极客在线 | DIY超低功耗家庭自动化系统

本文主要讲述如何构建低功耗的家庭自动化系统。使用树莓派作为系统的中央WiFi设备，使用IOT Cricket（边缘事物）来制作电池进行供电并将其直接连接在树莓派上，无需编写任何代码。

该系统基于MQTT通信协议，该协议已在大多数家庭自动化系统中广泛采用。为对其进行设置，选择了Mosquitto MQTT代理（服务器）并将其安装在树莓派（中央WiFi设备）上。IOT Cricket附带HTTP（S）和MQTT协议支持，将其MQTT直接与树莓派的MQTT代理进行通信。

MQTT：MQTT协议提供了一种使用发布/订阅模型执行消息传递的轻量级方法。这使其适用于物联网消息传递（例如低功率传感器）或移动设备（例如电话，嵌入式计算机或微控制器）。MQTT的最典型用途是拥有一台中央服务器，设备可以在该中央服务器上 订阅 和 发布 消息。它促进了连接到该服务器的设备之间的所有通信。

硬件组件：

• 树莓派（此项目中使用的是Ver.3）

• IOT Cricket WiFi模块

• 2个AAA电池座

• 2节AAA电池

设计步骤：

步骤一：在树莓派上安装MQTT代理

对于该项目，使用开源Mosquitto MQTT协议。它轻巧，适合在从低功耗单板计算机到完整服务器的所有设备上使用。

• 在开始安装之前，需更新系统组件：$ sudo apt-get update；$ sudo apt-get upgrade
• 安装Mosquitto代理。打开一个终端并输入以下命令：$ sudo apt-get install mosquitto -y
• 配置Mosquitto代理。编辑配置文件：$ sudo vi /etc/mosquitto/mosquitto.conf
• 在顶部添加以下几行：port 1883allow_anonymous true
• 重新启动树莓派以应用更改：$ sudo reboot
• MQTT协议启动并运行！

注：为了简化此项目，不创建帐户。因此，本地网络中的任何人都可以在没有凭据的情况下连接到该MQTT代理。

只需要获取IP地址，就可以从网络中的其他设备向Mosquitto代理发送消息，

获取IP地址：$ hostname -I

your_RPi_IP_address（例如192.168.1.10）

步骤二：通过MQTT将IOT Cricket连接到树莓派

在该项目中，将IOT Cricket WiFi模块用于一个简单的传感器，每30秒向系统报告一次温度。它可以依靠电池运行，因此可将其粘贴在家里或花园的任何地方。

之后，可使用IOT Cricket来构建各种电池供电的传感器，警报，按钮，开关，并将它们也直接连接到树莓派MQTT 代理。

第一步，将电池连接至IOT Cricket。

IOT Cricket 带有内置温度传感器。只需将其的配置设为树莓派 IP地址，并将温度值发送给MQTT代理即可。打开Cricket的配置面板（参阅步骤） 并应用以下设置（如下图所示， 请将“ URL”框中的IP地址调整为RPi）

步骤三：检查MQTT消息

要查看/接收发送到MQTT的消息，通过命令行工具 mosquitto_sub。可使用以下命令将其安装在网络中的任何计算机或树莓派上：$ sudo apt-get install mosquitto-clients -y

执行以下命令来查看通过MQTT代理发送的所有主题和消息：

$ mosquitto_sub -v -h your_RPi_IP_address -p 1883 -t '#'
...
/59A98F494C/device_name MyTemperatureDev
/59A98F494C/device_sn 59A98F494C
/59A98F494C/hwc_wake_up 3794
/59A98F494C/hwc_wifi_enabled 3763
/59A98F494C/hwc_message_sent 3664
/59A98F494C/temp 26.0
/59A98F494C/io1_wake_up 0
/59A98F494C/rtc_wake_up 1
...

这是IOT Cricket 发送的输出示例。在其他数据中，可以看到温度：/ 59A98F494C / temp 26.0

MQTT的优点在于：它可以仅订阅感兴趣的主题。如果只想接收温度，则可以使用以下命令来订阅/ 59A98F494C / temp主题：

$ mosquitto_sub -h your_RPi_IP_address -t'/ 59A98F494C / temp'
...
26.1
26.5
27.2
27.6
...