MQTT

Материал из Wiren Board
Перейти к: навигация, поиск
На этой странице были произведены изменения, не отмеченные для перевода.

Другие языки:
English • ‎русский

MQTT - очередь сообщений, использующаяся в программном обеспечении Wiren Board. Базовая информация по MQTT на Википедии.

Драйверы, отвечающие за аппаратные возможности контроллера (цифровые входы, АЦП, транзисторный выходы, ...) и функции внешних подключённых устройств (например, подключённых по RS-485 модулей реле) записывают их состояние в очередь MQTT в виде специальных сообщений. Веб-интерфейс читает эти сообщения и на их основе отображает состояние устройств.

Если же происходит нажатие кнопки в веб-интерфейсе, уже веб-интерфейс отправляет сообщение в очередь MQTT, драйвер устройства его получает и отдаёт команду устройству.

Примеры работы через очередь MQTT

Получение значения от датчика температуры и вывод его в веб-интерфейс

Показания датчика и его уникальный идентификатор на странице Devices веб-интерфейса

Предположим, что к Wiren Board подключён датчик температуры по шине 1-Wire. Проследим, как данные с него через очередь сообщений попадают в веб-интерфейс:

  1. Драйвер, отвечающий за данную аппаратную функцию (wb-homa-w1) опрашивает подключённые к контролеру датчики 1-Wire.
  2. При получении значения драйвер размещает в очереди сообщение следующего вида:
    /devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 23.25
    Оно значит, что на устройстве 1-Wire с идентификатором 28-0115a48fcfff получено значение 23.25°C.
  3. Веб-интерфейс, который получает все сообщения из очереди (он подписан на все сообщения), получает это сообщение и выводит значение датчика на страницу.

Нажатие кнопки в веб-интерфейсе и переключение реле на внешнем модуле

Веб-интерфейс после нажатия кнопки включения Реле 1 на подключённом по RS-485 релейном модуле WB-MRM2

Предположим, что к контроллеру по шине RS-485 подключён релейный модуль WB-MRM2. Пользователь в веб-интерфейсе нажимает кнопку включения реле. Проследим, как команда из веб-интерфейса попадает на внешний модуль:

  1. После нажатия кнопки веб-интерфейс размещает в очереди сообщение следующего вида:
    /devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1/on 1
    Оно значит, что устройство WB-MRM2 с адресом 130 должно перевести Реле 1 в состояние логической единицы - "включено".
  2. Драйвер wb-mqtt-serial, отвечающий за данную аппаратную функцию, получает это сообщение (он подписан на все сообщения, относящиеся к подключённым по RS-485 устройствам) и посылает по шине RS-485 релейному модулю команду на включение первого реле.
  3. Релейный модуль WB-MRM2 получает команду от контроллера, переключает реле и посылает обратно уведомление ("Реле 1 включено").
  4. Драйвер wb-mqtt-serial получает это уведомление по RS-485 и публикует в очереди сообщение:
    /devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1 1
    Оно значит, что первое реле на устройстве WB-MRM2 с адресом 130 находится (уже переведено) в состоянии логической единицы ("включено").

Принцип работы очереди сообщений

Через очередь сообщений MQTT работают драйверы внутренних функций, внешних устройств, веб-интерфейс, система правил

Система сообщений MQTT построена по следующему принципу:

  • есть иерархическая система "топиков" (как на обычных форумах в интернете)
  • в эти топики клиенты (в случае Wiren Board это драйверы устройств и веб-интерфейс) могут писать сообщения и читать оттуда
  • чтобы следить за изменениями нужного топика (например, температуры на датчике), клиент может на него "подписаться" - тогда он получит все сообщения в данном топике.

Полное описание системы топиков и подписок http://mosquitto.org/man/mqtt-7.html.

Отображение устройств в структуре сообщений

Логика организации топиков, соответствующих разным устройствам и их параметрам, в Wiren Board следует определённым правилам - так называемым Conventions https://github.com/contactless/homeui/blob/contactless/conventions.md

Полный список MQTT-топиков можно увидеть на странице Settings веб-интерфейса в разделе MQTT Channels (появилось в последних версиях прошивки).

Клиенты очереди сообщений

  • драйверы внутренних аппаратных функций
  • драйверы внешних подключённых устройств
  • веб-интерфейс
  • движок правил
  • (если есть) собственные программы пользователя

Структура сообщения о состоянии устройства

Вот пример сообщения от драйвера температурного датчика 1-Wire из примера выше:

/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 23.25

Часть до пробела - название топика, после - само сообщение.

Название топика состоит из вложенных друг в друга "подтопиков":

  • /devices - коренной топик для всех "устройств" - как встроенных функций Wiren Board (цифровые, АЦП, ...), так и подключённых внешних (например, модулей реле)
  • /wb-w1 - подтопик, который наполняется драйвером 1-Wire
  • /controls - подтопик, который есть у всех устройств - именно в него записываются все их параметры, которые меняются ("включено-выключено", значение датчика, ...)
  • /28-0115a48fcfff - непосредственно сам "канал" ("контрол)" - топик, куда записывается значение с датчика. Его название совпадает с адресом 1-Wire датчика на шине.

Содержание сообщения:

  • 23.25 - значение температуры

Пример подписки

Клиенты, которые хотят следить за значением температуры, "подписываются" на этот топик, и им приходят все новые сообщения - меняющиеся значения температуры. Один из таких клиентов - веб-интерфейс.

Подписаться на сообщения можно и из консоли Linux при помощи утилиты mosquitto_sub (полное описание работы с очередью из командной строки смотрите ниже):

root@wirenboard:~# mosquitto_sub -t '/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff' -v //получить сообщения из топика устройства 1-Wire с идентификатором 28-0115a48fcfff
/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 22.75 //в этой строке и ниже - вывод утилиты, полученные сообщения
/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 22.75
/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 22.75

Структура сообщения - команды на изменение состояния

Подпишемся на сообщения о состоянии первого реле подключённого по RS-485 релейного модуля WB-MRM2:

root@wirenboard:~# mosquitto_sub -t "/devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1/#" -v
/devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1/meta/type switch
/devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1/meta/order 1
/devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1 0

Тут стоит отметить, что MQTT сохраняет часть сообщений (а именно те, которые при отправке были помечены флагом retained) вечно, поэтому после подписки вы получите даже те сообщения, которые были отправлены раньше, чем вы подписались.

Релейный модуль управляется драйвером Драйвер wb-mqtt-serial. У него есть соответствующий топик-"канал"("контрол") Relay 1. У него самого есть значение - 0 (реле выключено), и есть два подтопика. Один из них - служебный: в /meta/type записан тип "контрола". Здесь он switch - выключатель. Второй подтопик /on - интереснее: в него клиенты пишут то состояние, в которое они хотят установить реле. Заметим, что оно может не совпадать некоторое время (затрачиваемое на процесс переключения) с тем состоянием, в котором реле находится. Драйвер при этом ведёт себя следующим образом: при получении сообщения в топик /devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1/on он физически включает реле на релейном модуле, а лишь затем записывает новое состояние реле в топик /devices/wb-mrm2_130/controls/Relay.

Например, если мы сейчас нажмём на кнопку реле в веб-интерфейсе (переключим его состояние), то получим новые сообщения:

/devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1/on 1
/devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1 1

- веб-интерфейс сначала "даёт указание" включить реле, потом драйвер его включает и записывает актуальное состояние в "канал"("контрол").

Работа с очередью сообщений

Программа (демон), отвечающая за рассылку сообщений от одних клиентов другим, называется брокером сообщений. В Wiren Board используется брокер сообщений Mosquitto. Фактически, все драйверы и веб-интерфейс передают свои сообщения именно демону-брокеру Mosquitto.

Работа из командной строки

Управление устройствами из командной строки

Для управления устройством (изменения значения канала), необходимо отправить сообщение в топик "/devices/<device-id>/controls/<control-id>/on" (обратите внимание на /on в конце). Это делается с помощью консольной команды mosquitto_pub. Пример:

root@wirenboard:~# mosquitto_pub -t "/devices/wb-mrm2_130/controls/Relay 1/on" -m "1"

команда отправляет сообщение "1" (логическую единицу, "включить") в топик, соответствующий подключённому по RS-485 релейном модуле WM-MRM2 с адресом 130.

Слежение за состоянием устройства / подписка на топик

Клиенты, которые хотят следить за значением температуры, "подписываются" на этот топик, и им приходят все новые сообщения - меняющиеся значения температуры. Один из таких клиентов - веб-интерфейс.

Подписаться на сообщения можно и из консоли Linux при помощи утилиты mosquitto_sub (полное описание утилиты смотрите на http://mosquitto.org/man/mosquitto_sub-1.html):

root@wirenboard:~# mosquitto_sub -t '/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff' -v //получить сообщения из топика устройства 1-Wire с идентификатором 28-0115a48fcfff
/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 22.75 //в этой строке и ниже - вывод утилиты, полученные сообщения
/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 22.75
/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 22.75

Метасимволы

Подписаться можно не только на один топик, но и на группу топиков по метасиволу. В MQTT применяется два метасимвола: # и +. Метасимвол # означает любое количество уровней вложенных топиков. Выполним команду

root@wirenboard:~# mosquitto_sub -t '/devices/wb-w1/#' -v
/devices/wb-w1/meta/name 1-wire Thermometers
/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 22.812
/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff/meta/type temperature
/devices/wb-w1/controls/28-0115a48fcfff 22.75

В результате мы получили не только значения с "контрола" устройства, но и топики с метаданными - название драйвера устройства и тип "контрола" - temperature. Существует так же метасимвол +, который обозначает один уровень, а не произвольное количество,как #:

mosquitto_sub -v -t "/config/widgets/+/name"

В этом случае мы получим имена всех виджетов.


Полное описание системы топиков и подписок http://mosquitto.org/man/mqtt-7.html.

Очистка очереди сообщений

Ненужные retained-сообщения могут остаться в системе MQTT после удаления неиспользуемых драйверов или отключения каких-либо устройств. Это приводит к тому, что несуществующие больше устройства могут отображаться в разделе Devices веб-интерфейса.

Для удаления топиков можно воспользоваться командой mqtt-delete-retained. Пример использования:

root@wirenboard:~# mqtt-delete-retained '/devices/noolite_tx_1234/#'

- удалит все топики, начинающиеся на '/devices/noolite_tx_1234/'

Работа с очередью из внешних программ

Если вы разрабатываете собственное ПО для Wiren Board, взаимодействовать с его аппаратными ресурсами лучше всего через очередь сообщений - ваша программа передаёт сообщение в очередь, драйвер управляет устройством, и вашей программе не нужно напрямую взаимодействовать с устройством на низком уровне.

Для того, чтобы отправлять сообщения MQTT, для многих языков программирования есть библиотеки. Примеры:

Просмотр MQTT-каналов в web-интерфейсе

MQTT-названия устройств, их элементов управления и последние значения можно найти в разделе Settings web-интерфейса:

Информация об MQTT-названиях устройств