Ospitare un server MQTT su Raspberry Pi

MQTT (trasporto di telemetria in coda dei messaggi) è un protocollo di messaggistica leggero comunemente utilizzato nelle applicazioni IoT (Internet of Things) per una comunicazione affidabile ed efficiente tra i dispositivi. L'hosting di un server MQTT su un Raspberry Pi consente di creare un hub di messaggistica locale per i tuoi progetti IoT. Questa guida ti guida per l'impostazione e l'esecuzione di un server MQTT su un Raspberry Pi.

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Cosa avrai bisogno

1. Raspberry Pi (Qualsiasi modello con supporto GPIO, ad esempio PI 3, PI 4)
2. Scheda microSD (almeno 8 GB, classe 10 o migliore)
3. Alimentazione elettrica (5V, 2,5a minimo per PI 3; 5V, 3A per PI 4)
4. Raspberry Pi OS (Versione lite o desktop)
5. Connessione Internet
6. Clienti MQTT (ad esempio, ESP8266, ESP32 o Strumenti software MQTT)

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Passaggio 1: aggiorna il Raspberry Pi

1. Assicurati che il tuo Raspberry Pi sia aggiornato:

   sudo apt update && sudo apt upgrade -y
   

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Passaggio 2: installa broker Mosquitto MQTT

Mosquitto è un broker MQTT leggero e ampiamente usato.

1. Installa Mosquitto e i suoi strumenti client:

   sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients
   

2. Abilita Mosquitto di iniziare allo stivale:

   sudo systemctl enable mosquitto
   

3. Inizia il servizio Mosquitto:

   sudo systemctl start mosquitto
   

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Passaggio 3: testare il broker MQTT

1. Apri due sessioni di finestre o SSH al tuo Raspberry Pi.

2. Nel primo terminale, iscriviti a un argomento di prova:

   mosquitto_sub -h localhost -t test/topic
   

3. Nel secondo terminale, pubblica un messaggio di test:

   mosquitto_pub -h localhost -t test/topic -m "Hello, MQTT!"
   

4. Dovresti vedere il messaggio "Ciao, mqtt!" Nel primo terminale.

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Passaggio 4: configurare Mosquitto per connessioni esterne

1. Apri il file di configurazione Mosquitto:

   sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf
   

2. Aggiungi le seguenti righe per consentire connessioni esterne:

   listener 1883
   allow_anonymous true
   

   Nota: Per gli ambienti di produzione, impostare l'autenticazione dell'utente invece di consentire l'accesso anonimo.

3. Riavvia il servizio Mosquitto per applicare le modifiche:

   sudo systemctl restart mosquitto
   

4. Testare la connessione da un altro dispositivo sulla stessa rete utilizzando uno strumento client MQTT (ad es. MQTT.FX o MQTT Explorer).

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Passaggio 5: proteggere il broker MQTT (opzionale)

1. Abilita autenticazione della password:

   sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd <username>
   

   • Immettere e confermare una password per l'utente.

2. Aggiorna il file di configurazione Mosquitto per utilizzare il file della password:

   allow_anonymous false
   password_file /etc/mosquitto/passwd
   

3. Riavvia il servizio Mosquitto:

   sudo systemctl restart mosquitto
   

4. Testare la connessione utilizzando il nome utente e la password.

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Passaggio 6: collegare i dispositivi IoT al broker MQTT

1. Per ESP8266/ESP32: Usa l'IDE Arduino per programmare i tuoi dispositivi IoT per pubblicare/iscriverti agli argomenti sul tuo broker Raspberry Pi MQTT.

   #include <ESP8266WiFi.h>
   #include <PubSubClient.h>
   
   const char* ssid = "YourSSID";
   const char* password = "YourPassword";
   const char* mqtt_server = "<raspberry-pi-ip>";
   
   WiFiClient espClient;
   PubSubClient client(espClient);
   
   void setup() {
     WiFi.begin(ssid, password);
     client.setServer(mqtt_server, 1883);
   }
   
   void loop() {
     if (!client.connected()) {
       client.connect("ESPClient");
     }
     client.loop();
     client.publish("test/topic", "Hello from ESP8266!");
     delay(1000);
   }
   

2. Per i clienti del software: Usa mqtt.fx, mqtt explorer o python con il paho-mqtt biblioteca.

   import paho.mqtt.client as mqtt
   
   def on_connect(client, userdata, flags, rc):
       print("Connected with result code "+str(rc))
       client.subscribe("test/topic")
   
   def on_message(client, userdata, msg):
       print(msg.topic+" "+str(msg.payload))
   
   client = mqtt.Client()
   client.on_connect = on_connect
   client.on_message = on_message
   
   client.connect("<raspberry-pi-ip>", 1883, 60)
   
   client.loop_forever()
   

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Risoluzione dei problemi

1. Impossibile connettersi al broker MQTT:

   • Assicurati che Mosquitto stia correndo: sudo systemctl status mosquitto
   • Controlla le impostazioni del firewall sul tuo Raspberry Pi.

2. Errori di autenticazione:

   • Verificare il nome utente e la password nella configurazione Mosquitto e nella configurazione del client.

3. Connessione rifiutata:

   • Assicurarsi che il dispositivo sia sulla stessa rete del Raspberry Pi.
   • Controlla che la porta 1883 sia aperta.

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Applicazioni di MQTT

1. Comunicazione del dispositivo IoT
2. Sistemi di automazione domestica
3. Streaming dei dati in tempo reale
4. Monitoraggio e controllo remoti

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Conclusione

Ospitare un server MQTT su un Raspberry Pi è un modo eccellente per consentire una comunicazione leggera e affidabile per i tuoi progetti IoT. Seguendo questa guida, è possibile impostare e proteggere un broker MQTT Mosquitto, collegare i dispositivi IoT e iniziare a costruire potenti applicazioni. Sperimenta diverse configurazioni per esplorare il pieno potenziale di MQTT!