Hospedando um servidor MQTT no Raspberry Pi

MQTT (Transporte de telemetria de fila de mensagens) é um protocolo de mensagens leves comumente usado em aplicativos IoT (Internet of Things) para uma comunicação confiável e eficiente entre os dispositivos. A hospedagem de um servidor MQTT em um Raspberry Pi permite criar um hub de mensagens local para seus projetos de IoT. Este guia orienta você a configurar e executar um servidor MQTT em um Raspberry Pi.

O que você precisará

Raspberry Pi (Qualquer modelo com suporte GPIO, por exemplo, PI 3, PI 4)
Cartão microSD (pelo menos 8 GB, classe 10 ou melhor)
Fonte de energia (5V, 2,5A Mínimo para Pi 3; 5V, 3a para PI 4)
Raspberry Pi OS (Versão Lite ou desktop)
Conexão com a Internet
Clientes MQTT (por exemplo, Esp8266, Esp32 ou MQTT Software Tools)

Etapa 1: Atualize o Raspberry Pi

Verifique se o seu Raspberry Pi está atualizado:
```
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
```

Etapa 2: Instale o Mosquitto MQTT Broker

O Mosquitto é um corretor MQTT leve e amplamente utilizado.

Instale o Mosquitto e suas ferramentas de clientes:
```
sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients
```
Ative o Mosquitto para começar na inicialização:
```
sudo systemctl enable mosquitto
```
Inicie o serviço Mosquitto:
```
sudo systemctl start mosquitto
```

Etapa 3: teste o corretor MQTT

Abra duas janelas de terminal ou sessões SSH no seu Raspberry Pi.
No primeiro terminal, assine um tópico de teste:
```
mosquitto_sub -h localhost -t test/topic
```

No segundo terminal, publique uma mensagem de teste:

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

Você deve ver a mensagem "Olá, MQTT!" No primeiro terminal.

Etapa 4: Configurar o Mosquitto para conexões externas

Abra o arquivo de configuração do Mosquitto:
```
sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf
```
Adicione as seguintes linhas para permitir conexões externas:
```
listener 1883
allow_anonymous true
```
Observação: Para ambientes de produção, configure a autenticação do usuário em vez de permitir acesso anônimo.
Reinicie o serviço Mosquitto para aplicar alterações:
```
sudo systemctl restart mosquitto
```
Teste a conexão de outro dispositivo na mesma rede usando uma ferramenta de cliente MQTT (por exemplo, MQTT.FX ou MQTT Explorer).

Etapa 5: proteja o corretor MQTT (opcional)

Ativar autenticação de senha:
```
sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd <username>
```
- Digite e confirme uma senha para o usuário.
Atualize o arquivo de configuração do Mosquitto para usar o arquivo de senha:
```
allow_anonymous false
password_file /etc/mosquitto/passwd
```
Reinicie o serviço Mosquitto:
```
sudo systemctl restart mosquitto
```
Teste a conexão usando o nome de usuário e a senha.

Etapa 6: conecte os dispositivos IoT ao corretor MQTT

Para ESP8266/ESP32: Use o Arduino IDE para programar seus dispositivos IoT para publicar/assinar tópicos no seu corretor 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);
}

Para clientes de software: Use Mqtt.fx, MQTT Explorer ou Python com o 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()

Solução de problemas

Não é possível conectar -se ao MQTT Broker:
- Verifique se o Mosquitto está em execução: sudo systemctl status mosquitto
- Verifique as configurações do firewall no seu Raspberry Pi.
Erros de autenticação:
- Verifique o nome de usuário e a senha na configuração do mosquitão e na configuração do cliente.
Ligação recusada:
- Verifique se o dispositivo está na mesma rede que o Raspberry Pi.
- Verifique se a porta 1883 está aberta.

Aplicações do MQTT

Comunicação do dispositivo IoT
Sistemas de automação residencial
Streaming de dados em tempo real
Monitoramento e controle remotos

Conclusão

Hospedar um servidor MQTT em um Raspberry Pi é uma excelente maneira de permitir uma comunicação leve e confiável para seus projetos de IoT. Seguindo este guia, você pode configurar e proteger um corretor MQTT do Mosquitto, conectar dispositivos IoT e começar a criar aplicativos poderosos. Experimente diferentes configurações para explorar todo o potencial do MQTT!