如果說Java和C#哪個是最好的開發(fā)語言，無疑會挑起程序員之間的相互怒懟，那如果說JavaScript是動態(tài)性最好的語言，相信大家都不會有太大的爭議。隨著越來越多的硬件平臺和開發(fā)板開始支持JavaScript，JavaScript在硬件端以及物聯(lián)網(wǎng)領域有了新的機會。

IoT應用開發(fā)的數(shù)據(jù)鏈路

圖1是一個智能家居物聯(lián)平臺的數(shù)據(jù)鏈路。

圖1 智能家居物聯(lián)平臺的數(shù)據(jù)鏈路

一般來說，可以把IoT應用分為如圖所示的四層。

• client層：指的是IoT設備，可以是冰箱、空調(diào)，也可以是一些溫濕度傳感器。
• gateway層：大多數(shù)場景中gateway是家里的WiFi路由器，也有小部分是基于Zigbee或藍牙的網(wǎng)關設備。智能生活場景中的gateway數(shù)量相對于工業(yè)領域要少很多，在工業(yè)領域存在大量的邊緣計算放在gateway層進行處理（霧計算）。
• cloud云層：這里是集中處理業(yè)務的地方。
• 應用層：這一層是直接與用戶打交道的地方，可以是通過電腦的Web瀏覽器、手機App，也可以是有屏幕的智能設備的顯示器。隨著語音技術的發(fā)展，無屏設備也可以通過語音交互，作為一個應用存在于物聯(lián)網(wǎng)的交互層。

物聯(lián)設備（下文統(tǒng)稱為client），可以是單個設備或多個設備組成的應用場景。比如冰箱把運行的功耗數(shù)據(jù)、庫存數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)采集，通過gateway發(fā)送到cloud層，cloud層收集數(shù)據(jù)后進行異常判斷，做智能模式推薦等業(yè)務處理后到application層進行展現(xiàn)和交互。用戶可以通過冰箱的設備數(shù)據(jù)進行模式選擇，還可以做一些與設備無關的增值服務，比如聽音樂、買菜等，這就是一個智能冰箱的數(shù)據(jù)鏈路。還有些client是成組智能場景的，比如溫濕度傳感器將數(shù)據(jù)上傳到cloud，經(jīng)過處理和加工，動態(tài)控制家中空調(diào)的溫度，調(diào)節(jié)空氣凈化器的運行模式等。這么描述好像沒有體現(xiàn)出cloud層的作用，那如果運行模式是用戶預先配置好的呢？如“當溫度超過25度，請幫我打開空調(diào)”，這些業(yè)務都可以通過cloud層進行處理。

client層的連接方式有WiFi、Bluetooth、Zigbee，而MQTT是為了讓物聯(lián)網(wǎng)設備更加互聯(lián)互通而出現(xiàn)的應用層數(shù)據(jù)協(xié)議。

MQTT+JavaScript

MQTT是一個長連接的通訊應用層協(xié)議，最大的特點是數(shù)據(jù)精簡、消息可靠、Publish-Subscribe模式靈活易用。MQTT已經(jīng)成為IoT傳輸?shù)臉藴蕝f(xié)議，應用非常廣泛。

圖2中Client指的是物聯(lián)網(wǎng)設備。Client通過對Topic的訂閱和發(fā)布數(shù)據(jù)管理應用中的數(shù)據(jù)流動，而Broker是MQTT應用中用于管理Topic的角色。Server是物聯(lián)網(wǎng)應用中的服務端，用于處理業(yè)務邏輯。

圖2 MQTT的數(shù)據(jù)鏈路圖

MQTT被廣泛使用的一個重要的原因是MQTT的生態(tài)非常完善，同時也支持JavaScript。因此圖2所示的所有鏈路和模塊，都可以通過JavaScript實現(xiàn)。

圖3 JavaScript在MQTT架構(gòu)中常用的架構(gòu)

JavaScript在MQTT架構(gòu)中常用的框架

mosca（https://github.com/mcollina/mosca）
mosca是一個用JavaScript實現(xiàn)的MQTT Broker。不僅如此，mosca還增加了對數(shù)據(jù)庫，如Redis、MongoDB的支持，用來實現(xiàn)消息數(shù)據(jù)的存儲。

MQTT.js（https://github.com/mqttjs/MQTT.js）
MQTT.js是官網(wǎng)推薦的JavaScript實現(xiàn)的Client端。

KOA和Express
這兩者都是非常主流的Node版本的Server，簡單易用。

實戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)應用

這節(jié)我們運用之前介紹的框架，自己動手完成一個簡單的物聯(lián)網(wǎng)應用。應用場景如圖4所示，溫度傳感器用于接收溫度，并把文檔通過MQTT發(fā)送到Server端，在Server端進行業(yè)務處理，根據(jù)溫度計算出穿衣提示，通過MQTT把數(shù)據(jù)發(fā)送到特定的Topic，App訂閱Topic獲取數(shù)據(jù)后進行展現(xiàn)。

圖4 “穿衣提示”業(yè)務場景框架

Broker端的實現(xiàn)

Broker端使用mosca，參考網(wǎng)頁https://github.com/mcollina/mosca。

安裝mosca。

nmp install mosca --save

啟動mosca。這里需要注意，如果本地沒有配置MongoDB，則需要把ascoltatore中的內(nèi)容全部注釋掉。

var mosca = require('mosca');

var ascoltatore = {
 //using ascoltatore
 // type: 'mongo',
 // url: 'mongodb://localhost:27017/mqtt',
 // pubsubCollection: 'ascoltatori',
 // mongo: {}
};

var settings = {
 port: 1883,
 backend: ascoltatore
};

var server = new mosca.Server(settings);

server.on('clientConnected', function(client) {
 console.log('client connected', client.id);
});

// fired when a message is received
server.on('published', function(packet, client) {
 console.log('Published', packet.payload); //{"clientId":"mqttjs_02fea7b4","topic":"/tips"}
 // console.log('>>>packet', packet); //{"clientId":"mqttjs_02fea7b4","topic":"/tips"}
});

server.on('ready', setup);

// fired when the mqtt server is ready
function setup() {
 console.log('Mosca server is up and running');
}

代碼完成后，啟動文件，本地的一個Broker就跑在localhost的1883端口上了。

Client端的溫度傳感器實現(xiàn)

Client使用MQTT.js實現(xiàn)，參考網(wǎng)頁https://github.com/mqttjs/MQTT.js

安裝

npm install mqtt --save

啟動

var mqtt = require('mqtt');
var client = mqtt.connect('mqtt://localhost:1883');

client.on('connect', function () {
 console.log('>>> connected')
 // client.subscribe('/tips')
 setInterval(
  ()=>{client.publish('/temperature', '30');},
  3000
 );

})

client.on('message', function (topic, message) {
 // message is Buffer
 console.log(message.toString())
})

// client.end();

執(zhí)行Node index后Client就啟動了，可以看到在MQTT.connect方法中連接了上一節(jié)中啟動的Broker地址，連接成功后，Client會輸出日志，“>>> connected”，Broker的控制臺也會輸出Client的連接信息。

這里模擬了溫度傳感器，定時3秒向/temperature的Topic中發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。

本節(jié)的溫度器可以在電腦中使用Node方式運行，也可以運行在支持JavaScript的開發(fā)板中，如RUFF、NodeMCU、Raspberry Pi，并且可以使用真實的傳感器。

Server的實現(xiàn)

Server使用MQTT.js訂閱Client發(fā)送到/temperature Topic的數(shù)據(jù)進行處理，把處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)譯成JSON發(fā)送到另一業(yè)務主題/tips中。

實現(xiàn)代碼如下：

'use strict'

const mqtt = require('mqtt');
var client = mqtt.connect('mqtt://localhost:1883');

client.on('connect', function () {
 console.log('>>> connected');
 client.subscribe('/temperature');
})

client.on('message', function (topic, message) {
 var temperature = parseInt(message.toString());
 var data = {temperature};

 if (temperature >= 60) {
  data.tips = "熱... 500服務器故障";
 }
 else if (temperature >= 50) {
  data.tips = "今天天氣非常熱，建議不要穿衣服了";
 }
 else if (temperature >= 40) {
  data.tips = "今天天氣十分的熱，建議穿短袖T恤+短褲";
 }
 else if (temperature >= 30) {
  data.tips = "今天天氣有點的熱，建議穿短袖T恤";
 }
 else if (temperature >= 0) {
  data.tips = "今天天氣正好，可以穿上一件薄衣服";
 }
 else if (temperature >= -10) {
  data.tips = "今天天氣十分寒冷，棉襖可以穿上一件"; 
 }
 else {
  data.tips = "今天天氣十分十分寒冷，棉襖可以穿上二件"; 
 }
 client.publish('/tips', JSON.stringify(data));
 // if (temperature+1) {}
 // message is Buffer
 console.log(JSON.stringify(data));
})

App的實現(xiàn)

Demo的App使用KOA啟動一個Web，在Web中展現(xiàn)當前溫度對應的穿衣提示，通過訂閱tips獲取數(shù)據(jù)。

安裝koa

$ npm install koa

實現(xiàn)代碼

'use strict'

const Koa = require('koa');
const mqtt = require('mqtt');
const app = new Koa();


var msg = {temperature:"-",tips:""};
// response
app.use(ctx => {
 ctx.body = "當前溫度:" + msg.temperature + "度" + "\n" + '穿衣提示:'+msg.tips + "\n" ;
});

app.listen(3000);

//mqtt
var client = mqtt.connect('mqtt://localhost:1883');

client.on('connect', function () {
 console.log('>>> connected');
 client.subscribe('/tips');
})

client.on('message', function (topic, message) {
 var data = JSON.parse(message.toString());
 console.log(message.toString()); 
 console.log(data.tips); 
 msg = data;

 // if (temperature+1) {}
 // message is Buffer
 // let str = message.toString();
 // let data = JSON.parse(message);
 // console.log(data.tips);
 // msg = message.toString();
})

Demo小節(jié)

本章給出了一個簡單的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的業(yè)務場景和實現(xiàn)邏輯，其中Client也可以運行在電腦上進行Demo查看，或是跑在真實物聯(lián)設備或開發(fā)版上。如圖5，筆者使用RUFF開發(fā)板實現(xiàn)了一次。

完整Demo代碼已經(jīng)分享在github中，大家可以輸入URL下載。
https://github.com/coolnameismy/javascript-mqtt-demo-wearingTip

總結(jié)

本文和大家交流了物聯(lián)網(wǎng)應用的一般數(shù)據(jù)鏈路、MQTT協(xié)議的架構(gòu)，并基于MQTT實現(xiàn)了一個簡單的物聯(lián)網(wǎng)應用。

現(xiàn)在正是前端工程師的大好機會，越來越多的嵌入式設備都開始支持JavaScript，原因是現(xiàn)在有很多JavaScript引擎可以把JavaScript轉(zhuǎn)換成各種平臺的底層代碼，比較有名的有Jerryscript、Duktape等。隨著越來越多的JavaScript工程師進入嵌入式開發(fā)的領域，嵌入式應用開發(fā)也會出現(xiàn)前后端分離的情況（應用開發(fā)或是驅(qū)動開發(fā)），類似于Web開發(fā)的前后端分離。前端關注在應用、創(chuàng)意、數(shù)據(jù)鏈路、用戶體現(xiàn)上，而后端則關心GPIO、I2C的底層數(shù)據(jù)接口和驅(qū)動，平臺兼容性等方向。

到此這篇關于使用JavaScript和MQTT開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用示例解析的文章就介紹到這了,更多相關JavaScript和MQTT開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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