通過物聯(lián)網(wǎng)管理多臺MQTT設(shè)備-基于米爾T527開發(fā)板

本文將介紹基于米爾電子MYD-LT527開發(fā)板的網(wǎng)關(guān)方案測試。

一、系統(tǒng)概述

基于米爾-全志 T527設(shè)計一個簡易的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)能夠管理多臺MQTT設(shè)備，通過MQTT協(xié)議對設(shè)備進行讀寫操作，同時提供HTTP接口，允許用戶通過HTTP協(xié)議與網(wǎng)關(guān)進行交互，并對設(shè)備進行讀寫操作。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

1.網(wǎng)關(guān)服務(wù)：基于FastAPI框架構(gòu)建的Web服務(wù)，提供HTTP接口。

2.MQTT客戶端：負責(zé)與MQTT設(shè)備通信，管理設(shè)備連接、消息發(fā)布和訂閱。

3.設(shè)備管理：維護一個設(shè)備列表，記錄設(shè)備的基本信息和狀態(tài)。

4.數(shù)據(jù)存儲：使用內(nèi)存或數(shù)據(jù)庫存儲設(shè)備數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)持久化。

三、組件設(shè)計

1.MQTT組件：

• 負責(zé)與MQTT broker建立連接。
• 訂閱設(shè)備主題，接收設(shè)備發(fā)送的消息。
• 發(fā)布消息到設(shè)備，實現(xiàn)遠程控制。

2.設(shè)備管理組件：

• 維護一個設(shè)備列表，記錄設(shè)備的唯一標(biāo)識符（如設(shè)備ID）、MQTT主題、連接狀態(tài)等信息。
• 提供設(shè)備增刪改查的方法。

3.HTTP組件：

• 基于FastAPI定義HTTP接口。
• 接收用戶請求，調(diào)用MQTT組件和設(shè)備管理組件進行相應(yīng)操作。
• 返回操作結(jié)果給用戶。

四、接口設(shè)計

1.設(shè)備列表：

• GET /devices：返回所有設(shè)備的列表。
• POST /devices：添加新設(shè)備到網(wǎng)關(guān)。
• DELETE /devices/{device_id}：從網(wǎng)關(guān)中刪除指定設(shè)備。

2.設(shè)備詳情：

• GET /devices/{device_id}：返回指定設(shè)備的詳細信息。

3.設(shè)備數(shù)據(jù)：

• GET /devices/{device_id}/data：獲取指定設(shè)備的最新數(shù)據(jù)。
• POST /devices/{device_id}/data：發(fā)送數(shù)據(jù)到指定設(shè)備。

4.設(shè)備控制：

• POST /devices/{device_id}/control：發(fā)送控制命令到指定設(shè)備。

五、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.設(shè)備信息：

• 設(shè)備ID (device_id)：唯一標(biāo)識設(shè)備的字符串。
• MQTT主題 (mqtt_topic)：設(shè)備在MQTT broker上的主題。
• 連接狀態(tài) (connection_status)：表示設(shè)備是否在線的布爾值。
• 其他設(shè)備屬性（如名稱、描述等）。

2.設(shè)備數(shù)據(jù)：

• 設(shè)備ID (device_id)：關(guān)聯(lián)設(shè)備信息的設(shè)備ID。
• 時間戳 (timestamp)：數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時間。
• 數(shù)據(jù)內(nèi)容 (data)：設(shè)備發(fā)送或接收的具體數(shù)據(jù)，可以是JSON格式或其他格式。

六、安全性考慮

• 使用HTTPS協(xié)議提供安全的HTTP通信。
• 實現(xiàn)用戶認證和授權(quán)機制，確保只有授權(quán)用戶可以訪問和操作設(shè)備。
• 對于敏感操作（如刪除設(shè)備），要求用戶進行二次確認或提供額外的安全措施。

七、部署與擴展

• 使用Docker容器化部署網(wǎng)關(guān)服務(wù)，便于管理和擴展。
• 根據(jù)需要，可以水平擴展網(wǎng)關(guān)實例以處理更多的設(shè)備連接和請求。

八、實現(xiàn)步驟

1.安裝所需的Python庫：fastapi, uvicorn, paho-mqtt等。

2.創(chuàng)建FastAPI應(yīng)用并定義路由。

3.實現(xiàn)MQTT組件，包括與MQTT broker的連接、訂閱、發(fā)布等功能。

4.實現(xiàn)設(shè)備管理組件，維護設(shè)備列表并提供增刪改查的方法。

5.實現(xiàn)HTTP組件，調(diào)用MQTT組件和設(shè)備管理組件處理用戶請求。

6.編寫測試代碼，驗證網(wǎng)關(guān)的各項功能是否正常工作。

7.部署網(wǎng)關(guān)服務(wù)并監(jiān)控其運行狀態(tài)。

該設(shè)計方案僅僅是概述，具體實現(xiàn)細節(jié)可能需要根據(jù)實際需求和項目環(huán)境進行調(diào)整和優(yōu)化。在實際開發(fā)中，還需要考慮異常處理、日志記錄、性能優(yōu)化等方面的問題。基于上述設(shè)計方案，以下是一個簡化版的參考代碼，展示了如何使用FastAPI和paho-mqtt庫來創(chuàng)建一個物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。需要注意，示例中不包含完整的錯誤處理、用戶認證和授權(quán)機制，這些在實際生產(chǎn)環(huán)境中都是必不可少的。依賴的主要庫版本：

fastapi==0.108.0
paho-mqtt==1.6.1

網(wǎng)關(guān)模擬代碼gateway.py：

具體代碼可參見米爾公眾號：

https://mp.weixin.qq.com/s/oV3E-Jw-ZHZNKcuVHpThPw

運行網(wǎng)關(guān)代碼，打開網(wǎng)頁得到api接口：

通過api分別添加設(shè)備1和設(shè)備2，

在另外兩個控制臺中分別運行模擬設(shè)備1和模擬設(shè)備2的代碼通過網(wǎng)頁API向設(shè)備1發(fā)送數(shù)據(jù)

通過網(wǎng)頁API獲得設(shè)備回復(fù)的數(shù)據(jù)，設(shè)備代碼中只是簡單的把網(wǎng)關(guān)發(fā)過來的數(shù)據(jù)進行回傳

我們在網(wǎng)關(guān)的后臺可以看到完整的數(shù)據(jù)流

至此一個簡易的網(wǎng)關(guān)已經(jīng)實現(xiàn)了，接下來將會嘗試實現(xiàn)樓宇里的最常見的bacnet設(shè)備進行通訊管理。

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MYC-LT527核心板及開發(fā)板

米爾首發(fā)全志T527，八核A55賦能邊緣計算

全志T527處理器，八核A55，高效賦能邊緣計算;

多媒體功能強大：具備G57 GPU、4K編解碼VPU、HiFi4 DSP，支持4~6路Camera;

支持多種顯示接口：HDMI、DP、LVDS、MIPI-DSI和RGB并口，支持4K+1080P雙異顯;

豐富的通訊接口：2*GE、2*CAN、PCIE/USB3.0、2*USB2.0、10*UART、30*PWM、4*SPI、9*I2C等;

T527是真工業(yè)級-40℃~+85℃;

超緊湊LGA 381pin封裝。

本篇測評由優(yōu)秀測評者“JerryZhen”提供。