Основи на IoT: Свързване на вашия IoT с облака с помощта на Mongoose OS: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Ако сте човек, който се занимава с калайджия и електроника, по -често ще срещнете термина Интернет на нещата, обикновено съкратен като IoT, и че той се отнася до набор от устройства, които могат да се свързват с интернет! Като самият аз бях такъв човек, бях очарован, когато разбрах, че такива страхотни устройства са лесно достъпни за мен. Само мисълта, че ще мога да свържа проектите си с интернет с помощта на малка част от хардуера и само мисленето за безбройните порти, които ще се отворят за моите идеи за проекти, ме накара да се напълня.

Но да се каже на IoT да се свърже с интернет не е толкова просто, колкото просто да го купите от рафта и да го включите. И освен да накараме устройството да се свърже с интернет, ние също трябва да изпратим някои полезни данни в интернет. Тази инструкция се занимава с процедурата за постигане на горепосочената цел и е предназначена за читатели от всякакво ниво на опит, от начинаещи до ветерани, които са нови за IoT.

В тази инструкция като пример ще демонстрирам как да начертая графиката на показанията на сензора за вътрешна температура на платката за разработка на ESP32, която трябва да даде на читателите добра представа за процеса.

Въпреки че този Instructable използва ESP32 и Mongoose OS, процедурата може да бъде разширена до всички IoTs и фърмуера, които съществуват!

Консумативи

За да можете сами да внедрите тази инструкция, ще ви трябва само минимално количество хардуер, а те са:

• Интернет на нещата (IoT): Използвал съм евтин клонинг на борда за разработка на ESP32. Ако планирате да закупите нова платка за разработка на ESP32, трябва да проверите платката ESP32 на DFRobot.
• A Data Cable: Използвайте кабел, който ви ИН изисква за мигане и т.н.
• Батерия (по избор): Купете това само ако възнамерявате да включите вашия IoT за дълги периоди.
• Мини дъска (по избор)

Предлагам на читателя да използва IoT, различен от ESP32, за да може той/тя наистина да разбере какво се прави тук, вместо просто да ми имитира. Повярвайте ми, ще се насладите на прилагането на този процес, като използвате собствения си ум в някой друг IoT, например ESP8266 би бил добър избор.

Стъпка 1: Въведение в MQTT

Какво е MQTT?

"MQTT е прост протокол за съобщения, предназначен за ограничени устройства с ниска честотна лента. Така че, това е идеалното решение за приложения на Internet of Things. MQTT ви позволява да изпращате команди за управление на изходи, четене и публикуване на данни от сензорни възли и много други. " (От RandomNerdTutorials)

Как работи MQTT?

Преди да преминем технически, нека първо помислим за реалния ни свят. Да предположим, че се интересувате от колекция от карти, собственост на приятеля на вашия приятел, да речем, Лоръл, когото вие лично не познавате. Тъй като сте много конкретни относно тази колекция от карти, ще попитате приятеля си, да предположим Том, да попита дали Лоръл желае да я продаде или не. Докато правите това, ще помолите Том сам да купи колекцията от карти, ако Лоръл желае да продаде, тъй като не искате някой друг да вземе ръцете на колекцията, за която копнеете! С течение на времето Том и Лоръл си взаимодействат и по взаимно съгласие Лоръл дава колекцията си от карти на Том в замяна на пари. След тази размяна Том държи картите със себе си, докато не ви срещне отново, когато най -накрая ви дава колекцията от карти. Ето как един нормален обмен протича в нашето ежедневие.

В MQTT основните елементи, участващи в обмена, са издателят (Laurel), абонат (Вие) и брокерът (Tom). Работният му процес също е подобен на горепосочения пример от реалния свят, с изключение на една огромна разлика! В MQTT обменът се инициира от брокера, т.е. Лорел ще бъде първата, която ще се свърже с Том, за да каже, че иска да продаде колекцията си от карти. Ако сравним работата на MQTT с нашия пример от реалния свят, това ще бъде следното:

1. Лоръл казва на Том, че иска да продаде колекцията си от карти (данни или полезен товар) и му дава картите.
2. Том отнема тези карти, с които разполага, и е отворен за предложения за събиране на карти. Когато вие и Том се срещнете и той разбере, че се интересувате от картите (абонира се за тема). След това Том ви дава картите.

Тъй като целият процес разчита на брокера и няма пряко взаимодействие между абоната и издателя, MQTT премахва неприятностите при синхронизирането както на издателя, така и на абоната. Наличието на междинен брокер е благодат за устройства с ограничени ресурси, като IoT и микропроцесори, тъй като тяхната процесорна мощност е недостатъчна за извършване на пренос на данни по нормалния начин, което би включвало допълнителни режийни разходи като удостоверяване, криптиране и др. MQTT има много други функции, като например олекотена, разпределение един към много и т.н., които го правят идеален за ограничени мрежи и клиенти

Стъпка 2: Въведение в IoT платформата

Какво е IoT платформа?

„На високо ниво платформата на Интернет на нещата (IoT) е софтуерът за поддръжка, който свързва крайния хардуер, точките за достъп и мрежите за данни с други части от веригата на стойността (които обикновено са приложения за крайни потребители). Платформите на IoT обикновено обработва текущи задачи за управление и визуализация на данни, които позволяват на потребителите да автоматизират своята среда. (От Link-Labs)

Абстрактно, IoT платформата действа като среда между потребителя и агентите за събиране на данни, която е отговорна за представянето на събраните данни.

В тази инструкция планираме да прокараме онлайн показанията за температурата на нашия ESP32. Нашият ESP32 ще действа като издател на MQTT, а брокерът на MQTT ще бъде IoT платформа по наш избор. Имайте предвид, че в нашия проект няма роля на абонат на MQTT, тъй като данните се представят от самата платформа от първа ръка. Платформата IoT ще отговаря за съхраняването на публикуваните ни данни и ще ги представи добре тук като линейна графика. Ще използвам Losant като моя IoT платформа тук, тъй като е безплатна за използване и предлага някои добри начини за представяне на данни. Някои други примери за IoT платформи са Google Cloud, Amazon AWS и Adafruit, Microsoft Azure и др. Бих искал да посъветвам читателя да се обърне към документацията на избраната от тях IoT платформа.

Настройване на Losant:

1. Влезте в Losant
2. Създайте устройство (Самостоятелен тип)
3. Добавете няколко типа данни към устройството1. Име: температура, Тип данни: Номер2. Име: офсет, Тип данни: Номер 3. Име: единица, Тип данни: Низ
4. Генериране на ключ за достъп и имайте предвид натиснат клавиша идентификационен номер на устройството и достъп
5. Създайте графика 1. Създайте табло за управление. Добавете към него блок „Графика на времеви серии“, като използвате температурната променлива и създаденото от вас устройство.

„Device ID“служи като уникален пръстов отпечатък за устройство. „Ключовете за достъп“, както подсказва името, позволяват на IoT да публикува в Losant под самоличността на устройството.

Стъпка 3: Подгответе издателя на MQTT

Сега, когато сме подготвили IoT платформата за получаване и представяне на данните, трябва да подготвим MQTT издател, който да отговаря за събирането и изпращането на данните до платформата.

Очертанията на подготовка MQTT издател е както следва:

• Напишете кода: За да инструктирате издателя (IoT) как да събира данни, да ги обработва и изпраща до платформата на IoT. Инструкциите са написани на четими от човека езици за програмиране на високо ниво, което обикновено се нарича код.
• Мигайте фърмуера: IoT няма лесно да разбере тези инструкции, тъй като първоначално не знае език. За да се преодолее тази езикова бариера между човека и машината, кодът се компилира в груб набор от инструкции, основно набори от шестнадесетични или двоични стойности, специфични за местата в паметта в IoT, известни като фърмуера, който след това се прехвърля в IoT.

В този Instructable, тъй като използвам моя удобен ESP32, ще му мигам фърмуера на Mongoose OS, който приема програми, написани на C и JavaScript. Освен съвместимостта с JS, Mongoose OS все още може да предложи много, например актуализации по въздуха, за промяна на вашата програма онлайн и специално табло за управление на устройства (mDash) и т.н.

Разработих приложение с отворен код за Mongoose OS за тази инструкция. Това е просто приложение, наречено losant-temp-sensor, което използва MQTT, за да изпраща приблизителните показания на околната температура, въз основа на показанията на вътрешната температура на ESP32, до Losant (безплатна за използване платформа за IoT). Препоръчително е да се мине през кода на приложението за по-добро разбиране. Ще мигаме това приложение за тази инструкция.

Ако сте от приключенски тип, тогава можете да опитате да постигнете същата цел с фърмуера на Arduino-ESP32, който позволява използването на ESP32 като Arduino (с възможност за WiFi).

Бърз стъпки за мига приложение с Mongoose OS:

1. Инсталирайте инструмента mos за вашата операционна система.

2. Отворете инструмента и изпълнете следните команди:

   1. mos clone
   2. cd losant-temp-sensor
   3. mos build -платформа esp32
   4. mos flash

След успешно мигане разрешете на устройството да се рестартира и след това изпълнете следните команди:

1. mos wifi "your wifi ssid" "your wifi password" напр. mos wifi "Начало" "дом@123"

2. mos config-set temperature.basis =

   temperature.unit ="

   "напр. mos config-set temperature.basis = 33 / temperature.unit =" по Целзий"

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

След като приключите правилно всички тези стъпки, ще получите ESP32, който периодично изпраща показанията на температурата до Losant, след всеки 10 минути. Успешното публикуване се обозначава със синия светодиод, както е показано в горното видео.

Стъпка 4: Бележка под линия

Ако можете да повторите правилно предишните стъпки, сега ще имате работен проект, с помощта на който можете да наблюдавате температурните тенденции във вашата стая или където и да планирате да поставите проекта. Тъй като съм запазил този Instructable колкото е възможно по -общ, затова можете да използвате своя IoT за събиране на всякакви данни и да се опитате да заключите нещо полезно от него, или можете да го направите само за да се потрудите, ако правилно съм разбрал тази инструкция.

За мен най -добрата част от IoT е фактът, че ни позволява да събираме огромни парчета данни, неубедителни, ако се вземат сами, и да ги преобразуваме в нещо убедително. Това наистина удря в дома духа на науката. За мен беше много удовлетворяващо и просветляващо да забележа, че температурата пада в стаята ми по време на дъждовни часове през графиката ми.

Приложението losant-temp-sensor-app е оптимизирано за консумация на енергия, тъй като използва функцията за дълбок сън на ESP32, поради което можете да го използвате за дълги периоди от време, без изобщо да се притеснявате за батерията. Можете допълнително да разширите енергийната ефективност, като премахнете светодиода на дъската за разработка. Консумацията на ток на цялата система е показано по-горе.

Целта на този Instructable още от самото начало беше просто да ви запознае със света на IoT. При завършването на този Instructable ще се справите добре с основите, които можете да укрепите още повече чрез други онлайн ресурси.

Въпреки че няма да можете да правите сложни проекти на този етап, все пак винаги трябва да се има предвид, че ако имате достатъчно здрава тухла и начин да ги комбинирате, тогава можете да направите всяка възможна структура, от проста до сложни. По същия начин, ако имате добро разбиране на основите и знаете как да ги прилагате правилно, ще ви позволи да създадете множество измислици. Затова си дадете потупване по гърба за предприемане на първата стъпка.

Стъпка 5: Кредити и поддръжка

Тази инструкция се състои от илюстрации, напр. този, който обяснява обмена на MQTT, който лично направих. Тези илюстрации са възможни само благодарение на следните безплатни за използване пакети SVG:

• Infographic вектор създаден от freepik - www.freepik.com
• Infographic вектор създаден от Starline - www.freepik.com
• Хора вектор, създаден от pikisuperstar - www.freepik.com
• Абстрактен вектор, създаден от macrovector - www.freepik.com
• Резюме вектор създаден от macrovector - www.freepik.com
• Инфографски вектор, създаден от pikisuperstar - www.freepik.com

Този Instructable е спонсориран от DFRobot. DFRobot има страхотна колекция от електроника, така че не забравяйте да я проверите.

Ако смятате, че този Instructable ви е харесал и искате повече Instructables като този, тогава можете да ме подкрепите в Patreon. Ако не можете да отидете толкова далеч, можете да ме последвате тук на Instructables.