生鲜微信小程序开发_使用JavaScript和MQTT开发物联网应用示例解析

使用JavaScript和MQTT开发物联网应用示例解析       这篇文章主要介绍了使用JavaScript和MQTT开发物联网应用示例解析,文章通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

如果说Java和C#哪个是最好的开发语言,无疑会挑起程序员之间的相互怒怼,那如果说JavaScript是动态性最好的语言,相信大家都不会有太大的争议。随着越来越多的硬件平台和开发板开始支持JavaScript,JavaScript在硬件端以及物联网领域有了新的机会。

IoT应用开发的数据链路

图1是一个智能家居物联平台的数据链路。

图1 智能家居物联平台的数据链路

一般来说,可以把IoT应用分为如图所示的四层。

client层:指的是IoT设备,可以是冰箱、空调,也可以是一些温湿度传感器。 gateway层:大多数场景中gateway是家里的WiFi路由器,也有小部分是基于Zigbee或蓝牙的网关设备。智能生活场景中的gateway数量相对于工业领域要少很多,在工业领域存在大量的边缘计算放在gateway层进行处理(雾计算)。 cloud云层:这里是集中处理业务的地方。 应用层:这一层是直接与用户打交道的地方,可以是通过电脑的Web浏览器、手机App,也可以是有屏幕的智能设备的显示器。随着语音技术的发展,无屏设备也可以通过语音交互,作为一个应用存在于物联网的交互层。

物联设备(下文统称为client),可以是单个设备或多个设备组成的应用场景。比如冰箱把运行的功耗数据、库存数据、温度数据采集,通过gateway发送到cloud层,cloud层收集数据后进行异常判断,做智能模式推荐等业务处理后到application层进行展现和交互。用户可以通过冰箱的设备数据进行模式选择,还可以做一些与设备无关的增值服务,比如听音乐、买菜等,这就是一个智能冰箱的数据链路。还有些client是成组智能场景的,比如温湿度传感器将数据上传到cloud,经过处理和加工,动态控制家中空调的温度,调节空气净化器的运行模式等。这么描述好像没有体现出cloud层的作用,那如果运行模式是用户预先配置好的呢?如“当温度超过25度,请帮我打开空调”,这些业务都可以通过cloud层进行处理。

client层的连接方式有WiFi、Bluetooth、Zigbee,而MQTT是为了让物联网设备更加互联互通而出现的应用层数据协议。

MQTT+JavaScript

MQTT是一个长连接的通讯应用层协议,最大的特点是数据精简、消息可靠、Publish-Subscribe模式灵活易用。MQTT已经成为IoT传输的标准协议,应用非常广泛。

图2中Client指的是物联网设备。Client通过对Topic的订阅和发布数据管理应用中的数据流动,而Broker是MQTT应用中用于管理Topic的角色。Server是物联网应用中的服务端,用于处理业务逻辑。


图2 MQTT的数据链路图

MQTT被广泛使用的一个重要的原因是MQTT的生态非常完善,同时也支持JavaScript。因此图2所示的所有链路和模块,都可以通过JavaScript实现。

 

图3 JavaScript在MQTT架构中常用的架构

JavaScript在MQTT架构中常用的框架

mosca(mcollina/mosca)
mosca是一个用JavaScript实现的MQTT Broker。不仅如此,mosca还增加了对数据库,如Redis、MongoDB的支持,用来实现消息数据的存储。

MQTT.js(mqttjs/MQTT.js)
MQTT.js是官网推荐的JavaScript实现的Client端。

KOA和Express
这两者都是非常主流的Node版本的Server,简单易用。

实战物联网应用

这节我们运用之前介绍的框架,自己动手完成一个简单的物联网应用。应用场景如图4所示,温度传感器用于接收温度,并把文档通过MQTT发送到Server端,在Server端进行业务处理,根据温度计算出穿衣提示,通过MQTT把数据发送到特定的Topic,App订阅Topic获取数据后进行展现。


图4 “穿衣提示”业务场景框架

Broker端的实现

Broker端使用mosca,参考网页mcollina/mosca。

安装mosca。

nmp install mosca --save

启动mosca。这里需要注意,如果本地没有配置MongoDB,则需要把ascoltatore中的内容全部注释掉。

var mosca = require('mosca');
var ascoltatore = {
 //using ascoltatore
 // type: 'mongo',
 // url: 'mongodb://localhost:27017/mqtt',
 // pubsubCollection: 'ascoltatori',
 // mongo: {}
var settings = {
 port: 1883,
 backend: ascoltatore
var server = new mosca.Server(settings);
server.on('clientConnected', function(client) {
 console.log('client connected', client.id);
// fired when a message is received
server.on('published', function(packet, client) {
 console.log('Published', packet.payload); //{"clientId":"mqttjs_02fea7b4","topic":"/ti凡科抠图"}
 // console.log(' packet', packet); //{"clientId":"mqttjs_02fea7b4","topic":"/ti凡科抠图"}
server.on('ready', setup);
// fired when the mqtt server is ready
function setup() {
 console.log('Mosca server is up and running');
}

代码完成后,启动文件,本地的一个Broker就跑在localhost的1883端口上了。

Client端的温度传感器实现

Client使用MQTT.js实现,参考网页mqttjs/MQTT.js

安装

npm install mqtt --save

启动

var mqtt = require('mqtt');
var client = mqtt.connect('mqtt://localhost:1883');
client.on('connect', function () {
 console.log(' connected')
 // client.subscribe('/ti凡科抠图')
 setInterval(
 ()= {client.publish('/temperature', '30');},
 3000
client.on('message', function (topic, message) {
 // message is Buffer
 console.log(message.toString())
// client.end();

执行Node index后Client就启动了,可以看到在MQTT.connect方法中连接了上一节中启动的Broker地址,连接成功后,Client会输出日志,“ connected”,Broker的控制台也会输出Client的连接信息。

这里模拟了温度传感器,定时3秒向/temperature的Topic中发送温度数据。

本节的温度器可以在电脑中使用Node方式运行,也可以运行在支持JavaScript的开发板中,如RUFF、NodeMCU、Raspberry Pi,并且可以使用真实的传感器。

Server的实现

Server使用MQTT.js订阅Client发送到/temperature Topic的数据进行处理,把处理后的数据转译成JSON发送到另一业务主题/ti凡科抠图中。

实现代码如下:

'use strict'
const mqtt = require('mqtt');
var client = mqtt.connect('mqtt://localhost:1883');
client.on('connect', function () {
 console.log(' connected');
 client.subscribe('/temperature');
client.on('message', function (topic, message) {
 var temperature = parseInt(message.toString());
 var data = {temperature};
 if (temperature = 60) {
 data.ti凡科抠图 = "热... 500服务器故障";
 else if (temperature = 50) {
 data.ti凡科抠图 = "今天天气非常热,建议不要穿衣服了";
 else if (temperature = 40) {
 data.ti凡科抠图 = "今天天气十分的热,建议穿短袖T恤+短裤";
 else if (temperature = 30) {
 data.ti凡科抠图 = "今天天气有点的热,建议穿短袖T恤";
 else if (temperature = 0) {
 data.ti凡科抠图 = "今天天气正好,可以穿上一件薄衣服";
 else if (temperature = -10) {
 data.ti凡科抠图 = "今天天气十分寒冷,棉袄可以穿上一件"; 
 else {
 data.ti凡科抠图 = "今天天气十分十分寒冷,棉袄可以穿上二件"; 
 client.publish('/ti凡科抠图', JSON.stringify(data));
 // if (temperature+1) {}
 // message is Buffer
 console.log(JSON.stringify(data));
})

App的实现

Demo的App使用KOA启动一个Web,在Web中展现当前温度对应的穿衣提示,通过订阅ti凡科抠图获取数据。

安装koa

$ npm install koa

实现代码

'use strict'
const Koa = require('koa');
const mqtt = require('mqtt');
const app = new Koa();

app.use(ctx = { ctx.body = "当前温度:" + msg.temperature + "度" + "\n" + '穿衣提示:'+msg.ti凡科抠图 + "\n" ; app.listen(3000); //mqtt var client = mqtt.connect('mqtt://localhost:1883'); client.on('connect', function () { console.log(' connected'); client.subscribe('/ti凡科抠图'); client.on('message', function (topic, message) { var data = JSON.parse(message.toString()); console.log(message.toString()); console.log(data.ti凡科抠图); msg = data; // if (temperature+1) {} // message is Buffer // let str = message.toString(); // let data = JSON.parse(message); // console.log(data.ti凡科抠图); // msg = message.toString(); })

Demo小节

本章给出了一个简单的物联网业务的业务场景和实现逻辑,其中Client也可以运行在电脑上进行Demo查看,或是跑在真实物联设备或开发版上。如图5,笔者使用RUFF开发板实现了一次。


图5 Demo硬件演示

完整Demo代码已经分享在github中,大家可以输入URL下载。
coolnameismy/javascript-mqtt-demo-wearingTip

总结

本文和大家交流了物联网应用的一般数据链路、MQTT协议的架构,并基于MQTT实现了一个简单的物联网应用。

现在正是前端工程师的大好机会,越来越多的嵌入式设备都开始支持JavaScript,原因是现在有很多JavaScript引擎可以把JavaScript转换成各种平台的底层代码,比较有名的有Jerryscript、Duktape等。随着越来越多的JavaScript工程师进入嵌入式开发的领域,嵌入式应用开发也会出现前后端分离的情况(应用开发或是驱动开发),类似于Web开发的前后端分离。前端关注在应用、创意、数据链路、用户体现上,而后端则关心GPIO、I2C的底层数据接口和驱动,平台兼容性等方向。

到此这篇关于使用JavaScript和MQTT开发物联网应用示例解析的文章就介绍到这了,更多相关JavaScript和MQTT开发物联网应用内容请搜索凡科以前的文章或继续浏览下面的

相关阅读