mqtt通信

        mqtt是一种广泛应用于物联网方向上的通信协议，其本质是收发--即一个发布者，一个订阅者，不过，mqtt不是点对点的通信，mqtt是通过一个broker来实现两端的对接，相当于一个文件中转站。

 一、先看结果图：

二、再来看代码：

mqtt_publisher

import paho.mqtt.client as mqtt
import time
import json
import random

#mqtt broker
BROKER = "broker.hivemq.com"
PORT = 1883
TOPIC = "robot/test/mqtt"

#connect
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    if rc == 0:
        print("connect success")
    else:
        print("connect failure:{rc}")

def main():
    
    client = mqtt.Client()
    
    client.on_connect = on_connect
    
    client.connect(BROKER, PORT, 60)
    
    client.loop_start()
    
    counter = 0
    while True:
        test_data = {
            "message_id": counter,
            "timestamp": time.time(),
            "temperature": round(random.uniform(20.0, 35.0), 2),
            "humidity": round(random.uniform(30.0, 80.0), 2),
            "status": "active"
        }
        
        # 发布消息
        payload = json.dumps(test_data)
        result = client.publish(TOPIC, payload)
            
if __name__ == "__main__":
    main()

mqtt_subscriber

import paho.mqtt.client as mqtt
import json
import time

#mqtt broker
BROKER = "broker.hivemq.com"
PORT = 1883
TOPIC = "robot/test/mqtt"

#连接
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    if rc == 0:
        print("connect to MQTT Broker")
        # 订阅主题
        client.subscribe(TOPIC)
        print(f"已订阅主题: {TOPIC}")
    else:
        print(f"连接失败，返回码: {rc}")

#消息        
def on_message(client, userdata, msg):
    # 解析接收到的消息
    payload = msg.payload.decode('utf-8')
    data = json.loads(payload)
    
    print(f"收到消息 - 主题: {msg.topic}")
    print(f"数据: {data}")

def main():
    client = mqtt.Client()
    
    client.on_connect = on_connect
    client.on_message = on_message
    
    #连接broker
    client.connect(BROKER, PORT, 60)
    
    client.loop_forever()
    
if __name__ == "__main__":
    main()

三、最后讲讲原理

        MQTT协议是一种基于发布/订阅模式的轻量级通信协议，其核心设计理念是通过一个中心化的代理服务器（Broker）来实现消息的传递，而不是传统的点对点直接通信。这种架构使得MQTT特别适合物联网环境中的设备通信，因为设备之间不需要知道彼此的具体位置和地址，只需要通过统一的Broker进行消息的中转。

        在MQTT的通信模型中，存在三种基本角色：发布者、订阅者和代理服务器。发布者是产生消息的客户端，它们将消息发送到特定的主题（Topic）上；订阅者是接收消息的客户端，它们向Broker订阅自己感兴趣的主题；而代理服务器则扮演着消息路由器的角色，负责接收发布者的消息，根据主题将消息分发给相应的订阅者。这种设计使得发布者和订阅者完全解耦，它们可以独立运行，不需要知道对方的存在。

        (ennnn,生成的架构图不好看，各位自行脑补)

        服务质量（QoS）是MQTT协议的另一个重要特性，它定义了消息传递的可靠性保证。QoS 0提供最多一次传递，消息可能会丢失但不会重复；QoS 1提供至少一次传递，消息不会丢失但可能会重复；QoS 2提供恰好一次传递，确保消息既不丢失也不重复。不同的QoS级别适用于不同的应用场景，可以根据网络环境和应用需求选择合适的服务质量级别。

        这种通信模式的优势在于它能够很好地适应物联网环境的特点：设备数量众多、网络环境复杂、设备资源有限。通过Broker的统一管理，可以实现高效的设备管理和消息分发，同时发布者和订阅者的解耦设计使得系统的扩展性得到极大提升，新的设备可以随时加入网络而不会影响现有的通信结构。