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5. Comunicación de los datos utilizando MQTT

¿Que es MQTT?

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) es un protocolo de comunicación ligero y de publicación-suscripción que se utiliza comúnmente en aplicaciones de Internet de las cosas (IoT). 

MQTT se basa en un modelo de mensajería de publicación/suscripción, en el que los clientes pueden publicar mensajes en un tema (topic) y otros clientes pueden suscribirse a ese tema para recibir los mensajes. Los temas son cadenas de caracteres que representan un canal de comunicación en particular. Los clientes pueden suscribirse a un tema específico y recibir los mensajes que se publican en ese tema.

MQTT se utiliza comúnmente en aplicaciones IoT debido a su baja sobrecarga y su capacidad para funcionar en redes con ancho de banda limitado y alta latencia. También es compatible con la seguridad a nivel de transporte mediante TLS/SSL, lo que lo hace adecuado para entornos empresariales y de seguridad crítica.

¿Cómo hago un primer ejemplo?


Este código es un ejemplo básico de cómo conectar un dispositivo ESP8266 a un broker MQTT usando la biblioteca PubSubClient de Arduino.

En la función setup(), se inicializan los pines del dispositivo y se configura la conexión Wi-Fi. A continuación, se establece la conexión con el servidor MQTT mediante el método setServer() de la biblioteca PubSubClient. También se establece la función callback() para manejar los mensajes entrantes.

En la función loop(), se verifica si el cliente MQTT está conectado. Si no lo está, se intenta una reconexión llamando a la función reconnect(). Luego, se llama a la función loop() del cliente para procesar los mensajes entrantes y salientes.

Finalmente, en la función loop(), se envía un mensaje al broker MQTT cada dos segundos mediante el método publish() del cliente, y se incrementa el valor de la variable value para que cada mensaje tenga un número de secuencia único.

En resumen, este código muestra cómo establecer una conexión básica entre un dispositivo ESP8266 y un broker MQTT y cómo enviar mensajes a través de la red MQTT.

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// Update these with values suitable for your network.
const char* ssid = "wifi_name";
const char* password = "wifi_password";
const char* mqtt_server = "mqtt.makersupv.com";
#define USER "makersupv"
#define PASS "makersupv"
String TEAM = "t00";
String OUT_TOPIC = "taller/" + TEAM + "/outTopic";
String IN_TOPIC = "taller/" + TEAM + "/inTopic";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
unsigned long lastMsg = 0;
#define MSG_BUFFER_SIZE	(64)
char msg[MSG_BUFFER_SIZE];
int value = 0;

void setup_wifi() {

  delay(10);
  // We start by connecting to a WiFi network
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);

  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  randomSeed(micros());

  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Message arrived [");
  Serial.print(topic);
  Serial.print("] ");
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    Serial.print((char)payload[i]);
  }
  Serial.println();

  // Switch on the LED if an 1 was received as first character
  if ((char)payload[0] == '1') {
    digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW);   // Turn the LED on (Note that LOW is the voltage level
    // but actually the LED is on; this is because
    // it is active low on the ESP-01)
  } else {
    digitalWrite(BUILTIN_LED, HIGH);  // Turn the LED off by making the voltage HIGH
  }

}

void reconnect() {
  // Loop until we're reconnected
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("Attempting MQTT connection...");
    String client_id = "";
    // Attempt to connect
    if (client.connect(client_id.c_str(), USER, PASS)) {
      Serial.println("connected");
      // Once connected, publish an announcement...
      client.publish(OUT_TOPIC.c_str(), "hello world");
      // ... and resubscribe
      client.subscribe(IN_TOPIC.c_str());
    } else {
      Serial.print("failed, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" try again in 5 seconds");
      // Wait 5 seconds before retrying
      delay(5000);
    }
  }
}

void setup() {
  pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);     // Initialize the BUILTIN_LED pin as an output
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  client.setCallback(callback);
}

void loop() {

  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();

  unsigned long now = millis();
  if (now - lastMsg > 2000) {
    lastMsg = now;
    ++value;
    snprintf (msg, MSG_BUFFER_SIZE, "hello world #%ld", value);
    Serial.print("Publish message: ");
    Serial.println(msg);
    client.publish(OUT_TOPIC, msg);
  }
}

Para poder verificar que estaís recibiendo información podeís descargaros una aplicación en vuestro movil como MyMQTT esta disponible para iOS y Android. Con esta aplicación podréis debuggear lo que está suciendo, si recibis mensajes, también si podéis actuar sobre los diferentes componentes.

Ahora te toca a ti, coge el ejemplo del tutorial 4 y combinalo con el ejemplo anterior para poder enviar y recibir datos de los sensores.

Estos son los temas (topics) que debes usar:

Tipo

 Descripción Unidades Topic MQTT
Sensor Lectura sensor temperatura DHT11 ºC taller/tXX/sens/DHT11/temp
Sensor Lectura sensor humedad relativa DHT11 %rh taller/tXX/sens/DHT11/hum
Sensor Lectura sensor luminosidad LDR Volts taller/tXX/sens/LDR
Actuador LED Indicador LED Verde   taller/tXX/leds/verde
Actuador LED Indicador LED Rojo   taller/tXX/leds/rojo

Recuerda cambiar t00 por el número de tu equipo

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