10分钟教你在树莓派 4B 上搭建企业级 IoT 物联网平台

00

准备工作

本系列物联网开发入门实战教程中硬件选取乐鑫 ESP8266 开发板，服务器采用树莓派 3B+/4B 主板，云端物联网平台基于开源EMQX社区版搭建，带你完整体验物联网场景端到端全栈开发过程。

乐鑫 ESP8266：

树莓派 4B：

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树莓派系统烧录

树莓派(Raspberry Pi)是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，卡片主板周围有1/2/4个USB接口和一个10/100 以太网接口，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备所有PC的基本功能只需接通电视机和键盘，就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。

安装烧录工具

首先，打开树莓派官网，根据你的电脑系统下载对应烧录工具

https://www.raspberrypi.com/software/

安装 Raspberry Pi Imager后，打开软件，选择 Raspberry Pi OS (64-bit)，并选择存储 MicroSD 卡。

点击右下角的设置按钮，进行配置工作。

在高级设置页面，你需要根据实际情况配置如下信息：

最后，点击烧录按钮，开始烧录固件，直到烧录完成。

02

安装 EMQX 社区版

EMQX  是一款完全开源，高度可伸缩，高可用的分布式 MQTT 消息服务器，同时也支持 CoAP/LwM2M 协议，适用于 IoT、M2M 和移动应用程序。

EMQX 提供了高效可靠海量物联网设备连接，可处理千万级别的并发，实时处理消息和事件流数据，帮助您快速构建关键业务的物联网平台与应用。

• 基于 APL 2.0 开放源码协议

• 完整 MQTT 3.1.0、3.1.1 和 5.0 规范，支持 MQTT-SN

• Masterless 高可用集群架构

• 高并发、低时延、高性能

• 可扩展的网关和插件体系

因为树莓派系统是基于 Debian 裁剪版，所以我们下载支持 Debian 操作系统的开源社区版。操作步骤如下：

2.1 SSH登陆树莓派：

ssh emqx@emqx.local

2.2 配置 EMQX Apt 源：

curl -s https://assets.emqx.com/scripts/install-emqx-deb.sh | sudo bash

2.3 安装 EMQX：

sudo apt-get install emqx

2.4 启动 EMQX：

sudo systemctl start emqx

控制台完整操作过程如下：

Last login: Sat Aug 19 21:01:31 on console
iot$ ssh emqx@emqx.local
The authenticity of host 'emqx.local (***)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:***/ouBrME10.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added 'emqx.local,***%en0' (ECDSA) to the list of known hosts.
emqx@emqx.local's password: 
Linux emqx 6.1.21-v8+ #1642 SMP PREEMPT Mon Apr  3 17:24:16 BST 2023 aarch64
 
 
The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.
Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Wed May  3 04:23:52 2023
 
 
emqx@emqx:~ $ curl -s https://assets.emqx.com/scripts/install-emqx-deb.sh | sudo bash
Detected operating system as debian/bullseye.
Checking for curl...
Detected curl...
Checking for gpg...
Detected gpg...
Running apt-get update... done.
Installing debian-archive-keyring which is needed for installing 
apt-transport-https on many Debian systems.
Installing apt-transport-https... done.
Installing /etc/apt/sources.list.d/emqx_emqx.list...done.
Importing gpg key... done.
Running apt-get update... done.
 
 
The repository is setup! You can now install packages.
 
 
emqx@emqx:~/ $ sudo apt-get install emqx
Reading package lists... Done
Building dependency tree... Done
Reading state information... Done
The following package was automatically installed and is no longer required:
  libfuse2
Use 'sudo apt autoremove' to remove it.
The following NEW packages will be installed:
  emqx
0 upgraded, 1 newly installed, 0 to remove and 96 not upgraded.
Need to get 39.9 MB of archives.
After this operation, 93.8 MB of additional disk space will be used.
Get:1 https://packages.emqx.com/emqx/emqx/debian bullseye/main arm64 emqx arm64 5.1.6 [39.9 MB]
Fetched 39.9 MB in 16s (2,523 kB/s)                                                          
Selecting previously unselected package emqx.
(Reading database ... 96881 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack .../archives/emqx_5.1.6_arm64.deb ...
Unpacking emqx (5.1.6) ...
Setting up emqx (5.1.6) ...
 emqx
    State: degraded
     Jobs: 0 queued
   Failed: 1 units
    Since: Thu 1970-01-01 01:00:04 BST; 53 years 8 months ago
   CGroup: /
           ├─user.slice 
           │ └─user-1000.slice 
           │   ├─user@1000.service …
           │   │ ├─app.slice 
           │   │ │ ├─gvfs-goa-volume-monitor.service 
           │   │ │ │ └─1005 /usr/libexec/gvfs-goa-volume-monitor
           │   │ │ ├─pulseaudio.service 
           │   │ │ │ └─687 /usr/bin/pulseaudio --daemonize=no --log-target=journal
           │   │ │ ├─gvfs-daemon.service 
           │   │ │ │ ├─ 844 /usr/libexec/gvfsd
           │   │ │ │ ├─ 849 /usr/libexec/gvfsd-fuse /run/user/1000/gvfs -f
           │   │ │ │ └─1021 /usr/libexec/gvfsd-trash --spawner :1.7 /org/gtk/gvfs/exec_spaw/0
           │   │ │ ├─gvfs-udisks2-volume-monitor.service 
           │   │ │ │ └─988 /usr/libexec/gvfs-udisks2-volume-monitor
           │   │ │ ├─gvfs-gphoto2-volume-monitor.service 
           │   │ │ │ └─1009 /usr/libexec/gvfs-gphoto2-volume-monitor
           │   │ │ ├─pipewire.service 
           │   │ │ │ ├─686 /usr/bin/pipewire
           │   │ │ │ └─730 /usr/bin/pipewire-media-session
           │   │ │ ├─dbus.service 
           │   │ │ │ └─715 /usr/bin/dbus-daemon --session --address=systemd: --nofork --nopid…
           │   │ │ ├─gvfs-mtp-volume-monitor.service 
           │   │ │ │ └─995 /usr/libexec/gvfs-mtp-volume-monitor
           │   │ │ └─gvfs-afc-volume-monitor.service 
           │   │ │   └─1013 /usr/libexec/gvfs-afc-volume-monitor
           │   │ └─init.scope 
           │   │   ├─625 /lib/systemd/systemd --user
           │   │   └─654 (sd-pam)
           │   ├─session-3.scope 
           │   │ ├─563 /bin/login -f
           │   │ └─708 -bash
           │   ├─session-4.scope 
           │   │ ├─ 815 sshd: emqx [priv]
           │   │ ├─1136 sshd: emqx@pts/0
           │   │ ├─1137 -bash
           │   │ ├─2478 sudo apt-get install emqx
           │   │ ├─2479 apt-get install emqx
           │   │ ├─2520 /usr/bin/dpkg --status-fd 32 --configure --pending
           │   │ ├─2521 /bin/sh /var/lib/dpkg/info/emqx.postinst configure
           │   │ └─2535 systemctl status --no-pager
           │   └─session-1.scope 
           │     ├─615 lightdm --session-child 13 16
           │     ├─703 /usr/bin/lxsession -s LXDE-pi -e LXDE -w openbox-lxde-pi
           │     ├─789 /usr/bin/ssh-agent x-session-manager
           │     ├─857 openbox --config-file /home/emqx/.config/openbox/lxde-pi-rc.xml
           │     ├─861 lxpolkit
           │     ├─863 lxpanel --profile LXDE-pi
           │     ├─865 pcmanfm --desktop --profile LXDE-pi
           │     ├─877 /usr/bin/ssh-agent -s
           │     ├─881 /usr/bin/python3 /usr/share/system-config-printer/applet.py
           │     ├─885 xcompmgr -aR
           │     └─997 /usr/lib/menu-cache/menu-cached /run/user/1000/menu-cached-:0
           ├─init.scope 
           │ └─1 /sbin/init splash
           └─system.slice 
             ├─packagekit.service 
             │ └─1123 /usr/libexec/packagekitd
             ├─systemd-udevd.service 
             │ └─174 /lib/systemd/systemd-udevd
             ├─triggerhappy.service 
             │ └─445 /usr/sbin/thd --triggers /etc/triggerhappy/triggers.d/ --socket /run/thd…
             ├─cron.service 
             │ └─352 /usr/sbin/cron -f
             ├─polkit.service 
             │ └─371 /usr/libexec/polkitd --no-debug
             ├─rtkit-daemon.service 
             │ └─700 /usr/libexec/rtkit-daemon
             ├─bluetooth.service 
             │ └─788 /usr/libexec/bluetooth/bluetoothd
             ├─wpa_supplicant.service 
             │ └─449 /sbin/wpa_supplicant -u -s -O /run/wpa_supplicant
             ├─lightdm.service 
             │ ├─540 /usr/sbin/lightdm
             │ └─562 /usr/lib/xorg/Xorg :0 -seat seat0 -auth /var/run/lightdm/root/:0 -nolist…
             ├─ModemManager.service 
             │ └─493 /usr/sbin/ModemManager
             ├─systemd-journald.service 
             │ └─139 /lib/systemd/systemd-journald
             ├─ssh.service 
             │ └─590 sshd: /usr/sbin/sshd -D [listener] 0 of 10-100 startups
             ├─hciuart.service 
             │ └─746 /usr/bin/hciattach /dev/serial1 bcm43xx 3000000 flow - b8:27:eb:b8:c8:d0
             ├─rsyslog.service 
             │ └─417 /usr/sbin/rsyslogd -n -iNONE
             ├─dhcpcd.service 
             │ ├─436 /usr/sbin/dhcpcd -b -q
             │ └─553 wpa_supplicant -B -c/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf -iwlan0
             ├─rng-tools-debian.service 
             │ └─513 /usr/sbin/rngd -r /dev/hwrng
             ├─cups-browsed.service 
             │ └─592 /usr/sbin/cups-browsed
             ├─cups.service 
             │ └─523 /usr/sbin/cupsd -l
             ├─udisks2.service 
             │ └─447 /usr/libexec/udisks2/udisksd
             ├─dbus.service 
             │ └─354 /usr/bin/dbus-daemon --system --address=systemd: --nofork --nopidfile --…
             ├─systemd-timesyncd.service 
             │ └─282 /lib/systemd/systemd-timesyncd
             ├─avahi-daemon.service 
             │ ├─345 avahi-daemon: running [emqx.local]
             │ └─363 avahi-daemon: chroot helper
             └─systemd-logind.service 
               └─442 /lib/systemd/systemd-logind
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/emqx.service → /lib/systemd/system/emqx.service.
 
 
emqx@emqx:~/ $ sudo systemctl start emqx

启动EMQX 服务后，你可以通过浏览器访问 http://emqx.local:18083/  来登录 EMQX Dashboard 管理控制台，进行设备连接与相关指标监控管理，默认用户名及密码：admin /public 。

EMQX 系统登录页面

EMQX 管理控制台概览

03

配置和验证 EMQX 

设备通过 MQTT 协议接入 EMQX 平台需要有合法身份认证信息，因此你需要在控制台配置客户端认证信息。

首先，接入客户端认证页面，选择Password Based认证方式，用内置数据库 Mnesia 作为数据源，配置参数采用默认方式。

其次，你需要在内置数据中添加一个用户身份(username/password)。在用户管理里可以查看到已添加的用户。

MQTTX 工具

MQTTX 是由 EMQ 开发的一款开源跨平台 MQTT 5.0 桌面客户端，它兼容 macOS，Linux 以及 Windows 系统。

MQTTX 的用户界面 UI 采用聊天式设计，使得操作逻辑更加简明直观。它支持用户快速创建和保存多个 MQTT 连接，便于测试 MQTT/MQTTS 连接，以及 MQTT 消息的订阅和发布。

• 采用聊天界面设计，使得操作更加简单明了

• 跨平台兼容，支持在 Windows，macOS，Linux 系统上运行

• 100% 兼容 MQTT v5.0，v3.1.1 和 v3.1 协议

• 订阅的 MQTT 主题支持自定义颜色标签

• 支持单向和双向 SSL 认证，同时支持 CA 和自签名证书

• 支持通过 WebSocket 连接 MQTT 服务器

• 支持 Hex, Base64, JSON, Plaintext 等 Payload 格式转换

• 自定义脚本支持模拟 MQTT 发布/订阅测试

• 提供完整的日志记录功能

• 多语言支持：简体中文、英语、日语、土耳其语及匈牙利语

• 自由切换 Light、Dark、Night 三种主题模式

打开 MQTTX 客户端进入创建页面，首先，你需要填写客户端的相关信息，包括clientId，MQTT服务器地址，用户名和密码。然后，点击右上角连接按钮建立MQTT连接。

你可以给指定的Topic发送一条消息。

你也可以订阅指定的Topic。

回到EMQX 控制台，你会看到当前连接的客户端Id、用户名、状态、以及 MQTT CONNECT 报文配置参数。

进入设备详情页面，你可以查看消息发送和接收情况，当前订阅消息主题列表。

至此，你已经成功的在树莓派上部署了 EMQX 服务，并通过 MQTTX 工具模拟了物联网设备和云端 MQTT 服务器通信的过程。