使用Python来做物联网，就是这么简单！

搭建整套物联网系统的方法有很多，最近四处捣鼓，使用python + 阿里云搭建一套最简单的物联系统，可以将单片机上的数据通过阿里云传输到PC端。

一、基本结构

先看架构图

二、设备端接入

物联网终端是用的ESP32，是一款自带蓝牙和Wifi的单片机。利用它可以直接接入互联网，无需其他模块。当然你可以将现在流行的NB-Iot模块来联网，不过需要自己写一下驱动程序。我买的模块是支持micropython开发的，在淘宝上可以搜索到，用起来很方便。有时间我会补上这一块的初步教程。

Micropython是可以在低端硬件上运行的python,可以使用python语言直接操作IO 和MCU的外设比如UART、I2C等，用起来非常方便，不要搭建复杂的开发环境，也不需要学习寄存器配置。作为一个对传统MCU开发非常熟悉的硬件工程师来说，感觉操作起来非常简单。目前Micropython已经支持很多硬件了，应该用比较广泛的STM32部分系列也被支持。Micropython也已经支持很多常用的库，比如蓝牙，telnet，mqtt等。

ESP32 通过wifi 接入互联网，使用mqtt协议接入阿里云，将温度数据上传至阿里云。在云端通过消息订阅可以直接查看温度信息。在PC端使用python调用MQTT协议，接入到阿里云。但是PC端和ESP32在阿里云上是两个不同的设备，需要通过阿里云来转发信息，这样PC就可以拿到ESP32上传的数据了。

ESP32 上的代码如下：

from umqtt.simple import MQTTClient
import usocket as socket
import time
import wifiwifi.connect()#Demo_01
ProductKey = "*********"#使用你自己的
ClientId = "1234|securemode=3,signmethod=hmacsha1|"
DeviceName = "Demo_01"
DeviceSecret = "*******************************"#使用你自己的strBroker = ProductKey + ".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"
Brokerport = 1883user_name = "Demo_01&*********"#使用你自己的
user_password = "**********************************************"#使用你自己的print("clientid:",ClientId,"\n","Broker:",strBroker,"\n","User Name:",user_name,"\n","Password:",user_password,"\n")def connect():client = MQTTClient(client_id = ClientId,server= strBroker,port=Brokerport,user=user_name, password=user_password,keepalive=60) #please make sure keepalive value is not 0client.connect()temperature =25.00while temperature < 30:temperature += 0.5      send_mseg = '{"params": {"IndoorTemperature": %s},"method": "thing.event.property.post"}' % (temperature)client.publish(topic="/sys/*************/Demo_01/thing/event/property/post", msg=send_mseg,qos=1, retain=False)#*号处为product idtime.sleep(3)while True:pass#client.disconnect()

有几点需要说明：
1.代码中的wifi.connect()函数需要自己编写，网上能搜到类似的，也可以打赏私信我所要源码。
2.阿里云物联网平台的接入需要进行三元组认证，会根据一定的规则生成登录名和密码，这个网上信息还是比较全面的。
3.向阿里云物联网平台发布消息的格式一定要按照代码中所写，网上很多代码，但是对这一块的描述都不清楚。

Micropython使用的umqtt.simple库，一定要设置keepalive时间，否则无法连接。这一点我是摸索了好久，最终通过查看库的源码才发现的问题。

三、云端设置

在云端建立一个高级产品，并创建两个设备，以供ESP32 和PC连接。

需要在产品中定义一下功能。

云端和设备端都建立好了之后，可以查看设备运行状态看到数据上传

这是查看数据记录得到的结果

当你看到正确的数据之后，就说明你的成功接入物联网并上传了数据。
接下来就是最重要的部分——设置是使用规则引擎来进行数据转发，将设备demo_01的数据转发到demo_02。这一步的语法很重要，虽然有官网有详细教程，但是当时还是搞了好久才完全正确。

规则查询语句：
SELECT items.IndoorTemperature.value as IndoorTemperature FROM "/sys/use-your-productkey-here/Demo_01/thing/event/property/post" WHERE items.IndoorTemperature.value > 0

四、PC端接入

PC 端使用python模拟MQTT设备登陆阿里云订阅消息就行了，只要装好python很快就可以实现，网上也有很多代码。代码的很大一部分就是在做三元组认证，可以将这部分稍微修改一下来计算ESP32 登陆时所需的
PC端python代码如下：

# coding=utf-8
import datetime
import time
import hmac
import hashlib
import mathtry:import paho.mqtt.client as mqtt
except ImportError:print("MQTT client not find. Please install as follow:")print("pip install paho-mqtt")# 设置连接信息#Demo_02
ProductKey = "*********"#使用你自己的
ClientId = "2234"  # 自定义clientId
DeviceName = "Demo_02"
DeviceSecret ="************************************8**"#使用你自己的# 获取时间戳（当前时间毫秒值）
us = math.modf(time.time())[0]
ms = int(round(us * 1000))
timestamp = str(ms)# 计算密码（签名值）
def calculation_sign(signmethod):data = "".join(("clientId", ClientId, "deviceName", DeviceName,"productKey", ProductKey, "timestamp", timestamp))if "hmacsha1" == signmethod:# ret = hmac.new(bytes(DeviceSecret),#                bytes(data), hashlib.sha1).hexdigest()ret = hmac.new(bytes(DeviceSecret, encoding="utf-8"),bytes(data, encoding="utf-8"),hashlib.sha1).hexdigest()elif "hmacmd5" == signmethod:# ret = hmac.new(bytes(DeviceSecret, encoding="utf-8"),#                bytes(data, encoding="utf-8"), hashlib.md5).hexdigest()ret = hmac.new(bytes(DeviceSecret, encoding="utf-8"),bytes(data, encoding="utf-8"),hashlib.md5).hexdigest()else:raise ValueErrorreturn ret# ======================================================strBroker = ProductKey + ".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"
port = 1883client_id = "".join((ClientId,"|securemode=3",",signmethod=", "hmacsha1",",timestamp=", timestamp,"|"))
username = "".join((DeviceName, "&", ProductKey))
password = calculation_sign("hmacsha1")print("="*60)
print(strBroker)
print("client_id:", client_id)
print("username:", username)
print("password:", password)
print("="*60)# 成功连接后的操作
def on_connect(client, userdata, flags, rc):print("OnConnetc, rc: " + str(rc))# 成功发布消息的操作
def on_publish(client, msg, rc):if rc == 0:print("publish success, msg = " + msg)# 成功订阅消息的操作
def on_subscribe(mqttc, obj, mid, granted_qos):print("Subscribed: " + str(mid) + " " + str(granted_qos))def on_log(mqttc, obj, level, string):print("Log:" + string)def on_message(mqttc, obj, msg):curtime = datetime.datetime.now()strcurtime = curtime.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")print(strcurtime + ": " + msg.topic + " " + str(msg.qos) + " " + str(msg.payload))on_exec(str(msg.payload))def on_exec(strcmd):print("Exec:", strcmd)strExec = strcmdif __name__ == '__main__':mqttc = mqtt.Client(client_id)mqttc.username_pw_set(username, password)mqttc.on_message = on_messagemqttc.on_connect = on_connectmqttc.on_publish = on_publishmqttc.on_subscribe = on_subscribemqttc.on_log = on_logmqttc.connect(strBroker, port, 120)# mqttc.loop_start()time.sleep(1)temperature =27.55mqttc.subscribe("/sys/************/Demo_02/thing/service/property/set", qos=1)  # 换成自己的#send_mseg = '{"pm_25": %s,"area":"%s","time":"%s"}' % (0, 0, datetime.datetime.now())#send_mseg = '{"id": "1234", "version": "1.0","params": {"IndoorTemperature": %s},"method": "thing.event.property.post"}'%(temperature)send_mseg = '{"params": {"IndoorTemperature": %s},"method": "thing.event.property.post"}' % (temperature)print('send_mseg is : ',send_mseg)mqttc.loop_forever()

五、总结

工作之余了解了一下物联网的发展，看到有意思的东西打算学一下，刚好看到了microPython，震惊之余，决心做点小东西玩玩。

这套框架全部使用python实现，比我了解到的绝大多数物联网方案要简单太多，虽然有些开发首先，但是用来实现一些简单设计应该是不成问题的，只要你会python，这套系统可以很快构建。当然python也是非常好学的，长期使用C语言的人根本不需要什么学习就可以上手。

当然这一套系统也是在学习了很多东西之后才搭建成功的，中间也经历很难多曲折和摸索，前前后后大概花了两周。很多细节无法在一篇文章中展现，如果你在搭建过程中遇到问题可以留言，我看到了尽量回复。