Az IoT alapjai: Az IoT csatlakoztatása a felhőhöz Mongoose OS használatával: 5 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ha Ön olyan ember, aki a barkácsolással és az elektronikával foglalkozik, akkor gyakrabban találkozhat a dolgok internete kifejezéssel, amelyet általában IoT -ként rövidítenek, és amely olyan eszközök halmazára utal, amelyek csatlakozhatnak az internethez! Mivel magam is ilyen ember voltam, lenyűgözött, amikor megtudtam, hogy az ilyen nagyszerű eszközök könnyen elérhetők számomra. Már az a gondolat is felpörgetett, hogy egy kis hardver segítségével csatlakoztathatom a projektjeimet az internethez, és csak arra a számtalan kapura gondolhatok, amelyeket megnyit a projektötleteim előtt.

De azt mondani az IoT -nek, hogy csatlakozzon az internethez, nem olyan egyszerű, mint megvásárolni a polcról és bekapcsolni. És azon kívül, hogy az eszközt csatlakoztatni kell az internethez, néhány hasznos adatot is fel kell töltenünk az internetre. Ez az utasítás a fenti cél elérésének folyamatával foglalkozik, és bármilyen tapasztalattal rendelkező olvasó számára készült, a kezdőktől a veteránokig, akik még nem ismerik az IoT-t.

Ebben az Instructable -ben példaként bemutatom, hogyan kell ábrázolni az ESP32 fejlesztőlap belső hőmérséklet -érzékelőjeinek grafikonját, amely jó képet ad az olvasóknak a folyamatról.

Bár ez az utasítás ESP32 és Mongoose operációs rendszert használ, az eljárás kiterjeszthető minden létező IoT -re és firmware -re!

Kellékek

Ahhoz, hogy ezt az Instructable -t saját maga tudja megvalósítani, csak minimális hardverre lesz szüksége, és ezek:

• A dolgok internete (IoT): Olcsó ESP32 fejlesztőlap klónt használtam. Ha új ESP32 fejlesztői kártya vásárlását tervezi, akkor nézze meg a DFRobot ESP32 kártyáját.
• Adatkábel: Használjon olyan kábelt, amelyet az IoT igényel a villogáshoz stb.
• A Akkumulátor (opcionális): Ezt csak akkor vásárolja meg, ha hosszú ideig szeretné bekapcsolni az IoT -t.
• Mini kenyértábla (opcionális)

Javaslom az olvasónak, hogy az ESP32 -től eltérő IoT -t használjon, hogy valóban megértse, mit csinálnak itt, ahelyett, hogy egyszerűen utánozna engem. Hidd el, élvezni fogod, hogy ezt a folyamatot saját elméd segítségével hajtod végre más IoT -kben, például az ESP8266 jó választás.

1. lépés: Bevezetés az MQTT -be

Mi az MQTT?

"Az MQTT egy egyszerű üzenetküldési protokoll, amelyet korlátozott, alacsony sávszélességű eszközökhöz terveztek. Tehát ez a tökéletes megoldás a tárgyak internetes alkalmazásaihoz. Az MQTT lehetővé teszi, hogy parancsokat küldjön a kimenetek vezérlésére, olvassa és tegye közzé az érzékelőcsomópontok adatait és még sok más. " (A RandomNerdTutorials -tól)

Hogyan működik az MQTT?

Mielőtt technikába kezdenénk, gondoljunk először a valós világunkra. Tegyük fel, hogy érdekli a kártyagyűjtemény, amely a barátja barátjának, mondjuk Laurelnek a tulajdonában van, akit személyesen nem ismer. Mivel nagyon különös figyelmet fordít erre a kártyagyűjtésre, megkéri barátját, tegyük fel, hogy Tom, hogy Laurel hajlandó -e eladni. Eközben megkérheti Tomot, hogy vásárolja meg maga a kártyagyűjteményt, ha Laurel hajlandó eladni, mivel nem szeretné, ha más személy a kezébe venné a kollekciót, amelyre vágyik! Az idő múlásával Tom és Laurel kölcsönhatásba lépnek, és közös megegyezés alapján Laurel pénzért cserébe átadja Tomnak a kártyagyűjteményét. Ezt a cserét követően Tom magánál tartja a kártyákat, amíg újra nem találkozik veled, ekkor adja át végül a kártyagyűjteményt. Így zajlik a normális csere mindennapi életünkben.

Az MQTT -ben a csere alapvető elemei a kiadó (Laurel), egy előfizető (Ön) és a közvetítő (Tom). Munkafolyamata is hasonló a fentiekben említett valós példához, egy hatalmas különbség kivételével! Az MQTT -ben a cserét a bróker kezdeményezi, vagyis Laurel lenne az első, aki elérné Tomot, és közölné, hogy el akarja adni a kártyagyűjteményét. Ha összehasonlítjuk az MQTT működését a valós példánkkal, akkor ez a következő lenne:

1. Laurel elmondja Tomnak, hogy el akarja adni a kártyagyűjteményét (adatokat vagy hasznos terhet), és odaadja neki a kártyákat.
2. Tom birtokába veszi ezeket a kártyákat, és nyitott a kártyagyűjtési ajánlatokra. Amikor te és Tom találkozol, és megtudja, hogy érdekelnek a kártyák (feliratkozik egy témára). Ezután Tom odaadja neked a kártyákat.

Mivel az egész folyamat a közvetítőn alapul, és nincs közvetlen interakció az előfizető és a kiadó között, az MQTT megszünteti a kiadó és az előfizető szinkronizálásának gondját. A köztes közvetítő jelenléte áldás az erőforrás-korlátozott eszközök, például az IoT-k és a mikroprocesszorok számára, mivel azok feldolgozási teljesítménye nem elegendő az adatátvitel normál módon történő elvégzéséhez, ami további általános költségekkel járna, például hitelesítés, titkosítás stb. Az MQTT számos más funkcióval rendelkezik, mint például a könnyű súly, az egytől egyig terjedő elosztás stb., Amelyek ideálisak a korlátozott hálózatokhoz és ügyfelekhez

2. lépés: Bevezetés az IoT platformba

Mi az IoT Platform?

"Magas szinten a dolgok internete (IoT) platform az a támogató szoftver, amely összeköti a szélső hardvereket, hozzáférési pontokat és adathálózatokat az értéklánc más részeivel (amelyek általában a végfelhasználói alkalmazások). Az IoT platformok általában kezeli a folyamatos kezelési feladatokat és az adatok megjelenítését, amelyek lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy automatizálják környezetüket. " (A Link-Labs-ból)

Absztrakt módon az IoT platform médiumként működik a felhasználó és az adatgyűjtő ügynökök között, amely felelős az összegyűjtött adatok képviseletéért.

Ebben az utasításban azt tervezzük, hogy az ESP32 hőmérsékleti értékeit online közzé tesszük. Az ESP32 az MQTT kiadója, az MQTT bróker pedig az általunk választott IoT platform lesz. Vegye figyelembe, hogy projektünkben nincs MQTT -előfizetői szerep, mivel az adatokat maga a platform képviseli. Az IoT platform felel a közzétett adataink tárolásáért és szépen megjelenítéséért itt, vonaldiagramként. Itt a Losant -ot fogom használni IoT -platformként, mivel szabadon használható, és jó módszereket kínál az adatok ábrázolására. Néhány példa az IoT platformokra a Google Cloud, az Amazon AWS és az Adafruit, a Microsoft Azure stb. Azt szeretném tanácsolni az olvasónak, hogy tekintse meg a kiválasztott IoT platform dokumentációját.

A Losant beállítása:

1. Jelentkezzen be a Losantba
2. Eszköz létrehozása (önálló típus)
3. Adjon hozzá néhány adattípust az eszközhöz1. Név: hőmérséklet, Adattípus: Szám2. Név: eltolás, Adattípus: Szám3. Név: egység, Adattípus: Karakterlánc
4. Hozzon létre egy hozzáférési kulcsot, és jegyezze fel az eszköz azonosítóját és a hozzáférési kulcsot
5. Grafikon készítése 1. Készítsen műszerfalat.2. Adja hozzá a "Time Series Graph" blokkot a hőmérsékletváltozó és a létrehozott eszköz segítségével.

Az "Eszköz -azonosító" azt a célt szolgálja, hogy egyedi ujjlenyomatként működjön az eszközön. A "hozzáférési kulcsok", ahogy a neve is sugallja, lehetővé teszik az IoT számára, hogy a Losant számára közzétegye az eszköz azonosítója alatt.

3. lépés: Az MQTT Publisher előkészítése

Most, hogy előkészítettük az IoT platformot az adatok fogadására és képviseletére, elő kell készítenünk egy MQTT kiadót, amely felelős az adatok gyűjtéséért és a platformra küldéséért.

Az MQTT kiadói felkészülésének vázlata a következő:

• Írja be a kódot: A kiadó (IoT) utasítása az adatok gyűjtésének, feldolgozásának és az IoT platformra küldésének módjáról. Az utasítások ember által olvasható, magas szintű programozási nyelveken íródnak, amelyeket általában kódnak neveznek.
• A firmware frissítése: Az IoT nem fogja könnyen megérteni ezeket az utasításokat, mivel kezdetben nem tud semmilyen nyelvet. Ennek a nyelvi akadálynak az áthidalása érdekében az ember és a gép között a kódot nyers utasításokból állítják össze, alapvetően hexadecimális vagy bináris értékek halmazaiból, amelyek az IoT -n belüli memóriahelyekre jellemzőek, amelyeket firmware -ként ismertetnek, amelyet ezután az IoT -hez villannak fel.

Ebben az utasításban, mivel a praktikus ESP32 -t használom, a Mongoose OS firmware -jét villogom hozzá, amely elfogadja a C és a JavaScript programokat. A JS kompatibilitástól eltekintve a Mongoose OS még mindig sok mindent kínál, például az éteren keresztüli frissítéseket a program online módosításához, valamint egy dedikált műszerfalat az eszközökhöz (mDash) stb.

Az Instructable számára kifejlesztettem egy nyílt forráskódú alkalmazást a Mongoose OS számára. Ez egy egyszerű, losant-temp-sensor nevű alkalmazás, amely az MQTT-t alkalmazva elküldi a hozzávetőleges környezeti hőmérséklet-értékeket az ESP32 belső hőmérséklet-leolvasásai alapján a Losant-hoz (egy ingyenesen használható IoT-platform). Javasoljuk, hogy nézze át az alkalmazás kódját a jobb megértés érdekében. Villogni fogjuk ezt az alkalmazást ehhez az Instructable -hez.

Ha Ön a kalandos fajta, akkor megpróbálhatja ugyanazt a célt elérni az Arduino-ESP32 firmware-rel, amely lehetővé teszi az ESP32 Arduino-ként történő használatát (WiFi-képességgel).

Gyors összefoglaló a villogó alkalmazásokról a Mongoose operációs rendszerrel:

1. Telepítse a mos eszközt az operációs rendszeréhez.

2. Nyissa meg az eszközt, és hajtsa végre a következő parancsokat:

   1. mos klón
   2. cd losant-temp-sensor
   3. mos build --platform esp32
   4. mos villan

A sikeres villogás után hagyja, hogy az eszköz újrainduljon, majd hajtsa végre a következő parancsokat:

1. mos wifi "a wifi ssid" "a wifi jelszava" pl. mos wifi "Otthon" "home@123"

2. mos konfigurált beállított hőmérséklet.bázis =

   hőmérséklet.egység ="

   "pl. mos konfigurációs beállított hőmérséklet.bázis = 33 / hőmérséklet.egység =" Celsius"

3. mos config-set device.id = mqtt.client_id = mqtt.user = mqtt.pass =

Miután mindezeket a lépéseket helyesen befejezte, ESP32 -t kap, amely rendszeresen, 10 percenként elküldi a hőmérséklet -értékeket a Losantnak. A sikeres közzétételt a kék LED jelzi, amint azt a fenti videó is mutatja.

4. lépés: Lábjegyzet

Ha sikerül helyesen megismételni az előző lépéseket, akkor most lesz egy működő projektje, amelynek segítségével megfigyelheti a hőmérséklet alakulását a szobában, vagy bárhol, ahol tervezi a projekt elhelyezését. Mivel ezt az Instructable -t olyan általánosnak tartottam, amennyire csak tudtam, ezért az IoT -jével mindenféle adatot gyűjthet, és megpróbálhat valami hasznosat levonni belőle, vagy megteheti csak a barkácsolás kedvéért, ha helyesen értette ezt az utasítást.

Számomra az IoT legjobb része az a tény, hogy lehetővé teszi számunkra, hogy hatalmas adathalmazokat gyűjtsünk, amelyek önmagukban meggyőzőek, és meggyőzővé alakíthatjuk azokat. Ez igazán megüti a tudomány szellemét. Számomra nagyon kielégítő és felvilágosító volt látni a grafikonomon keresztül, hogy esőben a hőmérséklet esett a szobámban.

A losant-temp-sensor-app az energiafogyasztásra lett optimalizálva, mivel az ESP32 mély alvás funkcióját használja, így hosszú ideig használhatja anélkül, hogy aggódnia kellene az akkumulátor miatt. Tovább növelheti az energiahatékonyságot a LED eltávolításával a fejlesztőpanelen. A teljes beállítás aktuális rajzát a fentiekben mutattuk be.

Ennek az Instructable -nek a célja, kezdettől fogva csupán az volt, hogy bevezetést nyújtson az IoT világába. Ha befejezte ezt az Instructable -t, akkor jól fogja az alapokat, amelyeket más online források révén még jobban megerősíthet.

Bár ebben a szakaszban nem lesz képes összetett projekteket készíteni, mégis mindig szem előtt kell tartani, hogy ha elég erős téglával rendelkezik, és módot kínál ezek kombinálására, akkor bármilyen elképzelhető szerkezetet elkészíthet, egyszerű komplexnek. Hasonlóképpen, ha alaposan megérti az alapokat, és tudja, hogyan kell helyesen alkalmazni őket, lehetővé teszi számunkra, hogy sokféle felfogást tegyen fel. Ezért simogassa meg magát az első lépés megtételéhez.

5. lépés: Hitelek és támogatás

Ez az Instructable illusztrációkból áll, pl. az, amely megmagyarázza az MQTT cserét, amelyet személyesen készítettem. Ezek az illusztrációk csak az alábbi szabadon használható SVG csomagoknak köszönhetően lehetségesek:

• Infographic vektor, amelyet a freepik készített - www.freepik.com
• Infographic vektor létrehozta: starline - www.freepik.com
• Az emberek vektorát a pikisuperstar készítette - www.freepik.com
• A makrovektor által készített absztrakt vektor - www.freepik.com
• A makrovektor által készített absztrakt vektor - www.freepik.com
• Infografikai vektor, amelyet pikisuperstar készített - www.freepik.com

Ezt az utasítást a DFRobot támogatta. A DFRobot fantasztikus elektronikai kollekcióval rendelkezik, ezért feltétlenül nézze meg.

Ha úgy érzi, hogy tetszett ez az Instructable, és szeretne több ilyen Instructable -t, akkor támogathat engem a Patreon -on. Ha nem tud ilyen messzire menni, akkor kövessen engem itt az Instructables oldalon.