ESP8266 в качестве MQTT брокера для мобильного приложения


6bc00f9c8df24dcdb0f9798999960df8.jpg Как говорится, лень — двигатель прогресса. Для облегчения жизни сейчас делаю себе небольшое устройство в виде модуля ESP8266 и преобразователя RS485 для связи с датчиками-газоанализаторами по протоколу Modbus. В производстве постоянно возникает необходимость подключаться к приборам для выполнения различного рода диагностики по 485 интерфейсу, но каждый раз тащить с собой ноутбук неудобно, а вот мобильный телефон всегда в кармане.

В процессе разработки получилась библиотека, которая позволяет подключаться напрямую с телефона к модулю и обмениваться данными через приложение MQTT клиента. Возможно кому-то такое решение тоже пригодится, ведь отпадает необходимость иметь сторонний MQTT брокер (будь то локальный брокер на Raspberry или брокер в интернете) и подключение к интернету, что в моем случае самое главное.

Приложение для телефона

В качестве приложения я выбрал IoTmanager. Основная фича — это очень гибкая настройка виджетов с помощью HTML5+CSS, все настройки производятся в устройствах, а не в приложении. Топики отправляются в JSON формате и содержат в себе имена заголовков, значения и стили отображения. Возможно кому-то это будет неудобно, но мне такой подход понравился.
Приложение может работать на двух MQTT библиотеках: Paho.js и MQTT.js. С ходу у меня получилось установить WebSocket соединение через библиотеку Paho, на ней я и остался работать. Если выбрать в настройках MQTT, соединения не происходит, подозреваю, что нужно поковырять библиотеку WebSocketServer.

Я долго презирал Arduino, но все же сдался

Не хочу разводить дискуссию по поводу выбора среды, просто скажу, что для меня важную роль в выборе Arduino IDE для написания прошивки ESP8266 сыграло наличие тонны готовых библиотек и документации. Все просто и быстро, благо проект обещает быть не сложным.

Оффтопик
Хотите верьте, хотите нет, но в нашей стране даже ракеты улетают в космос с микроконтроллерами, запрограммированными в среде Arduino. Решающую роль очень часто играет скорость разработки — подключил готовые библиотеки и в путь.

Open Source наше все

Репозиторий на GitHub. Библиотека пока сыровата, в некоторых случаях настройки виджетов вызывают реконнект IoTmanager«a, причину которого я найти пока не могу, возможно совместная разработка пойдет быстрее.

Проект содержит в себе две реализации библиотеки:
MQTTbroker.h это попытка реализовать реальный брокер с контролем подписок. Т.е когда приходит сообщение в топик, брокер проходит по всем клиентам и их подпискам и ищет совпадения (в том числе по маскам /+/) и рассылает сообщения только тем, у кого подписки соответствуют имени топика, не забывая про самого себя.
MQTTbroker_lite.h работает немного быстрее за счет того, что в ней отсутствует автоматическая логика обработки подписок. Все приходящие сообщения перенаправляются в callback функцию основной программе, а там уже, если надо, обрабатываем их сами. Для конкретно моего случая нужна именно такая реализация: одно устройство — один подключаемый клиент, я знаю на что он подписан и чего от меня ждет.

Пример работы

98e322ff89214dcaa9223c99325290ed.PNGc1689ddabea040ef8a9cb645715c4c1a.PNG Берем любой модуль с ESP8266 (у меня это NodeMcu) и загружаем в него скетч примера из библиотеки. Порт для отладки в инструментах Arduino IDE предлагаю отключить, иначе библиотека будет слать кучу отладочных сообщений, потом на них посмотрите. Открываем последовательный порт и наблюдаем IP адрес.

На телефоне подключаемся к созданной Wi-Fi точке доступа. В приложении IoTmanager заходим в настройки подключения: выбираем движок PAHO, вбиваем IP адрес модуля, 80 порт, префикс топиков /IoTmanager и чуть ниже отключаем SSL/TLS.

Жмем на спидометр в углу, после небольшой задержки должно подключиться и отобразить переключатели. Если не подключается, попробуйте убить и заново запустить приложение. На первом переключателе у меня настроен светодиод (см.видео).

Иногда возникает задержка при подключении. Как я думаю, это связано с тем, что IoTmanager выдает все начальные сообщения за один раз, ESP немного подвисает, обрабатывая их, а дальше уже работает без тормозов.

Короткое описание

Обе части библиотеки очень похожи, приведу описание версии _lite:

typedef void(*callback_t)(uint8_t num, Events_t event , String topic_name, uint8_t * payload, uint8_t length_payload); //функция callback'a должна иметь такой вид

MQTTbroker_lite(WebSocketsServer * webSocket); //конструктору класса передаем указатель на WebSocket
void setCallback(callback_t cb); //установка функции callback'a
void begin(void); //начальная инициализация (обнуление массивов)
void parsing(uint8_t num, uint8_t * payload, uint8_t length); //парсинг пришедшего в WS сообщения
void publish(uint8_t num, String topic, uint8_t* payload, uint8_t length); //публикация сообщения клиенту num
void disconnect(uint8_t num); //отключение клиента
bool clientIsConnected(uint8_t num); //проверка клиента на соединение 

Видео демонстрация

Спасибо за внимание. Присоединяйтесь к разработке, библиотека еще сыровата.
За помощью можно обращаться в Telegram oWart

Ссылки:

1. Проект на GitHub
2. Описание виджетов IoTmanager
3. Спецификация протокола MQTT v. 3.1.1

Комментарии (0)

© Habrahabr.ru