Asas IoT: Menghubungkan IoT Anda ke Awan Menggunakan OS Mongoose: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Sekiranya anda seorang yang suka bermain-main dan elektronik, lebih kerap daripada tidak, anda akan menjumpai istilah Internet of Things, biasanya disingkat sebagai IoT, dan merujuk kepada sekumpulan peranti yang boleh menyambung ke internet! Menjadi orang seperti itu sendiri, saya terpesona apabila saya mengetahui bahawa peranti hebat seperti itu mudah dicapai oleh saya. Hanya memikirkan untuk menyambungkan projek saya ke internet menggunakan perkakasan kecil dan hanya memikirkan banyak pintu yang akan dibuka untuk idea-idea projek saya sekiranya saya berjaya.

Tetapi memberitahu IoT untuk menyambung ke internet tidak semudah hanya membelinya dari rak dan mengaktifkannya. Selain menyambungkan peranti ke internet, kami juga perlu memasukkan beberapa data yang berguna ke internet. Instructable ini berkaitan dengan prosedur yang terlibat untuk mencapai tujuan yang dinyatakan di atas, dan dimaksudkan untuk pembaca dari setiap tahap pengalaman, dari pemula hingga veteran yang baru menggunakan IoT.

Dalam Instruksional ini, sebagai contoh, saya akan menunjukkan cara memplot grafik pembacaan sensor suhu dalaman papan pengembangan ESP32 yang semestinya memberi idea yang baik kepada pembaca mengenai proses tersebut.

Walaupun Instructable ini menggunakan ESP32 dan Mongoose OS, namun prosedurnya dapat diperluas ke semua IoT dan firmware yang ada!

Bekalan

Untuk dapat melaksanakan Instructable ini sendiri, anda hanya memerlukan sedikit perkakasan, dan ia adalah:

• Internet of Thing (IoT): Saya telah menggunakan klon papan pengembangan ESP32 yang murah. Sekiranya anda merancang untuk membeli papan pengembangan ESP32 baru, maka anda mesti melihat papan ESP32 DFRobot.
• Kabel Data: Gunakan kabel yang diperlukan oleh IoT anda untuk berkelip dll.
• Bateri (Pilihan): Beli ini hanya jika anda berhasrat untuk menghidupkan IoT anda untuk jangka masa panjang.
• Papan Roti Mini (Pilihan)

Saya mencadangkan pembaca untuk menggunakan IoT yang berbeza dari ESP32 supaya dia benar-benar memahami apa yang sedang dilakukan di sini, dan bukannya hanya meniru saya. Percayalah, anda akan menikmati proses ini dengan menggunakan fikiran anda sendiri di beberapa IoT lain, misalnya, ESP8266 akan menjadi pilihan yang baik.

Langkah 1: Pengenalan MQTT

Apa itu MQTT?

"MQTT adalah protokol pesanan ringkas, yang direka untuk peranti terhad dengan lebar jalur rendah. Oleh itu, ini adalah penyelesaian yang tepat untuk aplikasi Internet of Things. MQTT membolehkan anda menghantar arahan untuk mengawal output, membaca dan menerbitkan data dari nod sensor dan banyak lagi. " (Dari RandomNerdTutorials)

Bagaimana MQTT berfungsi?

Sebelum pergi ke teknikal, mari kita fikirkan tentang dunia sebenar kita terlebih dahulu. Anggaplah anda berminat dengan koleksi kad yang dimiliki oleh rakan rakan anda, katakanlah, Laurel, yang anda sendiri tidak kenal. Oleh kerana anda sangat mementingkan koleksi kad itu, anda akan meminta rakan anda, andaikan Tom, untuk bertanya adakah Laurel bersedia menjualnya atau tidak. Walaupun begitu, anda akan meminta Tom untuk membeli koleksi kad itu sendiri sekiranya Laurel bersedia menjualnya, kerana anda tidak mahu orang lain mendapatkan koleksi yang anda mahukan! Seiring berjalannya waktu, Tom dan Laurel berinteraksi, dan atas persetujuan bersama, Laurel memberikan koleksi kadnya kepada Tom sebagai pertukaran wang. Selepas pertukaran ini, Tom menyimpan kad-kad itu sendiri sehingga dia bertemu dengan anda lagi, iaitu ketika dia akhirnya memberikan koleksi kad kepada anda. Ini adalah bagaimana pertukaran normal berlaku dalam kehidupan seharian kita.

Dalam MQTT, elemen asas yang terlibat dalam pertukaran adalah penerbit (Laurel), pelanggan (Anda), dan broker (Tom). Alur kerjanya juga serupa dengan contoh dunia nyata yang dinyatakan di atas, kecuali satu perbezaan besar! Di MQTT, pertukaran tersebut dimulakan oleh broker, iaitu Laurel akan menjadi yang pertama menghubungi Tom untuk memberitahu bahawa dia ingin menjual koleksi kadnya. Sekiranya kita membandingkan cara kerja MQTT dengan contoh dunia nyata kita, maka ia adalah seperti berikut:

1. Laurel memberitahu Tom bahawa dia ingin menjual koleksi kadnya (data atau muatan) dan memberikan kad-kad itu kepadanya.
2. Tom mengambil kad-kad itu dalam simpanannya dan terbuka untuk tawaran untuk koleksi kad tersebut. Semasa anda dan Tom bertemu dan dia mendapat tahu bahawa anda berminat dengan kad (melanggan topik). Tom kemudian memberikan kad-kad itu kepada anda.

Oleh kerana keseluruhan proses bergantung pada broker dan tidak ada interaksi langsung antara pelanggan dan penerbit, MQTT menghilangkan kerumitan menyegerakkan penerbit dan pelanggan. Kehadiran broker perantaraan adalah kebaikan bagi peranti yang kekurangan sumber seperti IoT dan mikropemproses kerana daya pemprosesan mereka tidak mencukupi untuk melakukan pemindahan data dengan cara biasa, yang akan melibatkan perbelanjaan tambahan seperti pengesahan, penyulitan dll. Selain daripada ini, MQTT mempunyai banyak ciri lain seperti ringan, sebaran satu-ke-banyak, dan lain-lain, yang menjadikannya sesuai untuk rangkaian dan klien yang terkekang

Langkah 2: Pengenalan Platform IoT

Apa itu Platform IoT?

"Pada tahap tinggi, platform Internet of Things (IoT) adalah perisian sokongan yang menghubungkan perkakasan canggih, titik akses, dan rangkaian data ke bahagian lain dari rantai nilai (yang umumnya merupakan aplikasi pengguna akhir). Platform IoT biasanya menangani tugas pengurusan dan visualisasi data yang berterusan, yang membolehkan pengguna mengotomatisasi persekitaran mereka. " (Dari Pautan-Makmal)

Secara abstrak, platform IoT bertindak sebagai media antara pengguna dan ejen pengumpulan data yang bertanggungjawab mewakili data yang dikumpulkan.

Dalam Instructable ini, kami merancang untuk meningkatkan bacaan suhu ESP32 kami secara dalam talian. ESP32 kami akan bertindak sebagai penerbit MQTT dan broker MQTT akan menjadi platform IoT pilihan kami. Perhatikan bahawa dalam projek kami, tidak ada peranan pelanggan MQTT kerana data diwakili oleh platform itu sendiri secara langsung. Platform IoT akan bertanggungjawab untuk menyimpan data yang diterbitkan dan menggambarkannya dengan baik, di sini, sebagai grafik garis. Saya akan menggunakan Losant sebagai platform IoT saya di sini kerana ia boleh digunakan secara percuma dan menawarkan beberapa cara yang baik untuk mewakili data. Beberapa contoh platform IoT yang lain adalah Google Cloud, Amazon AWS dan Adafruit, Microsoft Azure dll. Saya ingin menasihati pembaca untuk merujuk kepada dokumentasi platform IoT yang mereka pilih.

Menetapkan Kehilangan:

1. Log masuk ke Losant
2. Buat peranti (jenis Berdiri)
3. Tambahkan beberapa jenis data ke peranti1. Nama: suhu, Jenis Data: Nombor2. Nama: mengimbangi, Jenis Data: Nombor3. Nama: unit, Jenis Data: Rentetan
4. Hasilkan kunci akses dan catat ID peranti dan kunci akses
5. Buat graf1. Buat papan pemuka.2. Tambahkan blok "Graf Siri Masa" ke dalamnya menggunakan pemboleh ubah suhu dan peranti yang anda buat.

"Device ID" berfungsi untuk tujuan sebagai cap jari yang unik untuk peranti. "Kekunci akses", seperti namanya, membolehkan IoT menerbitkan kepada Hilang di bawah identiti peranti.

Langkah 3: Siapkan Penerbit MQTT

Sekarang setelah kami menyiapkan platform IoT untuk menerima dan mewakili data, kami perlu menyiapkan penerbit MQTT yang akan bertanggungjawab mengumpulkan dan mengirim data ke platform.

Garis besar penyediaan penerbit MQTT adalah seperti berikut:

• Tuliskan kodnya: Untuk memberi arahan kepada penerbit (IoT) bagaimana mengumpulkan data, memproses dan mengirimnya ke platform IoT. Arahan ditulis dalam bahasa pengaturcaraan tahap tinggi yang dapat dibaca manusia yang biasanya disebut sebagai kod.
• Flash firmware: IoT tidak akan mudah memahami arahan ini kerana pada awalnya tidak mengetahui bahasa apa pun. Untuk menjembatani halangan bahasa antara manusia dan mesin, kod tersebut disusun menjadi satu set arahan kasar, yang pada asasnya merupakan set nilai heksadesimal atau binari khusus untuk lokasi memori di dalam IoT, yang dikenali sebagai firmware yang kemudian dimuat ke IoT.

Dalam Instructable ini, kerana saya menggunakan ESP32 yang berguna, saya akan memancarkan firmware Mongoose OS ke dalamnya, yang menerima program yang ditulis C dan JavaScript keduanya. Selain daripada keserasian JS, Mongoose OS masih banyak yang ditawarkan, seperti kemas kini melalui udara, untuk mengubah program anda dalam talian, dan papan pemuka khusus untuk peranti (mDash) dll.

Saya telah membangunkan aplikasi sumber terbuka untuk Mongoose OS untuk Instructable ini. Ini adalah aplikasi sederhana bernama losant-temp-sensor, yang menggunakan MQTT untuk mengirim bacaan suhu sekitar, berdasarkan pembacaan suhu dalaman ESP32, ke Losant (platform IoT percuma untuk digunakan). Sebaiknya baca kod aplikasi untuk pemahaman yang lebih baik. Kami akan memaparkan aplikasi ini untuk Instructable ini.

Sekiranya anda jenis yang suka berpetualang, maka anda boleh mencuba mencapai matlamat yang sama dengan firmware Arduino-ESP32 yang membolehkan menggunakan ESP32 sebagai Arduino (dengan kemampuan WiFi).

Rundown cepat untuk aplikasi flash dengan Mongoose OS:

1. Pasang alat mos untuk OS anda.

2. Buka alat dan laksanakan perintah berikut:

   1. klon mos
   2. cd kehilangan-temp-sensor
   3. membangun mos --platform esp32
   4. kilat mos

Setelah flashing berjaya, biarkan peranti reboot dan kemudian jalankan arahan berikut:

1. mos wifi "wifi anda ssid" "kata laluan wifi anda" mis. mos wifi "Rumah" "rumah @ 123"

2. mos config-set suhu.basis =

   suhu.unit ="

   "mis. mos config-set suhu.basis = 33 / suhu.unit =" celsius"

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

Setelah menyelesaikan semua langkah ini dengan betul, anda akan mendapat ESP32 yang menghantar bacaan suhu ke Losant secara berkala, selepas setiap 10 minit. Penerbitan yang berjaya ditunjukkan oleh LED biru, seperti yang ditunjukkan dalam video di atas.

Langkah 4: Nota Kaki

Sekiranya anda dapat meniru langkah-langkah sebelumnya dengan betul, maka sekarang anda akan menjalankan projek dengan bantuan yang mana anda dapat memerhatikan arah aliran suhu di dalam bilik anda, atau di mana sahaja anda merancang untuk meletakkan projek tersebut. Oleh kerana saya menyimpan instruksinya ini secara umum seperti yang saya dapat membuatnya, oleh itu anda boleh menggunakan IoT anda untuk mengumpulkan data macam-macam dan cuba menyimpulkan sesuatu yang berguna daripadanya, atau anda boleh melakukannya hanya untuk bermain-main jika anda ' betul memahami Instruksinya ini.

Bagi saya, bahagian terbaik mengenai IoT adalah hakikat bahawa ia membolehkan kita mengumpulkan sebahagian besar data, tidak dapat disimpulkan jika diambil sendiri dan mengubahnya menjadi sesuatu yang meyakinkan. Ini benar-benar memikat semangat sains. Bagi saya, sangat memuaskan dan menyedihkan apabila melihat suhu jatuh di dalam bilik saya pada waktu hujan melalui grafik saya.

Aplikasi sensor-temp yang hilang telah dioptimumkan untuk penggunaan kuasa, kerana ia menggunakan ciri tidur nyenyak ESP32 oleh itu anda boleh menggunakannya untuk jangka masa yang lama tanpa perlu risau sama sekali tentang bateri. Anda boleh meningkatkan kecekapan kuasa dengan melepaskan LED pada papan pengembangan. Cabutan semasa keseluruhan persediaan telah ditunjukkan di atas.

Tujuan dari Instructable ini, sejak awal adalah untuk memberi anda pengenalan kepada dunia IoT. Setelah menyelesaikan Instruksional ini, anda akan memahami asas-asas yang boleh anda perkukuhkan lebih banyak lagi melalui sumber dalam talian yang lain.

Walaupun anda tidak akan dapat membuat projek yang kompleks pada tahap ini, namun harus selalu diingat bahawa jika anda mempunyai bata yang cukup kuat, dan cara untuk menggabungkannya bersama-sama, maka anda dapat membuat struktur yang dapat dibayangkan, dari yang sederhana ke kompleks. Begitu juga, dengan memahami asas-asasnya dan mengetahui cara menerapkannya dengan betul akan membolehkan anda menggunakan banyak alat. Oleh itu, berikan tepukan di belakang untuk mengambil langkah pertama.

Langkah 5: Kredit dan Sokongan

Instructable ini terdiri daripada ilustrasi, mis. yang menerangkan pertukaran MQTT, yang telah saya buat sendiri. Ilustrasi tersebut hanya dapat dilakukan berkat pek SVG percuma yang boleh digunakan berikut:

• Vektor infografik dibuat oleh freepik - www.freepik.com
• Vektor infografik dibuat oleh starline - www.freepik.com
• Vektor orang dibuat oleh pikisuperstar - www.freepik.com
• Vektor abstrak dibuat oleh macrovector - www.freepik.com
• Vektor abstrak dibuat oleh macrovector - www.freepik.com
• Vektor infografik dibuat oleh pikisuperstar - www.freepik.com

Instructable ini telah ditaja oleh DFRobot. DFRobot mempunyai koleksi elektronik yang hebat, jadi pastikan untuk melihatnya.

Sekiranya anda merasakan bahawa anda menyukai Instructable ini dan menginginkan lebih banyak Instructable seperti ini, maka anda boleh menyokong saya di Patreon. Sekiranya anda tidak dapat melangkah jauh, maka anda boleh mengikuti saya di sini di Instructables.