QuecPython + MQTT：物联网设备通信实战指南
本文档详细介绍了如何在 Quecpython 中使用 MQTT 协议进行通信。
MQTT 协议概述
MQTT是一种轻量级的消息传输协议，旨在在物联网（IoT）应用中实现设备间的可靠通信。它使用发布-订阅模式，其中包括一个MQTT服务端（代理或服务器）和多个MQTT客户端之间的通信。MQTT协议具有以下特点：
- 轻量级：MQTT协议设计简单，协议头部开销小，适用于资源受限的设备和网络。
- 低带宽消耗：MQTT采用二进制编码，有效地利用网络带宽。
- 异步通信：客户端可以随时发布和订阅消息，无需等待对方的响应。
- 发布-订阅模式：消息发布者将消息发布到特定的主题，而订阅者则订阅感兴趣的主题。这种模式支持松耦合的通信和灵活的消息传递。
MQTT应用场景
MQTT在物联网、传感器网络、远程监测和控制、实时数据传输、消息推送和通知、车联网以及能源管理等众多领域都有重要作用。其轻量级、低带宽消耗和可靠的消息传递机制使得MQTT成为许多应用中的首选通信协议，下面列举一些常用的场景简介：
- 物联网（IoT）：MQTT是物联网应用中最常用的通信协议之一。它适用于连接大量设备的场景，提供可靠的消息传递和实时通信。MQTT的轻量级特性使其能够在资源受限的设备和网络环境下运行，同时支持发布-订阅模式和异步通信，使设备能够实时交换信息、监测和控制。
- 传感器网络：MQTT可用于传感器网络中的数据收集和实时监控。传感器可以发布数据到特定的主题，而订阅者可以订阅感兴趣的主题以接收传感器数据。MQTT的低带宽消耗和高效的消息传递机制使其成为传感器网络中可靠的数据传输选择。
- 远程监测和控制：MQTT使得远程监测和控制变得简单而可靠。通过MQTT，可以实时监测设备的状态、传感器数据，以及远程控制设备的操作。这在许多应用中都非常有用，如智能家居、智能城市、工业自动化等。
- 实时数据传输：MQTT的异步通信机制使其非常适用于实时数据传输场景。它能够以极低的延迟传输数据，使实时监控和通信成为可能。例如，在金融交易系统中，MQTT可用于实时传输市场行情数据给交易系统和投资者。
- 消息推送和通知：MQTT的发布-订阅模式使其成为消息推送和通知的理想选择。服务端可以发布消息到特定的主题，而订阅者将实时接收到这些消息。这在应用程序中的推送通知、聊天应用和实时数据更新等方面非常有用。
- 车联网（Connected Car）：MQTT可用于车辆间的通信和车辆与云平台的通信。它可以支持车辆状态监测、车辆诊断和远程控制等功能，以提高车辆的安全性和效率。
- 能源管理：MQTT可用于能源监测和管理系统中的数据传输。通过MQTT，能源消耗数据可以实时传输给监测和分析系统，以便进行能源消耗优化和监控。
MQTT通信机制
在MQTT中，通信是基于客户端与服务端之间的TCP连接完成的。客户端通过发送CONNECT消息发起连接请求，并在连接建立后发送相应的操作消息，如SUBSCRIBE（订阅）、PUBLISH（发布）、UNSUBSCRIBE（取消订阅）等。
发布者在向特定主题发布消息时，将消息内容和指定的主题发送给MQTT服务端，然后服务端将消息传递给订阅了该主题的所有订阅者。
订阅者通过发送SUBSCRIBE消息来订阅感兴趣的主题，其中指定了主题和所需的QoS级别。服务端接收到订阅请求后，会记录订阅者的订阅信息，并在有相关消息发布时将其传递给订阅者。
MQTT还支持保留消息（Retained Message），即发布者可以发布保留消息，并设置保留标志。保留消息将由服务端保留，以便在有订阅者订阅相关主题时发送给订阅者。这样，新的订阅者可以接收到最新的保留消息。
此外，MQTT还提供持久化会话（Persistent Session）的机制，持久化会话允许客户端断开连接后重新连接时保留其订阅和发布的状态信息，确保不丢失重要的消息。
通过这些机制，MQTT实现了可靠的消息传递、解耦和异步的实时通信，适用于物联网、传感器网络和实时数据传输等场景。它提供了灵活的通信模型和机制，使设备和应用程序能够高效地进行消息交互。
MQTT客户端：MQTT客户端是连接到MQTT服务端的设备或应用程序，每个客户端都具有唯一的客户端标识符（Client Identifier），用于在服务端中识别和区分不同的客户端。在QuecPython中我们通过umqtt实现MQTT客户端，通过传入初始化连接参数创建连接对象，点击查看详情。
MQTT应用
模组端使用QuecPython的umqtt模块搭建MQTT客户端B来连接服务端，并订阅主题B，配合客户端A完成消息推送与接收，需要注意的是我们要在 Quecpython 中使用 MQTT 功能，您需要确保您的设备满足以下要求：
- 烧录Quecpython 固件：请根据您的模组型号，将 Quecpython 固件烧录到您的设备上。
- 连接到网络：确保您的设备已正确连接到网络。
我们在确认设备网络正常的情况下使用 `umqtt` API创建mqtt对象，如下：
# 导入umqtt模块下的MQTTClient类函数
from umqtt import MQTTClient
# 客户端唯一标识ID
client_id = "QuecPython_cli_2023"
# MQTT服务端地址
server = "mq.tongxinmao.com"
# MQTT服务端端口
port = 18830
# 订阅主题
sub_topic_b = "/public/TEST/QuecPython2023_B"
# 创建mqtt连接对象并返回
mqtt_cli_obj = MQTTClient(client_id, server, port)
# 成功返回0，失败则抛出异常
mqtt_cli_obj.connect()
# 订阅一个主题
mqtt_cli_obj.subscribe("/public/TEST/QuecPython2023_B", qos=0)
# 开始监听服务端
mqtt_cli_obj.loop_forever()