2.4 LoRa Multipunto – MQTT- HA

Para visualizar los resultados en el broker Home-assistant, usando los valores del servidor MQTT, se añaden las siguientes lineas en el archivo configuration.yaml.

light:
  - platform: mqtt
    name: 'invernaderoD1'
    state_topic: 'invernadero/loraD1/valor'
    command_topic: 'invernadero/loraD1/cambia'
    optimistic: false
  - platform: mqtt
    name: 'invernaderoD2'
    state_topic: 'invernadero/loraD2/valor'
    command_topic: 'invernadero/loraD2/cambia'
    optimistic: false

el ejemplo describe la configuración para dos dispositivos D1 y D2, con los valores de «ON» y «OFF».

Para la presentación en home-assistant, se añade una tarjeta de «entidades», indicando los elementos de cada sensor. Especificarlos como luz, permite disponer del estado «ON» y «OFF» junto al boton de control para encender y apagar.

type: entities
entities:
  - entity: light.invernaderod1
  - entity: light.invernaderod2

2.2 LoRa Multipunto – HELTEC ESP32+LoRa Dispositivo.ino

Referencia: https://github.com/Heltec-Aaron-Lee/WiFi_Kit_series

Para prueba del concepto, se implementa un dispositivo simplificado, un dispositivo que emite un «parpadeo» binario como estado de sensor.

Estado del sensor

El estado del sensor se indica con los valores "ON" encendido y "OFF" para apagado. El parpadeo se realiza a intervalos de tiempo de duración aleatoria entre 1 a 3 segundos.

Direccionamiento

El direccionamiento se realiza usando un numero hexadecimal almacenado en un byte. Por facilidad de identificación, se usa como dirección :

  • Dispositivo usa "D1" por la inicial, los otros dispositivos serán "D2","D3", etc.
  • gateway usa la dirección "C1" cuya inicial es de Concentrador o coordinador, nombre también usado en otras tecnologías.

El algoritmo esta realizado para una placa de desarrollo LoRa, la disponible es de marca Heltec LoRa ESP32 que ofrece librerías simplificadas. Un siguiente paso de desarrollo consiste en usar un módulo LoRa y un Arduino Uno por ejemplo, realizado con librerías más generales.

Instrucciones

Las instrucciones de dividen en el bloque principal, el procedimiento de sensor, y los procedimientos LoRa para envío y recepcion, separados en cada pestaña.

Bloque principal

Declara las librerias para el módulo o placa de desarrollo Heltec, se indica los parámetros LoRa como la Banda ISM que para Ecuador es US915, también se establecen las variables para el manejo de los mensajes de envío y recepción, tiempo de lecturas del sensor «simulado» para la prueba.

El bucle de configuración setup() inicializa el módulo y el de operación loop() revisa los tiempos en los que se debe realizar la lectura del sensor y el envío del mensaje LoRa. Luego revisa si se ha recibido un mensaje LoRa para mostrarlo en la ventana del «monitor serie».

 

/* Dispositivo Sensor Blink Parpadeo ON/OFF
 * http://blog.espol.edu.ec/girni/lora-multipunto-esquema/
 * Referencia: Ejemplos de Aaron.Lee www.heltec.cn
*/
#include "heltec.h"

// LoRa Banda ISM en Región 915Mhz
#define BAND  915E6      // 433E6,868E6,915E6
byte spread_factor = 8;  // rango 6-12,default 7

// Mensaje LoRa a enviar por direcciones
byte dir_local   = 0xD1; // Dispositivo 1
byte dir_destino = 0xC1; // Dispositivo 2
byte id_msjLoRa  = 0;    // cuenta mensaje
String paqueteEnv= "";   // mensaje

// Mensaje LoRa recibido
byte dir_envio  = 0xD1; // receptor
byte dir_remite = 0xC1; // emisor
String paqueteRcb = ""; // mensaje LoRa
byte   paqRcb_ID  = 0;
byte   paqRcb_Estado = 0;
  // 0:vacio, 1: nuevo, 2:incompleto
  // 3:otro destinatario, 4:Broadcast

// Mensajes por Puerto Serial activa
boolean serial_msj = true;

// SENSOR Parpadeo
String sensorEstado = "ON"; // ON/OFF: 1/0
// tiempo entre lecturas
long tiempo_antes     = 0;
long tiempo_intervalo = 6000;
long tiempo_espera = tiempo_intervalo + random(3000);

void setup(){
  Heltec.begin(false /*DisplayEnable Enable*/,
    true /*Heltec.Heltec.Heltec.LoRa Disable*/,
    serial_msj /*Serial Enable*/,
    true /*PABOOST Enable*/,
    BAND /*long BAND*/);
  LoRa.setSpreadingFactor(spread_factor);

  //LoRa.onReceive(cbk);
  LoRa.receive();
}

void loop(){
  int rssi_lora = 0; // nivel de señal
  int snr_lora  = 0;
  
  // Enviar mensajes entre intervalos
  long tiempo_ahora   = millis();
  long t_transcurrido = tiempo_ahora - tiempo_antes;
  
  if (t_transcurrido >= tiempo_espera){

    sensor_revisa(); //actualiza sensor
    
    paqueteEnv = String(sensorEstado).c_str() ;
    envia_lora(dir_destino, dir_local,
               id_msjLoRa, paqueteEnv);
    id_msjLoRa = id_msjLoRa + 1;
     
    // mensaje a serial monitor
    if (serial_msj == true){
      Serial.print("Enviado:  ");
      Serial.print(String(dir_local,HEX));
      Serial.print(",");
      Serial.print(String(dir_destino,HEX));
      Serial.print(",");
      Serial.print(id_msjLoRa-1); 
      Serial.print(",");
      Serial.println(paqueteEnv);
    }
    
    tiempo_antes = millis();
    tiempo_espera = tiempo_intervalo + random(3000);
    
    // LED parpadea. Envio LoRa
    digitalWrite(LED, HIGH); delay(100);
    digitalWrite(LED, LOW ); delay(100);
  }

  // Revisar mensajes LoRa entrantes
  int msjRcbLoRa = LoRa.parsePacket();
  if (msjRcbLoRa !=0){
    recibe_lora(msjRcbLoRa);
    rssi_lora = LoRa.packetRssi();
    snr_lora  = LoRa.packetSnr();
    
    if (serial_msj == true){
      if (paqRcb_Estado == 1){
        Serial.print("Recibido: ");
        Serial.print(String(dir_remite,HEX)); 
        Serial.print(",");
        Serial.print(String(dir_envio,HEX));
        Serial.print(",");
        Serial.print(paqRcb_ID);  Serial.print(",");
        Serial.print(paqueteRcb); Serial.print(",");
        Serial.print(rssi_lora);  Serial.print(",");
        Serial.print(snr_lora);   Serial.print(",");
        Serial.println();
      }else{
        Serial.print("Paquete recibido Estado: ");
        Serial.println(paqRcb_Estado);
      }
    }
    
    // LED parpadea Rebibido Lora
    digitalWrite(LED, HIGH); delay(50);
    digitalWrite(LED, LOW ); delay(50);
    digitalWrite(LED, HIGH); delay(50);
    digitalWrite(LED, LOW );
  }
  delay(100);
}

Procedimiento de envío de paquete LoRa

Se toman los valores para destino, remitente, identificador de paquete y el mensaje o paquete a enviar, para realizar el paso de envio del mensaje con la instrucción LoRa.write().

void envia_lora(byte destino, byte remite,
                byte paqueteID, String paquete){
                  
  // espera radio para enviar un paquete
  while(LoRa.beginPacket() == 0){
    if (serial_msj==true){
      Serial.println("Esperando radio disponible...");
    }
    delay(100);
  }
  
  // envio del mensaje LoRa
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.write(destino);
  LoRa.write(remite);
  LoRa.write(paqueteID);
  LoRa.write(paquete.length());
  LoRa.print(paquete);
  LoRa.endPacket();
}

Procedimiento de recepción de paquete LoRa

Para recibir un paquete LoRa se procede en el mismo orden realizado para el envío, es decir primero se recibe la dirección de envío, la dirección del remitente, el identificador del mensaje, tamaño del mensaje en bytes, todo lo que viene luego es el mensaje transmitido.

Luego se revisa el tamaño del paquete recibido y se compara con el valor de la variable de tamaño del mensaje. Esto permite validar si el mensaje se ha recibido completo o requiere alguna retransmisión.

void recibe_lora(int tamano){
  if (tamano == 0){ 
    paqRcb_Estado = 0; //vacio
    return;
    }
    
  // lectura de paquete
  paqueteRcb = "";
  dir_envio  = LoRa.read();
  dir_remite = LoRa.read();
  paqRcb_ID  = LoRa.read();
  
  byte paqRcb_Tamano = LoRa.read();
  while(LoRa.available()){
    paqueteRcb += (char)LoRa.read();
  }
  
  if (paqRcb_Tamano != paqueteRcb.length()){
    paqRcb_Estado = 2; // Tamaño incompleto
    return;
  }
  if (dir_envio != dir_local){
    paqRcb_Estado = 3; // otro destino
    return;
  }
  if (dir_envio == 0xFF) {
    paqRcb_Estado = 4; //Broadcast, difusion
    return;
  }
  paqRcb_Estado = 1;   // mensaje Nuevo
}

Procedimiento para el sensor

En el ejercicio el procedimiento para el sensor consiste en altenar los valores entre encendido y apagado, el valor cambia cada vez que se use el procedimiento sensor_revisa()

// Sensor Simulado
void sensor_revisa(){
    if (sensorEstado == "ON"){
      sensorEstado = "OFF";
    }else{
      sensorEstado = "ON";
    }
}

Para subir todas las instrucciones recuerde primero seleccionar la placa de desarrollo correspondiente y verificar el puerto com al que se conecta

Resultados en monitor serie

El resultado observable en monitor serie es semejante al mostrado:

Serial initial done
LoRa Initial success!
Enviado:  d1,c1,0,OFF
Enviado:  d1,c1,1,ON
Enviado:  d1,c1,2,OFF
Enviado:  d1,c1,3,ON

Pruebas punto a punto

Para realizar pruebas punto a punto, es necesario usar todas las instrucciones anteriores y cambiar solamente la dirección local y destino del mensaje y  en el bloque principal siguiendo el esquema:

// LoRa envia paquete, direccion, contador
byte dir_local    = 0xC1; // Dispositivo 1
byte dir_destino  = 0xD1; // Dispositivo 2

En el caso de recepción, los valores se actualizan en el procedimiento, dado que las direcciones son parte de la trama de datos, por lo que los valores declarados son solo referenciales.

// LoRa recibe paquete
byte dir_envio  = 0xC1;  // receptor
byte dir_remite = 0xD1;  // emisor

Con lo que se pueden intercambiar mensajes entre dispositivos, modalidad punto a punto, obteniendo el siguiente resultado si están conectados las dos placas de desarrollo.

2.1 LoRa Multipunto – Esquema

El esquema básico de comunicación de mensajes en los ejemplos es de punto a punto.

El siguiente nivel de comunicación es a varios dispositivos donde se requiere identificación o dirección del cada dispositivo.

En comunicación multipunto, la dirección (local y destino) permite identificar al emisor y receptor. Con las direcciones se pueden enviar mensajes entre dispositivos: uno a uno, uno a varios.

Se usa un esquema simple de direcciones en hexadecimal con la nomenclatura:

– «D#» para dispositivos y
– «C#» para concentradores o gateways en la red,

El símbolo «#» indica el número de dispositivo en la red. La dirección es numérica Hexadecimal donde se aprovecha los símbolos «D» y  «C» para simplificar la asignación de direcciones en los prototipos, no es un limitante en la aplicación solo una forma didáctica de facilitar la identificación.

Una vez establecida la comunicación multipunto, el siguiente paso es conectar la red LoRa  a otras redes, por lo que se designa un elemento de red como Gateway/Coordinador. La definición en este caso es semejante a otras redes inalámbricas como lo usado en Zigbee.

El dispositivo coordinador o gateway si es un módulo LoRa ESP32, permitirá enviar el mensaje por la red WiFi al broker. El formato del mensaje a emplear es MQTT aprovechando los conceptos descritos para dispositivos con WiFi.

El broker recibe los mensajes en MQTT y los gestiona con Home-Assistant. A partir de aquí, los datos se pueden visualizar en una página web (local o en nube).

Referencia: https://www.semtech.com/lora/what-is-lora

2.3 LoRa Multipunto – Gateway.ino básico con LoRa-ESP32

El prototipo para un gateway simple se inicia con la función de recepción de mensajes que hay que procesar para enviarlos aun servidor MQTT. A partir de donde se gestionan los datos de los sensores.

Para el prototipo se usa placa de desarrollo que contiene: un  módulo LoRa y un SoC ESP32. Si se reutiliza algunos componentes de algoritmos usados para los dispositivos con WiFi, la versión inicial se conecta un router IP via WiFi de donde se envia el mensaje MQTT.

El mensaje MQTT require la descripción de un tópico, por lo que en la conformación del tópico se usa la dirección de envío.

Los valores usados en el mensaje MQTT, son el estado del sensor u otro valor que se requiera. Para facilitar el seguimiento inicial de datos, se publica el identificador de mensaje, que es un contador ascendente que permite observar la secuencia del número de mensaje.

Gateway Multipunto – Recepción Lora y envío MQTT

Para el ejercicio se habilitan dos dispositivos «D1» y «D2», comprobando los mensajes recibidos de varias formas:

– mensajes por puerto serial
– mensajes MQTT en servidor

Instrucciones en Arduino

Los bloques se crean a partir del ejemplo de LoRa Mutipunto para dispositivos, aprovechando que el módulo Heltec LoRa-ESP32 tiene incorporado WiFi. Aunque no se encuentran todos los canales disponibles al mismo tiempo para recibir todas las señales, se aprovecha que si el  canal está libre se puede realizar la transmisión del estado del sensor desde LoRa hacia WiFi para llegar hasta el broker MQTT.

El ejercicio es una prueba de concepto, pues un gateway completo debe estar atento a todos los canales de transmisión y tener la capacida de atención a cada uno de ellos simultaneamente.

Bloque principal

En el bloque principal se adjuntan los parámetros de conexión por WiFi, asi como las instrucciones de inicialización. Desde luego será necesario añadir los procedimientos de WiFi y MQTT.

/* Dispositivo Gateway: LoRa/WiFi/MQTT/Home-Assistant
 * http://blog.espol.edu.ec/girni/lora-multipunto-esquema/
 * Referencia: Aaron.Lee www.heltec.cn, 
 * https://github.com/Heltec-Aaron-Lee/WiFi_Kit_series
*/
#include "heltec.h"
#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// LoRa Banda ISM en Región 915Mhz
#define BAND 915E6       //433E6,868E6,915E6
byte spread_factor = 8;  // rango 6-12,default 7

// Mensaje LoRa a enviar por direcciones
byte dir_local   = 0xC1; // Dispositivo 1
byte dir_destino = 0xD1; // Dispositivo 2
byte id_msjLoRa  = 0;    // cuenta mensaje
String paqueteEnv = "";  // mensaje

// Mensaje LoRa recibido
byte dir_envio  = 0xC1; // receptor
byte dir_remite = 0xD1; // emisor
String paqueteRcb = "OFF"; // mensaje LoRa
byte   paqRcb_ID  = 0;
byte   paqRcb_Estado = 0;
  // 0:vacio, 1: nuevo,   2:incompleto
  // 3:otro destinatario, 4:Broadcast

// LED interno, ESP01-pin=1, ESP07-pin=2
int LED_pin = LED; //LED interno Heltec

// Mensajes por Puerto Serial
boolean serial_msj = true;

// tiempo entre lecturas
long tiempo_antes     = 0;
int  tiempo_intervalo = 6000;
long tiempo_espera = tiempo_intervalo + random(3000);

// WIFI: conexión a Router
char* ssid     = "miRouter";
char* password = "miRouterclave";

// MQTT: Servidor
char* MQTT_IP = "192.168.10.50";
uint16_t MQTT_puerto  = 1883;
char* MQTT_usuario    = "usuarioprueba";
char* MQTT_contrasena = "usuarioclave";

// MQTT: Dispositivo Sensor
char* MQTT_ID = "LoraGatewayC1";
String topico_base  = "invernadero/lora";
String topico_valor = "/valor";
char MQTT_TOPIC[50] = ""; // construido en algoritmo
char MQTT_SensorEstado[10] = "OFF";
boolean mqtt_desconectado = true;

// MQTT: Dispositivo Actuador
String topico_accion = "/cambia";
char MQTT_COMMAND[50] = "";
char MQTT_ActuadorEstado[10] = "OFF";
boolean actuador_estado  = false;
boolean actuador_bandera = false;
char* sensor_ON  = "ON";
char* sensor_OFF = "OFF";

// Clientes WiFi y MQTT
WiFiClient   wificlient;
PubSubClient mqttclient(wificlient);

void setup(){
  Heltec.begin(false /*DisplayEnable Enable*/,
    true /*Heltec.LoRa Disable*/,
    serial_msj /*Serial Enable*/,
    true /*PABOOST Enable*/,
    BAND /*long BAND*/);
  LoRa.setSpreadingFactor(spread_factor);
  
  //LoRa.onReceive(cbk);
  LoRa.receive();
  
  inicia_wifi(); // conexión WIFI y MQTT
  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED){
    inicia_mqtt();
    }
}

void loop(){

  // LoRa Revisa mensajes de dispositivos
  int msjRcbLoRa = LoRa.parsePacket();
  if (msjRcbLoRa !=0){
    recibe_lora(msjRcbLoRa);
    int rssi_lora = LoRa.packetRssi();
    int snr_lora  = LoRa.packetSnr();
       
    if (serial_msj==true){
      if (paqRcb_Estado == 1){
        Serial.print("Recibido: ");
        Serial.print(String(dir_remite,HEX));Serial.print(",");
        Serial.print(String(dir_envio,HEX)); Serial.print(",");
        Serial.print(paqRcb_ID);  Serial.print(",");
        Serial.print(paqueteRcb); Serial.print(",");
        Serial.print(rssi_lora);  Serial.print(",");
        Serial.print(snr_lora);   Serial.print(",");
        Serial.println();
      }else{
        Serial.print("Paquete recibido Estado: ");
        Serial.println(paqRcb_Estado);
      }
    }
    
    // LED parpadea. Rebibido LoRa 
    digitalWrite(LED, HIGH); delay(50);
    digitalWrite(LED, LOW ); delay(50);
    digitalWrite(LED, HIGH); delay(50);
    digitalWrite(LED, LOW );
  }

  
  // MQTT publica estado recibido desde LoRa
  if (msjRcbLoRa !=0 && paqRcb_Estado == 1){
    
    if (mqttclient.connected()==true){
      publica_mqtt();
    }
  }

  // LoRa Reenvia a dispositivo
  if (actuador_bandera == true){
    id_msjLoRa = id_msjLoRa +1;
    envia_lora(dir_destino, dir_local, 
               id_msjLoRa, paqueteEnv);
    actuador_bandera = false;
  }

  // Revisa estado WiFi y MQTT
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED){
    inicia_wifi();
  }else{
    if (mqttclient.connected () == false){
      mqtt_desconectado = true;
      inicia_mqtt(); // reintento
    }
    if (mqttclient.connected() == true){
      if (mqtt_desconectado==true){
        publica_mqtt();
        mqtt_desconectado=false;
      }
      mqttclient.loop();
    }
  }
  delay(100);
}

LoRa – envío de mensajes

void envia_lora(byte destino, byte remite,
                byte paqueteID, String paquete){

  // espera radio para enviar un paquete
  while(LoRa.beginPacket() == 0){
    if (serial_msj==true){
      Serial.println("Esperando radio disponible...");
    }
    delay(100);
  }
  
  // envio del mensaje LoRa
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.write(destino);
  LoRa.write(remite);
  LoRa.write(paqueteID);
  LoRa.write(paquete.length());
  LoRa.print(paquete);
  LoRa.endPacket();
}

LoRa – Recibe mensajes

void recibe_lora(int tamano){
  if (tamano == 0){ 
    paqRcb_Estado = 0; //vacio
    return;
  }
    
  // lectura de paquete
  paqueteRcb = "";
  dir_envio  = LoRa.read();
  dir_remite = LoRa.read();
  paqRcb_ID   = LoRa.read();
  
  byte paqrcbTamano = LoRa.read();
  while(LoRa.available()){
    paqueteRcb += (char)LoRa.read();
  }
  
  if (paqrcbTamano != paqueteRcb.length()){
    paqRcb_Estado = 2; // tamaño incompleto
    return;
  }
  if (dir_envio != dir_local){
    paqRcb_Estado = 3; // otro destino
    return;
  }
  if (dir_envio == 0xFF) {
    paqRcb_Estado = 4; // Broadcast, difusion
    return;
  }
  paqRcb_Estado = 1;   // mensaje Nuevo
}

MQTT- inicia

void inicia_mqtt(void){
  int esperamqtt = 5;
  int cuentamqtt = 0;
  
  if (serial_msj){
    Serial.print(" MQTT Conectando a ");
    Serial.println(MQTT_IP);
    }

  mqttclient.setServer(MQTT_IP, MQTT_puerto);
  mqttclient.connect(MQTT_ID, MQTT_usuario, MQTT_contrasena);
  mqttclient.setCallback(recibe_mqtt);
  
  while (!mqttclient.connected() && (cuentamqtt<=esperamqtt)) {
    cuentamqtt = cuentamqtt + 1;
    if (serial_msj){
      Serial.print(".");
    }
    // LED Monitor parpadeo MQTT
    digitalWrite(LED_pin, HIGH); delay(200);
    digitalWrite(LED_pin, LOW);  delay(200);
  }
  
  if (mqttclient.connected()){
    // publica_mqtt();
    // suscribe a todos los topicos base
  }
  
  if (serial_msj){
    //Fin de "...."
    Serial.print("\n MQTT Conectado: ");
    Serial.print(mqttclient.connected());
    Serial.print("\t Estado: ");
    Serial.println(mqttclient.state());
  }
}

MQTT- publica mensaje

void publica_mqtt() { 
  paqueteRcb.toCharArray(MQTT_SensorEstado,
                         paqueteRcb.length()+1);

  // MQTT Construye tópico por remitente
  String remite = String(dir_remite, HEX);
  remite.toUpperCase();
  String topico = topico_base + remite + topico_valor;
  topico.toCharArray(MQTT_TOPIC,topico.length()+1);
  if (serial_msj==true){
    Serial.print("  ");
    Serial.print(topico); Serial.print("/");
    Serial.println(MQTT_SensorEstado);
  }
  // MQTT Construye tópico por remitente
    String topico_cmd = "";
    topico_cmd += topico_base + remite +"/cambia";
    topico_cmd.toCharArray(MQTT_COMMAND,topico_cmd.length()+1);
    if (serial_msj==true){
      Serial.print("  sucrito: ");
      Serial.println(MQTT_COMMAND);
    }
    
  if (mqttclient.connected()==true){
    mqttclient.publish(MQTT_TOPIC,MQTT_SensorEstado,true);
    mqttclient.subscribe(MQTT_COMMAND);
  }else{
    mqtt_desconectado = true;
  }
}

MQTT- Recibe mensaje

// llega mensaje MQTT, callback mqtt sin confirmación
void recibe_mqtt(char* p_topic, byte* p_payload,
                  unsigned int p_length) {
  if (serial_msj){
    Serial.println("Recibe mensaje MQTT");
    Serial.println(p_topic);
  }
  // convierte a texto
  String payload;
  for (uint8_t i = 0; i < p_length; i++) {
    payload.concat((char)p_payload[i]);
    }
  paqueteEnv = payload;
  
  // direccion destino
  char dispositivo[3] = "D0";
  int desde = topico_base.length();
  dispositivo[0] = p_topic[desde];
  dispositivo[1] = p_topic[desde+1];
  dir_destino = (int) strtol(dispositivo,NULL,16);

  actuador_bandera = true;
  if (mqttclient.connected()==true){
    mqttclient.subscribe(MQTT_COMMAND);
  }else{
    mqtt_desconectado = true;
  }
}

WiFi – inicio

void inicia_wifi(void) {
  int esperawifi = 10;  // >=10 para conectar
  int cuentawifi = 0;
  
  if (serial_msj){
    Serial.print(" WiFi Conectando a ");
    Serial.println(ssid);
    }
  
  WiFi.disconnect(true);
  delay(1000);
  
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.setAutoConnect(true);
  WiFi.begin(ssid,password);
  delay(100);
  
  while(WiFi.status() != WL_CONNECTED && 
             (cuentawifi < esperawifi)){
    cuentawifi = cuentawifi + 1;
    if (serial_msj){
      Serial.print(".");
    }
    // Parpadeo de Monitor Wifi
    digitalWrite(LED_pin, HIGH); delay(300);
    digitalWrite(LED_pin, LOW);  delay(200);
  }
  
  if (serial_msj){
    // mensaje a serial, Fin de "..."
    Serial.println();
    if (WiFi.status() == WL_CONNECTED){
      Serial.print(" Estado: ");
      Serial.println(WiFi.status());
      Serial.print(" MAC: ");
      Serial.println(WiFi.macAddress());
      Serial.print(" IP: ");
      Serial.println(WiFi.localIP());
      Serial.print(" RSSI: ");
      Serial.println(WiFi.RSSI());
      Serial.println();
    }
    if (WiFi.status() != WL_CONNECTED){
        WiFi.printDiag(Serial);
        Serial.println();
    }
  }
}

.

IoT LoRa – Integración con broker MQTT-HA

La cobertura de los dispositivos IOT con un rango mayor al alcance con WiFi se logra al cambiar o incorporar otra red inalambrica para implementación, por ejemplo LoRa.

https://www.semtech.com/lora/why-lora

La selección de tecnología LoRa responde al esquema de trabajo de Hardware y Software Abierto, la disponibilidad de componentes, que son la base para plantear esquemas de prueba de concepto, entrenamiento y desarrollo DIY.

De tener en operación la gestión de datos con un servidor MQTT y Home-Assistant, la integración con esta plataforma abierta simplifica los pasos al considerarse una extensión de lo implementado con redes locales con cobertura WiFi.

El uso de una plataforma abierta permite personalizar los dispositivos a requerimientos nuevos.

En el caso de solo realizar la conexión con «pocos» dispositivos, se puede recurrir a una conexión multipunto con LoRa. El esquema de integración simplificado se muestra en al figura.

Esquema LoRa: Dispositivo y Gateway Básico

La comunicación entre dispositivos y broker se simplifica considerando que:

  • Dispone de módulos Lora y/o Placas de Desarrollo
  • Implementa prototipos para una etapa inicial, no dispone de un gateway comercial y no requiere acceso directo a internet
  • Simplifica el esquema de comunicación entre pocos dispositivos, basado en direccionamiento
  • Interactúa con el Broker mediante MQTT, usando la red Ethernet o Wifi

En las siguientes secciones se describe en detalle los componentes básicos que se van implementando.

Esquema LoRaWAN

En caso de requerir una cobertura mayor se amplia el esquema para usar LoRaWAN e incorporar un LoRa Mini Gateway también en esquema abierto con ChirpStack. como gestor de Gateways-

Referencia: https://lora-developers.semtech.com/

5. MQTT – Registro de mensajes en archivo.txt con Python

Para registrar los eventos de un determinado dispositivo para analizar su comportamiento y registrarlo en un archivo txt se puede usar la librería Paho en Python. El proceso de registro desde luego se puede realizar en un gestor de datos como Home Assistant, se supondrá en éste caso que no está disponible..

Se crea un archivo, al que se añade una linea por cada registros de mensajes MQTT.

Para el ejemplo los datos de guardan sin procesar.

# grabando mensajes MQTT
# configurar los parámetros para la creacion de archivo de texto
import paho.mqtt.client as mqtt

# INGRESO
# Parametros para la conexión
servidormqtt = "192.168.xx.xx"
topicolee = "oficina/+/dispositivo/#"
# Para el archivo.txt
cuentamensaje = 0
nombrearchivo = 'unreporte.txt'
archivo = open(nombrearchivo,'w')
archivo.close()  # Cierra el archivo

# FUNCIONES, para conectar y recibir mensaje MQTT
# Al recibir CONNACK desde el servidor.
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    print("Conexión/código de resultado: "+str(rc))

    # Inicio o renovación de subscripción
    client.subscribe(topicolee)

    return()

# el tópico tiene una publicación
def on_message(client, userdata, msg):
    global cuentamensaje
    print(msg.topic+" "+str(msg.payload))
    unmensaje = msg.topic+" "+str(msg.payload)

    # Archivo en modo añadir 'append'
    archivo = open(nombrearchivo,'a')
    unalinea = unmensaje + '\n'
    archivo.write(unalinea)
    
    cuentamensaje = cuentamensaje + 1
    print('\n mensajes recibidos: ', cuentamensaje)

    return()

client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.connect(servidormqtt, 1883, 60)
client.loop_forever()

Archivos py o txt desde PC a Raspberry Pi

Para transferir los archivos de Python o de texto generados se encuentra dispobible la instrucción scp. Luego de ejecutar la instrucción se pedirá la clave de acceso del usuario pi para copiar el archivo en el directorio proyecto/

scp archivo.py pi@192.168.xx.xx:projecto/

Para el caso contrario se usa una instrucción semejante pero con los parametros al contrario, observe que termina en un «.»

scp pi@192.168.xx.xx:projecto/archivo.txt .

En el enlace de la referencia se encuentran más instrucciones al respecto

Referencia: https://www.raspberrypi.org/documentation/remote-access/ssh/scp.md

4. MQTT – Conexión desde Python

La librería Paho-Mqtt de Python usada que permite conectarse como cliente a MQTT.

Esto permite analizar los valores en los mensajes MQTT de los dispositivos para procesar, o activar algun proceso o evento con Python.

La conexión requiere los parámetros de dirección IP del servidor, puerto, datos de usuario, contraseña y el tópico.

# Parametros para la conexión
servidormqtt = "192.168.xx.xx"
usuario = "usuarioprueba"
contrasena = "usuarioclave"
topicolee = "#"

La instalación de la librería en Python se puede realizar con pip, tal como otras librerias en Python.

pip install paho-mqtt

Instrucciones en Python

# Conectando a MQTT-Mosquitto
import paho.mqtt.client as mqtt

# INGRESO
# Parametros para la conexión
servidormqtt = "192.168.xx.xx"
usuario = "usuarioprueba"
contrasena = "usuarioclave"
topicolee = "#"

# Funciones de conexión y mensaje
# Al recibir CONNACK desde el servidor
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    print("Conexión/código de resultado: "+str(rc))
    # Inicio o renovación de subscripción
    client.subscribe(topicolee)

# el tópico tiene una publicación
def on_message(client, userdata, msg):
    print(msg.topic+" "+str(msg.payload))
    unmensaje = msg.topic+" "+str(msg.payload)
    return()

client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.username_pw_set(username=usuario,password=contrasena)
client.connect(servidormqtt, 1883, 60)
client.loop_forever()

Referencia: paho-mqtt, https://pypi.org/project/paho-mqtt/#usage-and-apihttps://pypi.org/project/paho-mqtt/#connect-reconnect-disconnect

3. MQTT – Mosquitto TLS

Los mensajes MQTT que se transmiten como texto simple en la red (inalambrica) y podrían ser leidos con algún software de inspección de tráfico de red. Para añadir un nivel de seguridad con los mensajes MQTT se usa TLS.

Esta sección consta de dos partes:
– creación de los certificados para CA, broker y dispositivos
– configuración de Mosquitto


1. Creación de Certificados

Son archivos que contienen las «llaves» de encriptación que se deben crear o generar para poder realizar todo el proceso de validación. Esta sección considera que las llaves serán usadas de forma local, por lo que la certificación de las llaves se realiza en el mismo broker (self-signed certificate).

La generación de llaves se realiza con la aplicación «OpenSSL» que se incluye con Raspberry OS y para esta ocasión se ejecuta desde un terminal local o remoto (ssh).

Se requieren llaves y certificados para el broker y para cada cliente

1.1 CA – Certificate authority

Se require una «entidad» para crear los certificados y las llaves usadas en el proceso, concocida como CA.  Los archivos creados de guardan en la carpeta:

cd /etc/mosquitto/ca_certificates/

primero se crea la llave, que require establecer una frase para generar el archivo, ejemplo: «mqttasegurado» o alguna que le permita establecer una contraseña para la generación de los todos los siguientes certificados y llaves. Anote la frase en algun lugar a su alcance para los próximos pasos.

sudo openssl genrsa -des3 -out mqtt-ca.key 2048

la instrucción genera la siguiente

Generating RSA private key, 2048 bit long modulus (2 primes)
...........................................+++++
.+++++
e is 65537 (0x010001)
Enter pass phrase for mqtt-ca.key:
Verifying - Enter pass phrase for mqtt-ca.key:

El certificado CA firmado con la llave creada en el paso anterior, requiere añadir información adicional como: país, provincia, ciudad e institución para asociar al certificado.

En CN (Common Name) use el nombre en la red o IP fijo del broker, ejemplo: 192.168.10.40

La información en la parte «-subj» permite disponer de un contacto en caso que sea necesario actualizar el archivo del certificado.

sudo openssl req -new -x509 -days 3650 -extensions v3_ca \
-subj '/C=EC/L=Gye/CN=192.168.10.40' \
-key mqtt-ca.key -out mqtt-ca.crt

Recuerde revisar los permisos de lectura en el directorio de los archivos para los certificados con la instruccion ls -l. pues se requiere poder leerlos para generar las llaves de clientes. Por ejemplo:

pi@raspberry:/etc/mosquitto/ca_certificates $ ls -l
-rw-r--r-- 1 root root 1196 mar 26 22:46 mqtt-ca.crt
-rw-r--r-- 1 root root 1751 mar 26 22:40 mqtt-ca.key
-rw-r--r-- 1 root root   41 mar 26 23:05 mqtt-ca.srl
-rw-r--r-- 1 root root   73 nov 16  2019 README
pi@raspberry:/etc/mosquitto/certs $

si requiere cambiarlos usar la instrucción: sudo chown usuario archivo, o en otro caso cambiar los permisos de lectura para todos los demás.

sudo chmod g+r mqtt-ca*

1.2 TLS –  broker Mqtt

Los certificados del broker y usuarios se crean en el directorio ‘certs’, por  lo que se cambia de directorio con la instrucción:

cd /etc/mosquitto/certs/

se genera la llave para el broker

sudo openssl genrsa -out mqtt-srv.key 2048

Creación del certificado para el Broker usando la llave del paso anterior.

En CN (Common Name) use el nombre o IP del broker, ejemplo: 192.168.10.50. Este valor es el mismo nombre a usar en la conexión del cliente.

sudo openssl req -new -out mqtt-srv.csr -key mqtt-srv.key \
-subj '/C=EC/L=Gye/CN=192.168.10.40'  

El siguiente paso es firmar el certificado usando CA:

sudo openssl x509 -req -days 3650 \
-CA    /etc/mosquitto/ca_certificates/mqtt-ca.crt \
-CAkey /etc/mosquitto/ca_certificates/mqtt-ca.key \
-CAcreateserial -in mqtt-srv.csr -out mqtt-srv.crt

1.3 Huella del certificado: fingerprint

Para usar en la programación del archivo.ino del dispositivo.

openssl x509 -noout -in mqtt-srv.crt -fingerprint

Recuerde revisar los permisos de lectura de los certificados, y modifique los que sean necesarios.

Realizar lo mismo de los permisos que para el directorio /etc/mosquitto/ca_certificates


2. Configuración de Mosquitto

La configuración del broker debe contener cuáles son los certificados para la encriptación de los mensajes.

La configuración del broker mosquitto se encuentra en el archivo /etc/mosquitto/mosquitto.conf que se modifica para activar la encriptación con TLS.

El archivo de configuración se abre desde la consola con la instrucción:

sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf

Se añaden las instrucciones:

# Port to use for the default listener.
port 8883
# "c_rehash " each time you add/remove a certificate.
#capath
cafile /etc/mosquitto/ca_certificates/mqtt-ca.crt

# Path to the PEM encoded server certificate.
certfile /etc/mosquitto/certs/mqtt-srv.crt

# Path to the PEM encoded keyfile.
keyfile /etc/mosquitto/certs/mqtt-srv.key

# This option defines the version of the TLS protocol to use for this listener.
# The default value allows v1.2, v1.1 and v1.0, if they are all supported by
# the version of openssl that the broker was compiled against. For openssl >=
# 1.0.1 the valid values are tlsv1.2 tlsv1.1 and tlsv1. For openssl < 1.0.1 the
# valid values are tlsv1.
tls_version tlsv1.2

para activar los cambios, deber reiniciar mosquitto con la instrucción:

sudo systemctl restart mosquitto

Verifique el estado del servidor MQTT desde una consola remota con ssh:

systemctl status mosquitto

con lo que se obtiene mensajes semejantes a:

● mosquitto.service - Mosquitto MQTT v3.1/v3.1.1 Broker
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/mosquitto.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Sun 2019-08-11 14:16:50 -05; 9min ago
     Docs: man:mosquitto.conf(5)
           man:mosquitto(8)
 Main PID: 394 (mosquitto)
    Tasks: 1 (limit: 2200)
   Memory: 2.4M
   CGroup: /system.slice/mosquitto.service
           └─394 /usr/sbin/mosquitto -c /etc/mosquitto/mosquitto.conf

ago 11 14:16:50 raspberrypi mosquitto[394]: 1565551010: Config loaded from /etc/mosquitto/mosquitto.conf.
ago 11 14:16:50 raspberrypi mosquitto[394]: 1565551010: Opening ipv4 listen socket on port 8883.

revise que todo esté funcionando sin inconvenientes, que el puerto 8333 sea el que esté activo.

sudo netstat -lnpt
sudo systemctl status mosquitto
sudo journalctl -u mosquitto

3. TLS para los clientes

Para cada dispositivo que se use para enviar o recibir un mensaje Mqtt se define como un cliente. Cada cliente necesita su propia llave que debe ser firmada por la CA para que sea aceptada en las conexiones TLS.

para generar los certificados podemos regresar al directorio:

cd /etc/mosquitto/certs/

En adelante, llamaremos al dispositivo «sensor00» como identificador en cada proceso. Se genera la llave para «sensor00»

sudo openssl genrsa -out sensor00-client.key 2048

se crea una solicitud de forma para la llave. El valor de CN debe ser el nombre del dispositivo FQDN o una dirección IP fija.

Para las pruebas, se puede usar la consola remota  o una laptop conectada a la misma red que el broker. Recuerde actualizar los datos en la sección «subj»

sudo openssl req -new -out sensor00-client.csr \
-key sensor00-client.key \
-subj '/C=EC/L=Gye/CN=192.168.10.40'

creada la solicitud, se usa  para firmarla usando CA, se pedirá la frase de la primera sección:

sudo openssl x509 -req  -days 3650 \
-CA /etc/mosquitto/ca_certificates/mqtt-ca.crt \
-CAkey /etc/mosquitto/ca_certificates/mqtt-ca.key \
-CAcreateserial \
-in sensor00-client.csr -out sensor00-client.crt

Para usar en la programación del archivo.ino del dispositivo.

openssl x509 -noout -in sensor00-client.crt -fingerprint

Recuerde revisar los permisos de lectura de los certificados, y modificar los que sean necesarios.

Se procede de forma semejante para los otros sensores «sensor##» o el nombre que se prefiera y se repite solo ésta sección.

Repita el ejercicio para el certificado a usar por homeassistant con identificador ‘HA-broker’.


4. Prueba de funcionamiento

4.1 Desde la consola ssh

con los parámetros, utilice los parámetros con los que generó los certificados.

mosquitto_sub -v -h 192.168.10.40 -p 8883 \
-u 'usuarioprueba' -P 'usuarioclave' \
--key /etc/mosquitto/certs/sensor00-client.key \
--cert /etc/mosquitto/certs/sensor00-client.crt \
--cafile /etc/mosquitto/certs/mqtt-srv.crt \
-t 'oficina/mensaje' \
--tls-version tlsv1.2 -i sensor00

al ejecutar la instrucción, se pide la frase del certificado, la ingresa y obtiene:

Enter PEM pass phrase:
Client mosqsub|1557-raspberry sending CONNECT
Client mosqsub|1557-raspberry received CONNACK (0)
Client mosqsub|1557-raspberry sending SUBSCRIBE (Mid: 1, Topic: oficina/mensaje, QoS: 0)
Client mosqsub|1557-raspberry received SUBACK
Subscribed (mid: 1): 0
ON

Puede cambiar el estado con mosquitto_pub se escribe una instrucción semejante añadiendo el mensaje -m ‘ON’. Esta instrucción usa otro cliente: sendor01.

mosquitto_pub -h 192.168.10.40 \
-u 'usuarioprueba' -P 'usuarioclave' \
--key    /etc/mosquitto/certs/sensor01-client.key \
--cert   /etc/mosquitto/certs/sensor01-client.crt \
--cafile /etc/mosquitto/certs/mqtt-srv.crt \
-t 'oficina/mensaje' \
-p 8883 \
--tls-version tlsv1.2 -i sensor01 \
-m 'mensajePorTLS..!'

con el siguiente resultado:

Enter PEM pass phrase:
Client mosqpub|1607-raspberry sending CONNECT
Client mosqpub|1607-raspberry received CONNACK (0)
Client mosqpub|1607-raspberry sending PUBLISH (d0, q0, r0, m1, 'home/garden/fountain', ... (2 bytes))
Client mosqpub|1607-raspberry sending DISCONNECT

4.2 Con el programa MQTT.fx

Otra opción para probar la conexión es usando un programa desde una PC y con el certificado de cliente, por ejemplo MQTT.FX que lo puede descargar de forma gratuita.

Realice una copia del certificado de cliente en la pc donde instala el programa MQTT.FC en un directorio de trabajo.

Use los parámetros requeridos para la conexión en la ventana del menú «extras/edit/connection profiles»  para usuario y clave, TLS, etc

Se presiona conectar a MQTT, luego se suscribe al tópico de interés y se puede publicar en el mismo tópico.


5 Revisar conexión SSL

Sustituir IP_ADDRESS con la dirección IP antes de usar la instrucción.

openssl s_client --connect IP_ADDRESS:8883

Referencias:

https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=287326

https://mosquitto.org/man/mosquitto-tls-7.html

https://mcuoneclipse.com/2017/04/14/enable-secure-communication-with-tls-and-the-mosquitto-broker/

http://www.steves-internet-guide.com/mosquitto-tls/

https://www.hivemq.com/blog/mqtt-security-fundamentals-tls-ssl/

https://www.home-assistant.io/docs/mqtt/broker/

2. MQTT – Mosquitto usuario y contraseña

Para crear un nivel de control de cuáles dispositivos operan con el servidor MQTT, se añaden usuarios y contraseñas.

1. Crear usuarios y contraseñas

Mosquitto dispone de una instruccion para generar un archivo de contraseñas: mosquitto_passwd. La instruccion para crear el usuario requiere escribir una contraseña a ser usada solo para el servicio MQTT:

sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd usuarioprueba

Para cada usuario se validan las contraseñas, se solicita escribirlas dos veces:

Nota puede usar para el ejemplo : «usuarioprueba» , «usuarioclave», al ejercutar la instruccion anterior tendrá lo siguiente, teniendo que digitar la clave seleccionada.

pi@raspberrypi:~ $ sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd usuarioprueba
Password:
Reenter password:

2. Añadir control de usuarios a la configuración

Añadir el control de usuarios require modificar el archivo de configuración para indicar la ubicación del archivo de contraseñas de cada usuario registrado.

sudo nano /etc/mosquitto/conf.d/default.conf

Y escribir en el archivo:

password_file /etc/mosquitto/passwd
allow_anonymous false

La última instrucción, no permitirá que se den servicio a mensajes sin autenticación de usuario.

Se guarda el archivo (^O) y sale de la aplicacion (^X).

Una vez completada la acción anterior, se debe reiniciar mosquitto:

sudo systemctl restart mosquitto

3. Pruebas de operación

Realice nuevamente las pruebas de mensajes MQTT. Ahora se requiere indicar detalles del usuario que usa el servicio de suscripción y publicación:

mosquitto_sub -d -t "oficina/mensaje" -u "usuarioprueba" -P "usuarioclave"

mosquitto_pub -d -t "oficina/mensaje" -m "controlando usuario" -u "usuarioprueba" -P "usuarioclave"

Los resultados se muestran incluso con mayor detalle:

pi@raspberrypi:~ $ mosquitto_sub -d -t "oficina/mensaje" -u "usuarioprueba" -P "usuarioclave"
Client mosqsub|754-raspberrypi sending CONNECT
Client mosqsub|754-raspberrypi received CONNACK (0)
Client mosqsub|754-raspberrypi sending SUBSCRIBE (Mid: 1, Topic: oficina/mensaje, QoS: 0)
Client mosqsub|754-raspberrypi received SUBACK
Subscribed (mid: 1): 0
Client mosqsub|754-raspberrypi received PUBLISH (d0, q0, r0, m0, 'oficina/mensaje', ... (19 bytes))
controlando usuario

Como comprobación, intente enviar un mensaje con usuario cambiado con clave errada.

En las nuevas versiones, en modo «localhost» es decir desde un terminal del sevidor, se aceptan todos los mensajes sin restriccion como un modo de prueba de operación. Par comprobar otro tipo de conexión se debe realizar desde otro programa o computador. por ejemplo: mqtt.fx

https://mqttfx.jensd.de/

3.1 Subscribirse a todos los tópicos

Se puede usar el comodín ‘#’:

mosquitto_sub -v -h broker_ip -p 1883 -t '#'

3.2 Añadir usuarios

Para añadir usuarios a mosquitto, use la instrucción con el parámetro -b, añadiendo el usuario y la clave.

sudo mosquitto_passwd -b /etc/mosquitto/passwd usuarionuevo clavenueva

para activar los nuevos usuarios puede reiniciar el proceso


4. Mosquitto en Home Assistant

Para conectar Home-Assistant al broker Mosquitto, se requiere configurar los parámetros de conexión.

La configuración se puede realizar usando la página web en el menú de:

«Ajustes/Dispositivos y servicios/Integraciones»

En el botón de «agregar integración», seleccione entre las opciones «MQTT».

En otro caso, la forma mas tradicional es:

Actualizar el inicio del servicio:

sudo nano /etc/systemd/system/home-assistant@homeassistant.service

En la línea correspondiente a After=

[Unit]
Description=Home Assistant
After=network-online.target mosquitto.service

Se actualiza el archivo configuration.yaml con la instrucción:

sudo nano /home/homeassistant/.homeassistant/configuration.yaml

añadiendo las instrucciones con los datos propuestos en el ejemplo que precede:

mqtt:
  broker: localhost
  port: 1883 
  client_id: 'HA-broker'
  username: 'usuarioprueba'
  password: 'usuarioclave'

el parámetro de broker puede ser también la dirección IP del servidor mosquitto.

Al reiniciar Home-Assistant, debería iniciar con la configuración propuesta.

5. MQTT con TLS

Para aumentar el nivel de seguridad de los mensajes MQTT, se añade encriptado TLS a los mensajes. El tema se desarrolla en la siguente página de publicación.


Referencias:

https://mcuoneclipse.com/2017/04/14/enable-secure-communication-with-tls-and-the-mosquitto-broker/

https://aprendiendoarduino.wordpress.com/tag/configurar-mosquitto/

http://www.steves-internet-guide.com/mosquitto-tls/

https://www.hivemq.com/blog/mqtt-security-fundamentals-tls-ssl/

1. MQTT – Mosquitto instalar

Como protocolo para comunicar el broker con los dispositivos será MQTT.

La versión seleccionada es Mosquitto, disponible en el enlace mostrado.

1. Instalar Mosquitto en Raspberry Pi

La forma simplificada de instalar mosquitto es desde una ventana de terminal, que instala e inicia el servicio. Recuerde actualizar Raspbian antes de éste proceso, notas en la sección de RaspberryPi-Actualizar.

sudo apt-get install mosquitto mosquitto
sudo apt-get install mosquitto mosquitto-clients

Más información sobre la instalación se pueden encontrar en:

https://mosquitto.org/

Si se completaron las instrucciones anteriores, Mosquitto se inicia al terminar el proceso, por lo que se puede continuar con las pruebas.

Versiones actualizadas se pueden instalar con las instrucciones detalladas en:

https://mosquitto.org/blog/2013/01/mosquitto-debian-repository/

2. Pruebas de Mosquitto

Para probar si la instalación se completó, se puede usar las instrucciones en dos ventanas separadas de comando (local o remota ssh):

2.1 Para comprobar que se encuentra funcionando Mosquitto, use:

systemctl status mosquitto

obtendrá una respuesta semejante a:

● mosquitto.service - Mosquitto MQTT v3.1/v3.1.1 Broker
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/mosquitto.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Sat 2019-07-27 23:13:10 -05; 6min ago

En caso que no esté iniciado el proceso, escriba la instrucción:

mosquitto

2.2 en una ventana de comando, se suscribirse a un tópico ejemplo, para recibir los mensajes:

mosquitto_sub -v -t "oficina/mensaje"

2.3. en otra ventana publicar un nuevo estado en el tópico:

mosquitto_pub -t "oficina/mensaje" -m "mensaje mqtt"

Si aparece el estado en la ventana del numeral 2.2, MQTT se encuentra funcionando correctamente.

Para iniciar una prueba, también puede usar el programa cliente MQTT.fx, requiere descargar y configurar los parámetros de MQTT.

Esta es una instalación básica, procesa cualquier suscripción o publicación de mensajes. Tiene utilidad para probar los primeros mensajes de un dispositivo básico en construcción.

Para añadir un nivel de seguridad mediante usuario y contraseña, se requieren algunos pasos adicionales descritos en otra entrada del blog.

3. Puertos de conexión

A partir de la versión 2, la configuración predeterminada  se restringe a los mensajes enviados  desde la dirección»local» (127.0.0.1). Para abrir la recepción mensajes desde otras direcciones, se actualiza el archivo

sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf

con la instrucción:

listener 1883

Referencia: https://mosquitto.org/man/mosquitto-conf-5.html

4. Mosquitto en Home Assistant

Para conectar Home-Assistant al broker Mosquitto, se requiere configurar los parámetros de conexión.

La forma más simple de configurar MQTT es usando la página web en  el menú de configuración/Integraciones.

Se usa el botón «+ añadir integración» para indicar los parámetros del servidor MQTT tal com «agente:» dirección ip o «localhost», el puerto es el mismo, se añade de ser el caso el usuario y la contraseña.

Al completar la configuración, deberá aparecer entre la lista de integraciones:

https://www.home-assistant.io/integrations/mqtt/


Otra forma de configurar mediante la forma antigua al editar los archivos de configuración.

Actualizar el inicio del servicio:

sudo nano /etc/systemd/system/home-assistant@homeassistant.service

En la línea correspondiente a After=

[Unit]
Description=Home Assistant
After=network-online.target

[Service]
Type=simple
User=%i
ExecStart=/srv/homeassistant/bin/hass -c "/home/homeassistant/.homeassistant"

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Se actualiza el archivo configuration.yaml con la instrucción:

sudo nano /home/homeassistant/.homeassistant/configuration.yaml

añadiendo las instrucciones con los datos propuestos en el ejemplo que precede:

mqtt:
  broker: localhost
  port: 1883
  client_id: 'HA-broker'

Al reiniciar Home-Assistant, debería iniciar con la configuración propuesta.


Referencia:

https://aprendiendoarduino.wordpress.com/tag/configurar-mosquitto/