Daiktų interneto pagrindai: savo daiktų interneto prijungimas prie debesies naudojant „Mongoose“OS: 5 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Jei esate žmogus, kuris užsiima smulkmenomis ir elektronika, dažniausiai susidursite su daiktų interneto sąvoka, paprastai sutrumpintu kaip IoT, ir tai reiškia įrenginių, galinčių prisijungti prie interneto, rinkinį! Pati būdama tokia asmenybe sužavėjau sužinojusi, kad tokie puikūs prietaisai man yra lengvai prieinami. Vien mintis apie galimybę prijungti savo projektus prie interneto naudojant nedidelę aparatūros dalį ir tiesiog galvoti apie daugybę vartų, kuriuos ji atvers mano projekto idėjoms, mane pribloškė.

Tačiau liepti IoT prisijungti prie interneto nėra taip paprasta, kaip tiesiog nusipirkti jį iš lentynos ir įjungti. Be to, kad įrenginys būtų prijungtas prie interneto, taip pat turime perduoti naudingų duomenų į internetą. Šioje instrukcijoje aprašoma procedūra, skirta aukščiau nurodytam tikslui pasiekti, ir ji skirta bet kokio lygio skaitytojams, pradedantiesiems ir baigiant daiktų interneto naujovėmis.

Šioje instrukcijoje kaip pavyzdį parodysiu, kaip nubraižyti ESP32 kūrimo plokštės vidinių temperatūros jutiklių rodmenų grafiką, kuris turėtų suteikti skaitytojams gerą supratimą apie procesą.

Nors šioje instrukcijoje naudojama ESP32 ir „Mongoose“OS, procedūrą galima išplėsti, kad ji apimtų visus esamus daiktų internetą ir programinę įrangą!

Prekės

Kad galėtumėte patys įgyvendinti šią instrukciją, jums reikės tik minimalios aparatinės įrangos ir jos yra:

• Daiktų internetas (daiktų internetas): naudojau pigų ESP32 kūrimo plokštės kloną. Jei planuojate įsigyti naują ESP32 kūrimo plokštę, turite patikrinti „DFRobot“ESP32 plokštę.
• Duomenų kabelis: naudokite kabelį, kurio jūsų daiktų internetas reikalauja mirksėti ir pan.
• A Baterija (pasirenkama): pirkite tai tik tuo atveju, jei ketinate ilgą laiką įjungti savo interneto internetą.
• „Mini Breadboard“(pasirinktinai)

Siūlau skaitytojui naudoti kitokį nei ESP32 IoT, kad jis/ji iš tikrųjų suprastų, kas čia daroma, o ne tiesiog mėgdžiotų mane. Patikėkite manimi, jums patiks įgyvendinti šį procesą naudojant savo mintis kitame daiktų internete, pavyzdžiui, ESP8266 būtų geras pasirinkimas.

1 žingsnis: Įvadas į MQTT

Kas yra MQTT?

"MQTT yra paprastas pranešimų siuntimo protokolas, skirtas ribotiems įrenginiams, turintiems mažą pralaidumą. Taigi, tai puikus sprendimas daiktų interneto programoms. MQTT leidžia siųsti komandas, kad būtų galima valdyti išvestis, skaityti ir skelbti duomenis iš jutiklių mazgų ir dar daugiau. " (Iš „RandomNerdTutorials“)

Kaip veikia MQTT?

Prieš pradėdami techninę veiklą, pirmiausia pagalvokime apie savo tikrąjį pasaulį. Tarkime, kad jus domina jūsų draugo draugo, tarkim, Laurel, kurio jūs asmeniškai nepažįstate, turima kortelių kolekcija. Kadangi jūs labai ypatingai domitės ta kortelių kolekcija, paprašysite savo draugo, tarkime, Tomo, paklausti, ar Laurelė nori ją parduoti, ar ne. Tai darydami, paprašysite Tomo nusipirkti kortelių kolekciją, jei Laurel nori ją parduoti, nes nenorite, kad kitas asmuo įgytų jūsų norimą kolekciją! Laikui bėgant, Tomas ir Laurel bendrauja, o abipusiu susitarimu Laurel atiduoda savo kortelių kolekciją Tomui mainais už pinigus. Po šių mainų Tomas saugo korteles su savimi, kol vėl susitiks su jumis, o tada pagaliau padovanos jums kortelių kolekciją. Taip vyksta įprastas apsikeitimas mūsų kasdieniame gyvenime.

MQTT pagrindiniai mainų elementai yra leidėjas (Laurel), abonentas (Jūs) ir brokeris (Tomas). Jo darbo eiga taip pat panaši į aukščiau pateiktą realaus pasaulio pavyzdį, išskyrus vieną didžiulį skirtumą! „MQTT“mainus inicijuoja brokeris, t. Y. Laurel pirmoji pasiektų Tomą ir pasakytų, kad nori parduoti savo kortelių kolekciją. Jei palygintume MQTT darbą su mūsų realaus pasaulio pavyzdžiu, tai būtų taip:

1. Laurel pasako Tomui, kad nori parduoti savo kortelių kolekciją (duomenis ar naudingą krovinį) ir atiduoda jam korteles.
2. Tomas paima šias korteles ir yra atviras pasiūlymams surinkti korteles. Kai jūs ir Tomas susitinkate ir jis sužino, kad jus domina kortelės (prenumeruojate temą). Tada Tomas duoda jums korteles.

Kadangi visas procesas priklauso nuo tarpininko ir jokios tiesioginės abonento ir leidėjo sąveikos, MQTT pašalina vargą sinchronizuoti tiek leidėją, tiek abonentą. Tarpinio tarpininko buvimas yra palaima tiems ištekliams ribotiems įrenginiams, kaip daiktų internetas ir mikroprocesoriai, nes jų apdorojimo galios nepakanka normaliam duomenų perdavimui, o tai pareikalautų papildomų išlaidų, tokių kaip autentifikavimas, šifravimas ir pan. „MQTT“turi daug kitų funkcijų, tokių kaip lengvas, platinimas nuo vieno iki daugelio ir pan., Todėl jis idealiai tinka suvaržytiems tinklams ir klientams

2 žingsnis: Įvadas į daiktų interneto platformą

Kas yra daiktų interneto platforma?

„Aukštu lygiu daiktų interneto (daiktų interneto) platforma yra pagalbinė programinė įranga, jungianti krašto aparatūrą, prieigos taškus ir duomenų tinklus prie kitų vertės grandinės dalių (kurios paprastai yra galutinio vartotojo programos). Paprastai daiktų interneto platformos tvarkyti nuolatines valdymo užduotis ir duomenų vizualizavimą, kurie leidžia vartotojams automatizuoti savo aplinką “. (Iš „Link-Labs“)

Abstrakčiai, daiktų interneto platforma veikia kaip terpė tarp vartotojo ir duomenų rinkimo agentų, atsakingų už surinktų duomenų vaizdavimą.

Šioje instrukcijoje mes planuojame savo ESP32 temperatūros rodmenis paskelbti internete. Mūsų ESP32 veiks kaip MQTT leidėjas, o MQTT brokeris bus mūsų pasirinkta interneto platforma. Atminkite, kad mūsų projekte nėra MQTT abonento vaidmens, nes duomenis pateikia pati platforma. Daiktų interneto platforma bus atsakinga už mūsų paskelbtų duomenų saugojimą ir gražią jų atvaizdavimą čia kaip linijinę diagramą. Čia aš naudosiu „Losant“kaip savo „IoT“platformą, nes ja galima laisvai naudotis ir ji siūlo keletą gerų duomenų pateikimo būdų. Kai kurie kiti daiktų interneto platformų pavyzdžiai yra „Google Cloud“, „Amazon AWS“ir „Adafruit“, „Microsoft Azure“ir kt. Norėčiau patarti skaitytojui perskaityti jų pasirinktos daiktų interneto platformos dokumentus.

Losanto nustatymas:

1. Prisijunkite prie „Losant“
2. Sukurkite įrenginį (atskiras tipas)
3. Prie prietaiso pridėkite keletą duomenų tipų1. Pavadinimas: temperatūra, Duomenų tipas: Skaičius2. Pavadinimas: poslinkis, duomenų tipas: skaičius3. Pavadinimas: vienetas, duomenų tipas: eilutė
4. Sukurkite prieigos raktą ir užsirašykite įrenginio ID ir prieigos raktą
5. Sukurkite grafiką 1. Sukurkite prietaisų skydelį.2. Naudodami temperatūros kintamąjį ir sukurtą įrenginį, prie jo pridėkite bloką „Laiko eilučių diagrama“.

„Įrenginio ID“naudojamas kaip unikalus įrenginio pirštų atspaudas. „Prieigos raktai“, kaip rodo pavadinimas, leidžia „IoT“paskelbti „Losant“įrenginio tapatybe.

3 žingsnis: Paruoškite „MQTT Publisher“

Dabar, kai jau paruošėme daiktų interneto platformą duomenims priimti ir atstovauti, turime paruošti MQTT leidėją, kuris būtų atsakingas už duomenų rinkimą ir siuntimą į platformą.

MQTT leidėjų rengimo schema yra tokia:

• Parašykite kodą: nurodykite leidėjui (daiktų internetui), kaip rinkti duomenis, juos apdoroti ir siųsti į daiktų interneto platformą. Instrukcijos parašytos žmonėms suprantamomis aukšto lygio programavimo kalbomis, kurios paprastai vadinamos kodu.
• „Flash“programinė įranga: „IoT“lengvai nesupras šių instrukcijų, nes iš pradžių nemoka jokios kalbos. Siekiant įveikti šį kalbos barjerą tarp žmogaus ir mašinos, kodas yra surenkamas į neapdorotą instrukcijų rinkinį, iš esmės šešioliktainių ar dvejetainių verčių rinkinius, būdingus atminties vietoms IoT viduje, vadinamą programine įranga, kuri vėliau perduodama IoT.

Šioje instrukcijoje, nes naudoju savo patogų ESP32, blyksės „Mongoose OS“programinė įranga, kuri priima programas, parašytas C ir „JavaScript“. Be „JS“suderinamumo, „Mongoose OS“vis dar turi daug ką pasiūlyti, pavyzdžiui, atnaujinimus internetu, kad būtų galima patobulinti savo programą internete, ir tam skirtą prietaisų skydelį („mDash“) ir kt.

Aš sukūriau atviro kodo programą „Mongoose OS“šiai instrukcijai. Tai paprasta programa, pavadinta „losant-temp-sensor“, kuri naudoja MQTT, kad nusiųstų apytikslius aplinkos temperatūros rodmenis, pagrįstus ESP32 vidinės temperatūros rodmenimis, į „Losant“(nemokamai naudojama daiktų interneto platforma). Patartina pereiti per programos kodą, kad geriau suprastumėte. Mes parodysime šią programą šiai instrukcijai.

Jei esate nuotykių mėgėjas, galite pabandyti pasiekti tą patį tikslą naudodami „Arduino-ESP32“programinę įrangą, kuri leidžia naudoti ESP32 kaip „Arduino“(su „WiFi“galimybe).

Greitas mirksinčios programos su „Mongoose OS“aprašymas:

1. Įdiekite „mos“įrankį savo OS.

2. Atidarykite įrankį ir vykdykite šias komandas:

   1. mos klonas
   2. cd losant-temp-sensor
   3. „mos build“-platforma esp32
   4. blyksteli

Po sėkmingo mirksėjimo leiskite įrenginiui iš naujo paleisti ir vykdykite šias komandas:

1. mos wifi "jūsų wifi ssid" "jūsų wifi slaptažodis" pvz. „wifi“„Pagrindinis“„namai@123“

2. mos konfigūracijos nustatyta temperatūra. bazė =

   temperatūra.vienetas ="

   "pvz., mos konfigūracijos nustatyta temperatūra. bazė = 33 / temperatūra. vienetas =" Celsijaus"

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

Teisingai atlikę visus šiuos veiksmus, gausite ESP32, kuris periodiškai, kas 10 minučių, siunčia temperatūros rodmenis Losant. Sėkmingą paskelbimą rodo mėlynas šviesos diodas, kaip parodyta aukščiau esančiame vaizdo įraše.

4 žingsnis: išnaša

Jei sugebėsite teisingai pakartoti ankstesnius veiksmus, dabar turėsite darbo projektą, kurio pagalba galėsite stebėti temperatūros tendencijas savo kambaryje arba bet kur, kur planuojate patalpinti projektą. Kadangi aš laikiau šią „Instructable“kuo bendresnę, todėl galite naudoti savo daiktų internetą, kad rinktumėte visų rūšių duomenis ir pabandytumėte iš to padaryti ką nors naudingo, arba galite tai padaryti tik dėl sumanymo, jei tinkamai supratote šią instrukciją.

Man geriausia dalykinės interneto dalis yra tai, kad ji leidžia mums surinkti didžiulius duomenų gabalus, kurie nėra vienareikšmiški, ir paversti juos įtikinamais dalykais. Tai tikrai atgaivina mokslo dvasią. Man buvo labai malonu ir šviesu pastebėti, kaip per mano grafiką krito temperatūra mano kambaryje lietaus valandomis.

„Losant-temp-sensor-app“programa buvo optimizuota energijos suvartojimui, nes ji naudoja ESP32 gilaus miego funkciją, todėl galite ja naudotis ilgą laiką, visiškai nesijaudindami dėl baterijos. Galite dar labiau padidinti energijos vartojimo efektyvumą pašalindami šviesos diodą iš kūrimo plokštės. Dabartinis visos sąrankos brėžinys buvo parodytas aukščiau.

Šios instrukcijos tikslas nuo pat pradžių buvo tik supažindinti jus su daiktų interneto pasauliu. Baigę šią „Instructable“programą, gerai išmanysite pagrindus, kuriuos galėsite dar labiau sustiprinti naudodami kitus internetinius išteklius.

Nors šiame etape negalėsite įgyvendinti sudėtingų projektų, vis dėlto visada reikia nepamiršti, kad jei turite pakankamai tvirtą plytą ir būdą jas sujungti, galite sukurti bet kokią įsivaizduojamą struktūrą iš paprastų į kompleksą. Panašiai, gerai išmanydami pagrindus ir žinodami, kaip juos teisingai pritaikyti, galėsite susidėti daugybę minčių. Todėl paglostykite save, kad žengtumėte pirmąjį žingsnį.

5 žingsnis: kreditai ir palaikymas

Šią instrukciją sudaro iliustracijos, pvz. tas, kuris paaiškina MQTT mainus, kuriuos aš asmeniškai padariau. Šios iliustracijos buvo įmanomos tik dėl šių nemokamų SVG paketų:

• Infografijos vektorius, sukurtas freepik - www.freepik.com
• Infografijos vektorius, sukurtas „starline“- www.freepik.com
• Žmonių vektorius, sukurtas pikisuperstar - www.freepik.com
• Makrovektoriaus sukurtas abstraktus vektorius - www.freepik.com
• Makrovektoriaus sukurtas abstraktus vektorius - www.freepik.com
• Infografijos vektorius, sukurtas pikisuperstar - www.freepik.com

Šį „Instructable“rėmė „DFRobot“. „DFRobot“turi nuostabią elektronikos kolekciją, todėl būtinai ją patikrinkite.

Jei manote, kad jums patiko šis „Instructable“ir norite daugiau tokių instrukcijų, galite mane palaikyti „Patreon“. Jei negalite eiti taip toli, galite sekti mane čia „Instructables“.