【摘要】近年來隨著信息數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使得數(shù)字經(jīng)濟(jì)掀起了很高的的浪潮。人工智能，虛擬現(xiàn)實，物聯(lián)網(wǎng)，車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)也相繼行駛在了信息高速路上。能源的消耗也越來越備受人們的關(guān)注，因此節(jié)能減排勢在必行，本文介紹一種使用IBM公司的MQTT協(xié)議制作的遠(yuǎn)程路燈控制系統(tǒng)并進(jìn)行設(shè)計，經(jīng)過初步實驗與設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)手機(jī)對路燈進(jìn)行實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)控制，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

1.系統(tǒng)設(shè)計

整個系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)想如圖一所示，遠(yuǎn)程路燈控制系統(tǒng)主要由MQTT協(xié)議手機(jī)客戶端，WiFi無線收發(fā)路由器，Mosquitto MQTT服務(wù)器，安信可推出的ESP8266-12F WiFi模組，繼電器控制模組以及路燈組成。當(dāng)手機(jī)客戶端向服務(wù)器發(fā)布主題為/mqtt/led，消息為LED=1并且ESP8266組成的MQTT客戶端訂閱主題為/mqtt/led的時候，服務(wù)器通過無線路由器向ESP8266模組推送LED=1的消息，ESP8266模組發(fā)出指令使繼電器吸合從而打開路燈，當(dāng)手機(jī)客戶端發(fā)布主題為/mqtt/led消息內(nèi)容為LED=0的時候，ESP8266模組接受到消息后經(jīng)過處理發(fā)出指令使繼電器釋放從而關(guān)閉路燈，以這樣的方式實現(xiàn)對路燈高效方便的控制管理。

2.MQTT協(xié)議及MQTT服務(wù)器搭建

MQTT協(xié)議是IBM公司推出的一種可以以TCP/IP為基礎(chǔ)的輕量級，低速率的傳輸協(xié)議，此協(xié)議可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上運(yùn)行起來，不用再部署新的網(wǎng)絡(luò)就能使用，在物聯(lián)網(wǎng)中大多數(shù)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都非常小，而且大多數(shù)的終端嵌入式設(shè)備的運(yùn)算處理能力非常有限網(wǎng)絡(luò)吞吐量等性能都不是很可靠，低速率的MQTT協(xié)議很適合來做數(shù)據(jù)傳送，MQTT協(xié)議實現(xiàn)流量開最小化，最小只有兩個字節(jié)，降低了流量的消耗。MQTT協(xié)議具有三種質(zhì)量的消息發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)即：只有一次，至少一次，至多一次的QOS質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)適合在不同的場合下使用。關(guān)于MQTT服務(wù)器的種類也有許多例如EMQ百萬級的開源服務(wù)器，apache-apollo MQTT服務(wù)器以及mosquitto服務(wù)器等，為了簡便實用本實驗采用mosquitto輕量級MQTT服務(wù)器。首先在Eclipse官方網(wǎng)站上下載moquitto安裝包，下載完畢后雙擊mosquitto的exe可執(zhí)行文件根據(jù)提示點擊下一步直到安裝完成，然后將安裝包里面的pthreadVC2.dll文件復(fù)制粘貼到mosquitto的安裝目錄下面，最后將安裝的SSL下的兩個文件libeay32.dll與ssleay32.dll復(fù)制下來粘貼到mosquitto 安裝目錄下，這樣就完成了MQTT服務(wù)器的安裝。

3.ESP8266WiFi模組及MQTT客戶端的搭建

ESP8266是一款物美價廉的Wi-Fi芯片，集成Tensilica L106 鉆石系列的32 位處理器和片上SRAM，多達(dá)17 個GPIO口，并擁有IIC、IIS、UART、PWM、IR遙控等片上資源。還有一個重要的宏定義——CFG_HOLDER，因為這個MQTT示例在ESP8266運(yùn)行過一次后會把這些信息保存到FLASH中，如果要繼續(xù)修改這些信息，記得要修改CFG_HOLDER這個宏定義，改成另一個數(shù)值即可。不修改CFG_HOLDER的話可能會發(fā)覺明明用戶名和密碼都正確但是就是連接不上去。根據(jù)上面分析，下面我們就可以修改示例代碼：1.把STA_SSID和STA_PASS修改為自己的WiFI名和密碼;2.修改MQTT_USER和MQTT_PASS為對應(yīng)的MQTT服務(wù)器的用戶名和密碼，3.修改MQTT_HOST和MQTT_PORT為MQTT服務(wù)器IP和PORT，目前是使用本地的MQTT服務(wù)器，所以是修改為自己電腦的IP和1883端口，PORT是整型值;4.根據(jù)MQTT服務(wù)器的協(xié)議不同，可能需要使用MQTT v3.1.1版本，所以把PROTOCOL_NAMEv31注釋掉，使用PROTOCOL_NAMEv311。源碼的PROTOCOL_NAMEv311前面沒有#define，自己加上就行。5.修改CFG_HOLDER，以讓這些配置生效，直接給原來CFG_HOLDER定義的數(shù)值加1即可。6.修改訂閱主題為/mqtt/led，將函數(shù)回調(diào)部分程序修改成當(dāng)接收到消息內(nèi)容為LED=1時GPIO4輸出低電平，當(dāng)接收到消息內(nèi)容為LED=0時GPIO4輸出高電平。最后進(jìn)行編譯下載：編譯，查看Console窗口，如果沒有報錯并且生成了bin文件，說明代碼已經(jīng)編譯成功。另外要注意，ESP8266 SDK v2.0版本生成的eagle.irom0text.bin燒寫起始地址是0x10000，而之前的版本燒寫地址是0x40000;eagle.flash.bin還是0x00000。由于本實驗使用的是4MB Flash的ESP8266，所以也建議確定手頭的ESP8266是不是4MB Flash（即32Mbit Flash，注意單位！4MB=32Mbit，F(xiàn)lash一般是以bit計算?。?/p>

4.系統(tǒng)整體測試

完成了MQTT服務(wù)器安裝以及搭建好ESP8266客戶端后，將服務(wù)器開啟運(yùn)行，ESP8266WiFi模組與繼電器模組連接起來，再將繼電器模組與燈具連接上，打開ESP8266的電源開關(guān)，開啟無線路由器，這時候ESP8266會通過無線路由器連接上MQTT服務(wù)器，打開手機(jī)上的MQTT Client軟件，輸入無線路由器的密碼，以及MQTT服務(wù)器的ip地址端口號點擊連接，這樣手機(jī)端就與MQTT服務(wù)器建立了連接。在手機(jī)端的主題欄目輸入/mqtt/led，消息欄目輸入LED=1，點擊發(fā)送這時候繼電器吸和燈亮，反之在消息欄目輸入LED=0，點擊發(fā)送這時候繼電器釋放燈滅，系統(tǒng)測試完成。

結(jié)束語

手機(jī)移動終端對路燈設(shè)備的控制非常方便只要有網(wǎng)絡(luò)的地方就可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，能提高對路燈的管理效率，也有實現(xiàn)節(jié)約電能的目的，具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：謝祥兵，1991年2月，男，漢，籍貫：重慶市江津區(qū)，職稱：助理實驗師，學(xué)歷：本科單位：重慶師范大學(xué)涉外商貿(mào)學(xué)院教務(wù)處實踐教學(xué)管理科，研究方向為電子科學(xué)與技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)，單片機(jī)應(yīng)用與開發(fā)。