在运行完成Python的模拟设备数据上云，想必大家对设备模拟是啥应该没有很大的疑问了，以物联网设备端到硬件端的流程来，我们接下来介绍下这两个Python文件的源码做了哪些事情。
but，首先有一些通讯上的概念需要你先知道，这对了解平台与设备间通讯非常重要，在我们周围许多的设备通过无线网络（WiFi、ZigBee、2G、NB-IoT、LoRa）等和云平台保持实时通讯，这个过程的建立对于开发者来说非常重要。

MQTT协议

实际上我们的Python脚本使用paho-mqtt包提供的mqtt client客户端与平台建立了MQTT连接，MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，MQTT是一个客户端服务端架构的发布/订阅模式的消息传输协议。它的设计思想是轻巧、开放、简单、规范，易于实现。这些特点使得它对很多场景来说都是很好的选择，特别是对于受限的环境如机器与机器的通信（M2M）以及物联网环境（IoT）。
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除去保证通讯质量的QoS（Quality of Service）之外，MQTT主要提供了一套基于中间代理服务器的订阅机制，很好地将端和端通讯进行异步解耦，解决了同步可能造成过多资源占用的情况，适合物联网使用场景。
Python源码详解 - 图1

iot_device.py详解

iot_device.py文件中包含两个class类对象

  • MessageThread

  • IoTDevice

MessageThread使用多线程（Python的假多线程）来处理接收到平台的下行消息，防止出现下行消息阻塞，作为IoTDevice class的工具类使用，可以方便地将平台下发的消息给MessageThread来处理。
IoTDevice为连接MQTT broker（MQTT服务器）的客户端类，通过paho-mqtt包提供的MQTT客户端进行MQTT的协议封装，与平台进行通讯。

  1. class IoTDevice(object):
  2.     PORT = 1883
  3.     HOST = ".iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com"
  5.     PROPERTY_TOPIC = "/sys/%s/%s/thing/event/property/post"
  6.     EVENT_TOPIC = "/sys/%s/%s/thing/event/%s/post"
  7.     SERVICE_TOPIC = "/sys/%s/%s/thing/service/%s"
  9.     OTA_VERSION_TOPIC = "/ota/device/inform/%s/%s"
  10.     OTA_UPGRADE_TOPIC = "/ota/device/upgrade/%s/%s"
  11.     OTA_PROGRESS_TOPIC = "/ota/device/progress/%s/%s"

以上代码，初始化一些类内作用域的变量，有连接的地址和端口，以及设备需要使用的一些MQTT Topic，Topic是MQTT服务器为各个订阅关系所开辟出来的通道，客户端通过MQTT协议订阅了Topic A，当设备向Topic A发送消息时，MQTT服务器会使用标准MQTT协议将此消息推送给客户端。
基于设备“属性”、“事件”、“服务”的设备模型，设备需要向这些Topic发送消息：

设备模型内容 Topic 什么时候发生
属性上报 /sys/{productKey}/{deviceName}/thing/event/property/post 设备进行属性上报，直接发布（Publish）即可，MQTT服务器维护发布订阅权限和关系
属性回复 /sys/{productKey}/{deviceName}/thing/event/property/post_reply 设备进行属性上报，平台服务器收到消息会进行回复，回复Topic需要设备提前完成订阅
事件上报 /sys/{productKey}/{deviceName}/thing/event/{eventId}/post 设备进行事件上报，每个事件类型具有单独的Topic（eventId）
事件回复 /sys/{productKey}/{deviceName}/thing/event/{eventId}/post_reply 设备进行事件上报，平台服务器接收到会进行回复，需要设备提前订阅
服务订阅 /sys/%s/%s/thing/service/{serviceId} 设备订阅服务Topic，平台可以发起服务并送入参数，分为同步和异步，目前我们使用的异步，即收到消息不需要进行回复 
  1. # 初始化类，注入类内元素变量
  2.     def __init__(self, pk, dn, ds):
  3.         self._product_key = pk
  4.         self._device_name = dn
  5.         self._device_secret = ds
  6.         self._mqtt_client = None
  7.         self._version = None
  9.         # self._host = pk + self.HOST
  10.         self._host = self.HOST
  11.         self._port = self.PORT
  13.         self._property_topic = self.PROPERTY_TOPIC % (self._product_key, self._device_name)
  14.         self._property_reply_topic = self._property_topic + "_reply"
  15.         self._version_topic = self.OTA_VERSION_TOPIC % (self._product_key, self._device_name)
  16.         self._upgrade_topic = self.OTA_UPGRADE_TOPIC % (self._product_key, self._device_name)
  17.         self._progress_topic = self.OTA_PROGRESS_TOPIC % (self._product_key, self._device_name)
  19.         self._event_topic_reply_list = []
  20.         self._service_topic_dict = {}
  21.         self._service_topic_list = None
  23.         self._conn_cb = None
  24.         self._post_cb = None
  25.         self._service_cb = None
  26.         self._upgrade_cb = None
  28.         # 设备的多线程接收类
  29.         self._thread = MessageThread(self._on_async_message)

以上代码主要实现类内一些变量的初始化，init()函数是类被初始化的构造函数。没啥可说的。

  1. # 执行设备各状态回调函数的初始化
  2. def callback_set(self, conn_cb, post_cb, service_cb, upgrade_cb):
  3.     self._conn_cb = conn_cb
  4.     self._post_cb = post_cb
  5.     self._service_cb = service_cb
  6.     self._upgrade_cb = upgrade_cb

为IoTDevice类注入一些回调函数的函数，cb（callback），回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。 如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就说这是回调函数。 回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或条件进行响应。

run_device.py详解

run_device.py中使用了iot_device.py定义的IoTDevice类（key：value类型），在文件中定义了和业务逻辑相关的函数和方法，具体来说，需要开发者关心和修正的有：

  • device_conf :device_conf是一个python的dict类，其中包含设备连接平台的三元组（productKey、deviceName、deviceSecret）以及设备上报的固件版本信息（用于平台对设备进行OTA管理）

  • device_random_data：device_random_data 也是Python的dict类，类中定义了在云平台定义的设备模型中的属性、事件、服务，在后面业务主函数random_loop中会对device_random_data进行处理，