當各類感測器或裝置都能夠連網時，如何將這些資料進行分析或整合，就變成一個關鍵的環節，所謂雲端 IoT 資料庫因此存在。ThingSpeak 是很多人會使用的雲端服務平台，藉由這類的雲端資料庫，我們可以將感測原始資料上傳並儲存，再搭配應用演算法進行後端控制，今天這篇就來講一下如何使用 ThingSpeak MQTT 協定， 將 DHT11 的感測資料發佈並即時監看 。

Tips: 如果要透過 MQTT 上傳資料到雲端平台，可以先在自行架設的 Mosquitto Broker 主機測試，需要的朋友參考這篇：https://jimirobot.tw/esp32-micropython-mqtt-publish-tutorial-303/

1. 申請 ThingSpeak 帳號

ThingSpeak 現在為 Mathworks 旗下的產品線之一，所以如果你有 Matlab 帳號就可以直接使用 Free 的授權（不過我想離開學校後應該就比較少用了吧！🙄），關於免費授權的限制（https://thingspeak.com/pages/license_faq），大家可以留意一下：

• 用在非商業用途的 Project 沒有時間限制
• 每一年可以傳300萬的訊息，一天約8200個訊息
• 限制在 4 個 Channel
• 每一次更新訊息的間隔必須要15秒以上
• 同時 MQTT 訂閱數量只能有3個

以一般需求的Project來說，應該是可以滿足上述的條件，這邊先來示範一下怎麼申請帳號：

🔽 先到ThingSpeak 平台的官網，按下『Get Started for Free』

🔽 Create One，建立一個 MathWorks 的新帳號。

🔽 填入 Email 與相關內容，按下Continue。（現在不接受 google 的 email 了）

🔽 按下 Continue 後，會將確認連結寄到你填寫的 Email 。

🔽 找到確認信後，按下連結，便會出現下面的verified畫面。

🔽 開始填入你的密碼，並同時相關Service Agreement。

🔽 完成後，即可使用申請的帳號登入。

2. 在 ThingSpeak 新增 Channel 與 Field

ThinkSpeak的『Channel』 就類似一個 topic 主題一樣，Field 就是欄位，每個Channel 最多可以配到8個欄位，以這次的實驗為為例，房間狀態就是一個channel，DHT11所提供的溫度與濕度值分別代表兩個欄位，建立步驟如下：

🔽 登入後，點擊上方的『Channels』，並按下『New Channel』。

🔽 在 New Channel 視窗內，依序填上 Channel、Description、Field1、 Field2的內容。

🔽 滑鼠往下，其他欄位可以先不用填，按下『Save Channel』，完成 Channel 的設定。

3. 訊息上傳前的準備工作

在準備程式撰寫前，有三個 ThingSpeak 的參數要先記錄下來：ChannelID、WriteAPIKey、MQTTKey，可以分別在下面畫面找到：

🔽點擊剛剛新增的 Channel的 API Key 標籤頁，紀錄 Channel ID 跟 WriteAPI Key。

🔽我們此次會使用 MQTT 協定登入ThingSpeak，所以還需要 MQTT 登入的密碼。接著點選畫面右上方的帳號圖示內的『My Profile』。

🔽按下 MQTT API Key 更新按鈕。

🔽記下新增的 MQTT API Key，此字串就是登入 ThingSpeak MQTT 的密碼。

4. 開始上傳資訊到 ThingSpeak MQTT

>> 電路連接

關於電路連接的部分一樣是透過 ESP32 GPIO14 連接 DHT11，其他部分就是簡單的電源與 GND。

>> 完整程式碼

這邊主要的程式邏輯與上篇 303 MQTT Publish 發佈訊息到 Mosquitto Broker 是一樣的，唯一不同的就是連線從私有 Broker 變成雲端的ThingSpeak 主機。

from umqtt.simple import MQTTClient
import machine,dht,utime,time,network
d11=dht.DHT11(machine.Pin(14))      # GPIO14 as the DHT11 dataline

mq_server = 'mqtt.thingspeak.com'
mq_id = 'esp00001' 
mq_topic = "channels/" + "13xxxx" + "/publish/" + "JROxxxxxxxxxxxxxx" #id + write_api  
mq_user='james'
mq_pass='KIBxxxxxxx'  #thingspeak mqtt key

wifi= network.WLAN(network.STA_IF)
wifi.active(False)
wifi.active(True)

try:
    wifi.connect('tp_station','ooxx8811')
    print('start to connect wifi')
    for i in range(20):
        print('try to connect wifi in {}s'.format(i))
        utime.sleep(1)
        if wifi.isconnected():
            break          
    if wifi.isconnected():
        print('WiFi connection OK!')
        print('Network Config=',wifi.ifconfig())
    else:
        print('WiFi connection Error') 
    mqClient0 = MQTTClient(mq_id, mq_server, user=mq_user, password=mq_pass)
    mqClient0.connect()
	i=0
    while True:
        i=i+1
        d11.measure()
        mq_message='field1={}&field2={}'.format(d11.temperature(),d11.humidity())
        mqClient0.publish(mq_topic, mq_message)
        print("message publish {}".format(i))
        time.sleep(18)         
except Exception as e: print(e)

>> 程式解說

from umqtt.simple import MQTTClient
import machine,dht,utime,time,network
d11=dht.DHT11(machine.Pin(14))      # GPIO14 as the DHT11 dataline

mq_server = 'mqtt.thingspeak.com'
mq_id = 'esp00001' 
mq_topic = 'channels/' +'13xxxx' + '/publish/' + 'JROxxxxxxxxxxxxxx' #id + write_api  
mq_user='james'
mq_pass='KIBxxxxxxx'  #thingspeak mqtt key

wifi= network.WLAN(network.STA_IF)
wifi.active(False)
wifi.active(True)

需要特別講解的就是關於 mqtt 的相關設定：

• 第5行：mq_server 指定連線的 broker 名稱或位址，這邊填入 mqtt.thingserver.com
• 第6行：裝置 ID，自行指定不要重複的名稱即可。
• 第7行：mq_topic 指定 mqtt 的主題，關於此項 ThingSpeak 有既定要求，格式為 ‘channels/’ + channel_id + ‘/publish/’ + write_api_key，剛剛從ThingSpeak網頁上記錄下來的 channel_id 跟 write_api_key就是填在這裡。
• 第8行： mqtt 登入帳號可以自己填。
• 第9行： mqtt 登入密碼就是ThingSpeak網頁的MQTT API KEY

try:
    wifi.connect('tp_station','ooxx8811')
    print('start to connect wifi')
    for i in range(20):
        print('try to connect wifi in {}s'.format(i))
        utime.sleep(1)
        if wifi.isconnected():
            break          
    if wifi.isconnected():
        print('WiFi connection OK!')
        print('Network Config=',wifi.ifconfig())
    else:
        print('WiFi connection Error') 
    mqClient0 = MQTTClient(mq_id, mq_server, user=mq_user, password=mq_pass)
    mqClient0.connect()  

此段程式的前半部分進行 wifi 連線，一旦 wifi 狀態 OK 後，便開始連接 ThingSpeak 的 MQTT 主機。

i=0
    while True:
        i=i+1
        d11.measure()
        mq_message='field1={}&field2={}'.format(d11.temperature(),d11.humidity())
        mqClient0.publish(mq_topic, mq_message)
        print("message publish {}".format(i))
        time.sleep(18)         
except Exception as e: print(e)

ThingSpeak 的 MQTT 主機連上後，ESP32開始從 DHT11取得溫濕度數值，發佈MQTT訊息格式為 ‘field1=xxxx&field2=xxxx’，field1跟 field2 就是我們在網站上開啟的欄位， =後面放入想要在該欄位填寫的字串，field1跟field2中間用＆作為連接，所以 mq_message='field1={}&field2={}'.format(d11.temperature(),d11.humidity()) 這行就是把DHT11的溫濕度值填入 field1與field2的欄位。最後由於免費 license 的關係，每次必須超過15秒的更新區間，delay 設成18秒，也可超過DHT的更新時間2秒。

>> ThingSpeak 即時圖表觀看

雲端服務平台對於資料是數字型態時，通常會提供圖表方式的線上即時觀看，ThingSpeak 也有這樣的功能。先確定自己剛剛設定的 Channel 是 private 或 public (預設是 private)，找到該 Channel 的 private 或 public view 標籤頁，即可知道目前資料更新的狀態。

5. 總結

要我們熟悉 Micropython 的 MQTT 模組用法，不管是發佈訊息到私有 Mosquitto  Broker 或 ThingSpeak 類似平台，應該都當容易，差別在於每個平台都會有一些特別的語法，事先到官網確認並申請 API 就 OK了。除了 MQTT 外，雲端服務通常也會支援 HTTPS 或 websocket 協定，這些後續 JIMI哥 會再持續定期更新內容。

今天的內容就到這邊，如果各位有遇到什麼問題或想看那些教學內容，也歡迎在下面留言或寫信與我討論囉～