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.

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O que você precisará

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

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Etapa 1: Atualize o Raspberry Pi

1. Verifique se o seu Raspberry Pi está atualizado:

   sudo apt update && sudo apt upgrade -y
   

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Etapa 2: Instale o Mosquitto MQTT Broker

O Mosquitto é um corretor MQTT leve e amplamente utilizado.

1. Instale o Mosquitto e suas ferramentas de clientes:

   sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients
   

2. Ative o Mosquitto para começar na inicialização:

   sudo systemctl enable mosquitto
   

3. Inicie o serviço Mosquitto:

   sudo systemctl start mosquitto
   

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Etapa 3: teste o corretor MQTT

1. Abra duas janelas de terminal ou sessões SSH no seu Raspberry Pi.

2. No primeiro terminal, assine um tópico de teste:

   mosquitto_sub -h localhost -t test/topic
   

3. No segundo terminal, publique uma mensagem de teste:

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

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

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Etapa 4: Configurar o Mosquitto para conexões externas

1. Abra o arquivo de configuração do Mosquitto:

   sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf
   

2. 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.

3. Reinicie o serviço Mosquitto para aplicar alterações:

   sudo systemctl restart mosquitto
   

4. Teste a conexão de outro dispositivo na mesma rede usando uma ferramenta de cliente MQTT (por exemplo, MQTT.FX ou MQTT Explorer).

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Etapa 5: proteja o corretor MQTT (opcional)

1. Ativar autenticação de senha:

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

   • Digite e confirme uma senha para o usuário.

2. Atualize o arquivo de configuração do Mosquitto para usar o arquivo de senha:

   allow_anonymous false
   password_file /etc/mosquitto/passwd
   

3. Reinicie o serviço Mosquitto:

   sudo systemctl restart mosquitto
   

4. Teste a conexão usando o nome de usuário e a senha.

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Etapa 6: conecte os dispositivos IoT ao corretor MQTT

1. 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);
   }
   

2. 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()
   

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Solução de problemas

1. 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.

2. Erros de autenticação:

   • Verifique o nome de usuário e a senha na configuração do mosquitão e na configuração do cliente.

3. Ligação recusada:

   • Verifique se o dispositivo está na mesma rede que o Raspberry Pi.
   • Verifique se a porta 1883 está aberta.

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Aplicações do MQTT

1. Comunicação do dispositivo IoT
2. Sistemas de automação residencial
3. Streaming de dados em tempo real
4. Monitoramento e controle remotos

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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!