自建智能家居，使用Django+ESP8266+MQTT实现

一直想自己做一套还算有实用性的智能家居系统，恰逢毕业，将此想法落地，本篇将简单描述MyHouse智能家居系统的实现方法。

一、技术选型

1. 后端：

后端采用个人更为熟悉的python-django框架作为纯后端，负责为前端提供服务，使用paho-mqtt接收硬件设备上传的数据、并向设备发送用户传达的指令。

2. 前端：

前端采用Layui框架，其提供了较为完整的响应式UI组件库，并且为传统JS的设计模式（与现代Vue.js的MVVM架构所区分），对后端人来说，更容易上手。

使用JQuery做各种DOM操作、发送Ajax请求，虽然缺乏优雅，但胜在易理解，好操作。

使用Echarts实现数据可视化中的图表等，通过快速的阅读文档、查看例程，即可快速上手实践。

3. 数据库：

使用MariaDB作为关系型数据库，使用Redis作为缓存，存储临时数据的同时，也为MariaDB分担一些压力。

4. MQTT服务器：

使用Mosquitto作为MQTT服务器，部署方便，配置简单，对服务器负载相对较小。

5. 开发板：

使用乐鑫ESP8266-12E NodeMCU作为开发板。这款单片机提供了相对稳定的Wi-Fi连接功能，支持TCP/IP协议栈，可以很方便的进行网络通信。支持MicroPython与Arduino平台开发，在有基础的前提下，可以快速学习、开发。他也引出了所有引脚，对于单独操作某个智能家居执行器，也基本够用。

基本设计​​​​

 二、逻辑实现

因为此前没有涉及过Web端的实体控制，所以思考这个逻辑还是花了一些时间的。

1. 基础数据交互：

这一块，类似普通网站的登录注册、浏览等功能，是Web应用的基本功能，遵循固有模式设计。

2. 硬件数据交互：

收：

此模块不同于普通站点，涉及了非HTTP协议的建立，且需要后端长时间与MQTT服务器保持连接。故需要一个任务随后端服务启动，与MQTT服务器建立连接，接收到数据后，分析，存储。该任务，随后端启动，但不经过wsgi网关、urls解析与View，但通过Model操作数据库。

发：

在接收到数据并解析后，立即检索是否存在设备联动的情况，若存在，则通过MQTT服务器向从设备发送对应指令。

当后端接收到用户在前端发出的指令后，解析对应设备和状态，在View中使用paho-mqtt通过MQTT服务器向设备发送指令。

3. MQTT消息订阅规则：

首先，每个设备需要自己独立的几个主题以避免发生数据误收，故借助ESP8266的MAC地址作为唯一身份标识，作为用户-设备绑定、发布/订阅主题的依据。

设备发，后端收：esp8266/+/state

设备收，后端发：esp8266/+/ctrl

设备上下线（遗嘱），后端收：esp8266/+/will

4. 设备联动：

数据库设计是这个模块最重要的一环，影响着数据解析、页面设计以及功能的高效实现。

“当设备A采集的B型数据，与C条件满足逻辑条件D时，E设备的F状态设为G”，

如：当<温湿度计>采集的<温度>，与<30（摄氏度）>满足<大于关系>时，<门窗开关>的状态<角度>设为<45（度）>。

分析逻辑后，对条件进行抽象，可提取出关键性字段，存入数据库中，合理设置非主键索引，便于查询。

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至此，系统运行逻辑基本完成，可根据各模块所需技术栈分别进行代码编写，完成相应功能。