Comunicación con MQTT

Introducción Teórica

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) es un protocolo de mensajería orientado a la comunicación entre dispositivos IoT (Internet of Things). Se basa en la publicación y subscripción de información, lo que permite a los dispositivos comunicarse entre sí de manera eficiente y confiable, incluso en redes con ancho de banda limitado o en condiciones de alta latencia.

En la mecatrónica, MQTT es esencial para la automatización y control de sistemas, donde los dispositivos deben intercambiar información en tiempo real. Además, su bajo consumo de energía y la capacidad de funcionar en redes inestables lo hacen ideal para aplicaciones de monitoreo remoto, como la supervisión de sistemas de producción en la industria manufacturera.

En México, por ejemplo, la empresa Bimbo utiliza MQTT en su proceso de producción para monitorear y controlar la calidad de sus productos en tiempo real, lo que les permite optimizar sus operaciones y reducir costos.

Explicación Técnica Detallada

El ESP32 es un microcontrolador de bajo costo con capacidades de WiFi y Bluetooth, lo que lo hace perfecto para aplicaciones IoT. Para configurar la comunicación MQTT en el ESP32, necesitamos configurar tanto la conexión WiFi como el cliente MQTT.

Primero, necesitamos incluir las bibliotecas WiFi y PubSub (MQTT) en nuestro código. Luego, debemos configurar los parámetros de nuestra red WiFi (nombre y contraseña) y el servidor MQTT al que nos conectaremos.

El siguiente código de ejemplo muestra cómo hacer esto en Arduino IDE:

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

const char* ssid = "your_SSID";
const char* password =  "your_PASSWORD";
const char* mqtt_server = "broker.mqtt-dashboard.com";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup_wifi() {
  delay(10);
  // Conectar a la red WiFi
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void reconnect() {
  // Loop hasta que estemos conectados
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("Attempting MQTT connection...");
    // Crear un cliente ID aleatorio
    String clientId = "ESP32Client-";
    clientId += String(random(0xffff), HEX);
    // Intentar conectar
    if (client.connect(clientId.c_str())) {
      Serial.println("connected");
      // Una vez conectado, publicar un anuncio...
      client.publish("outTopic", "hello world");
      // ... y subscribirse
      client.subscribe("inTopic");
    } else {
      Serial.print("failed, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" try again in 5 seconds");
      // Esperar 5 segundos antes de reintentar
      delay(5000);
    }
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  client.setCallback(callback);
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();
}

En este código, la función setup_wifi() se encarga de conectar el ESP32 a la red WiFi. Luego, la función reconnect() se encarga de conectar el ESP32 al servidor MQTT y subscribirse a un tema. Finalmente, la función loop() se encarga de mantener la conexión MQTT.

Ejercicios Prácticos Visuales

Proyecto Aplicado

Evaluación y Troubleshooting