，我們定義了它的host，埠及收到資訊的handler．整個MQTT是一個用C++所寫的backend．整個應用的介面如下

在介面的最上面，我們可以看到來做樹莓派的訊息（上面所說的心跳訊息）．當我們按下＂Light on＂按鈕後，它通MQTT協議，向我們定義的TOPIC釋出一個叫做＂on＂的訊息．樹莓派偵聽到這個訊息後，就會開啟所有的燈（如上圖所示）．當然，我們也可以在螢幕的下角的地方，發動一個＂Hello,the world＂的訊息給我們的樹莓派：

   

那麼在我們的樹莓派中可以使用如下的方法來檢視我們收到的資訊：

$ sudo snappy service mqtt-piglow

從上面我們可以看到我們所傳送的訊息＂Hello, the world"．在實際的應用中，我們傳輸json格式的資料以更加有效地解析資料．