Raspberry Pi: Controle GPIO com MQTT

Raspberry Pi: Controle GPIO com MQTT

Mosquitto

O Mosquitto é um broker MQTT que implementa o modelo publilsher/subscriber, o qual pode ser instalado diretamente no Raspberry Pi.

Instalação do Mosquitto no Raspberry Pi

sudo apt update
sudo apt install mosquitto
sudo apt install mosquitto-clients

Depois de instalado o Mosquito é automaticamente iniciado, assim como é iniciado a cada reboot. Para verificar se está rodando, pode utilizar o comando:

ps -aux|grep mosquitto

Parar, iniciar ou reiniciar Mosquitto:

service mosquitto stop
service mosquitto start
service mosquitto restart

Configuração do Mosquitto para acesso por máquinas remotas

Nas versões do Mosquitto 2.0 e superiores deve-se configurar o modo autenticação para os clientes de conectarem ao broker . Caso contrário, somente terão acesso os clientes rodando na máquina local (localhost). Isso pode ser verificado rodando o Mosquitto para mostrar os log da operação com o comando:

mosquitto -v 

Exemplo de saída:

pi@raspberrypi:~ $ mosquitto -v
1645204154: mosquitto version 2.0.11 starting
1645204154: Using default config.
1645204154: Starting in local only mode. Connections will only  be possible from clients running on this machine.
1645204154: Create a configuration file which defines a listener to allow remote access.

Para habilitar acesso remoto e sem autenticação, deve-se criar um arquivo de configuração contendo as opções:

listener 1883
allow_anonymous true

Este arquivo deve ter a extensão .conf e deve ser posicionado no diretório:

 /etc/mosquitto/conf.d

Depois deve-se iniciar o mosquito utilizando o parâmetro -c, por exemplo:

mosquitto -v -c /etc/mosquitto/conf.d/conf_local.conf

Clientes MQTT Python

Para utilizar clientes MQTT com Python é necessário utilizar a biblioteca Paho MQTT Python Client .

Instalação do Cliente Paho MQTT

sudo pip install paho-mqtt

A principal entidade da biblioteca é a classe que provê acesso as funções para publicar mensagens e subscrever tópicos em um broker MQTT.

Publicação de mensagens

Exemplo de código para publicar mensagens em um broker :

import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
import paho.mqtt.client as mqtt
broker="192.168.1.19" 
print("creating new instance")
client = mqtt.Client("c1")
print("connecting to broker")
client.connect(broker)
print("Publishing message to topic","teste")
client.publish("teste","m1")

Testar a publicação utilizando um cliente via terminal para subscrever o tópico:

mosquitto_sub -t teste

Subscrição de mensagens

O código exemplo abaixo descreve os procedimentos para subscrever mensagens em um broker . Neste código temos uma função callback, com diversos parâmetros, que é chamada quando o cliente recebe uma mensagem.

import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
import paho.mqtt.client as mqtt
broker="192.168.1.19" 
print("creating new instance")
client = mqtt.Client("c1")
print("connecting to broker")
client.connect(broker)
print("Subscribing to topic","teste")
client.subscribe("teste")

def on_message(client, userdata, message):
    print("message received " ,str(message.payload.decode("utf-8")))
    print("message topic=",message.topic)
    print("message qos=",message.qos)
    print("message retain flag=",message.retain)

client.on_message=on_message

client.loop_start()

#time.sleep(4) # wait
#client.loop_stop() #stop the loop

E exemplo acima deixa o cliente rodando em loop, caso necessário deve-se parar o loop após um tempo.

Testar a publicação utilizando um cliente via terminal para publicar no tópico:

mosquitto_pub -t teste -m m1

Controle GPIO com Python e utilização do protocolo MQTT

Para controlar as portas GPIO do Raspberry Pi através do protocolo MQTT também é necessário utilizar a biblioteca Paho MQTT Python Client .

Publicar o estado de uma porta GPIO

Para publicar o valor de um pino em um broker MQTT é necessário definir o nome do tópico, por exemplo:

• pi/GPIO/numero_porta

import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(26,  GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
import paho.mqtt.client as mqtt
broker="192.168.1.19" 
client = mqtt.Client("c1")
client.connect(broker)
print("Publishing message to topic","GPIO/26")
client.publish("GPIO/26",GPIO.input(26))

Subscrever um tópico para controlar uma porta GPIO

Programa exemplo para subscrever um tópico e controlar uma porta GPIO.

Subscreve o tópico:

• GPIO/control/#

Aceitando qualquer número de porta GPIO.

O programa realiza a separação (split) de cada sub-tópico e utiliza para acionar a porta especificada.

import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(20, GPIO.OUT)
GPIO.setup(21, GPIO.OUT)
import paho.mqtt.client as mqtt
broker="192.168.1.19" 
client = mqtt.Client("c1")
client.connect(broker)
print("Subscribing to topic","GPIO/control/21")
client.subscribe("GPIO/control/#")

def on_message(client, userdata, message):
    msg=str(message.payload.decode("utf-8"))
    top=str(message.topic)
    sub_top=top.split(sep="/")
    print("message received " ,msg)
    print("message topic=",top)
    print("message sub topics=",sub_top)
    print("message GPIO=",sub_top[2])
    GPIO.output(int(sub_top[2]), int(msg))

client.on_message=on_message
client.loop_start()

Referências

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Evandro.cantu (discussão) 10h54min de 22 de fevereiro de 2022 (-03)

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