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.

Cosa avrai bisogno

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

Passaggio 1: aggiorna il Raspberry Pi

Assicurati che il tuo Raspberry Pi sia aggiornato:
```
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
```

Passaggio 2: installa broker Mosquitto MQTT

Mosquitto è un broker MQTT leggero e ampiamente usato.

Installa Mosquitto e i suoi strumenti client:

sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients

Abilita Mosquitto di iniziare allo stivale:
```
sudo systemctl enable mosquitto
```
Inizia il servizio Mosquitto:
```
sudo systemctl start mosquitto
```

Passaggio 3: testare il broker MQTT

Apri due sessioni di finestre o SSH al tuo Raspberry Pi.
Nel primo terminale, iscriviti a un argomento di prova:
```
mosquitto_sub -h localhost -t test/topic
```

Nel secondo terminale, pubblica un messaggio di test:

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

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

Passaggio 4: configurare Mosquitto per connessioni esterne

Apri il file di configurazione Mosquitto:

sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf

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.
Riavvia il servizio Mosquitto per applicare le modifiche:
```
sudo systemctl restart mosquitto
```
Testare la connessione da un altro dispositivo sulla stessa rete utilizzando uno strumento client MQTT (ad es. MQTT.FX o MQTT Explorer).

Passaggio 5: proteggere il broker MQTT (opzionale)

Abilita autenticazione della password:
```
sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd <username>
```
- Immettere e confermare una password per l'utente.
Aggiorna il file di configurazione Mosquitto per utilizzare il file della password:
```
allow_anonymous false
password_file /etc/mosquitto/passwd
```
Riavvia il servizio Mosquitto:
```
sudo systemctl restart mosquitto
```
Testare la connessione utilizzando il nome utente e la password.

Passaggio 6: collegare i dispositivi IoT al broker MQTT

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);
}

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()

Risoluzione dei problemi

Impossibile connettersi al broker MQTT:
- Assicurati che Mosquitto stia correndo: sudo systemctl status mosquitto
- Controlla le impostazioni del firewall sul tuo Raspberry Pi.
Errori di autenticazione:
- Verificare il nome utente e la password nella configurazione Mosquitto e nella configurazione del client.
Connessione rifiutata:
- Assicurarsi che il dispositivo sia sulla stessa rete del Raspberry Pi.
- Controlla che la porta 1883 sia aperta.

Applicazioni di MQTT

Comunicazione del dispositivo IoT
Sistemi di automazione domestica
Streaming dei dati in tempo reale
Monitoraggio e controllo remoti

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!