Introducció a Amazon AWS IoT i ESP8266: 21 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Aquest projecte us mostra com agafar el mòdul ESP8266 i connectar-lo directament a AWS IOT mitjançant Mongoose OS. Mongoose OS és un sistema operatiu de codi obert per a microcontroladors que posa èmfasi en la connectivitat al núvol. Va ser desenvolupat per Cesanta, una empresa de programari incrustat amb seu a Dublín i, al final del projecte, hauríeu de poder mesurar la temperatura i els valors d’humitat del sensor de temperatura DHT11 i publicar-los a la plataforma AWS IOT

Per a aquest projecte, necessitarem:

 Una placa NodeMCU basada en ESP8266

 Sensor de temperatura DHT 11

 L'eina intermitent del sistema operatiu Mongoose

 Un cable USB per connectar la placa NodeMCU a l'ordinador

 Jumbar cables

 Compte AWS que voleu utilitzar

Pas 1: una placa NodeMCU basada en ESP8266

L'ESP8266 és el nom d'un microcontrolador dissenyat per Espressif Systems. El propi ESP8266 és una solució de xarxa Wi-Fi autònoma que ofereix un pont des del micro controlador existent fins al Wi Fi i també és capaç d’executar aplicacions autònomes. Aquest mòdul inclou un connector USB integrat i un ampli assortiment de pin-outs. Amb un cable micro USB, podeu connectar el devkit NodeMCU al vostre ordinador portàtil i fer-lo flaix sense problemes, com Arduino.

Especificació

• Voltatge: 3,3V.

• Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP.

• Consum actual: 10uA ~ 170mA.

• Memòria flash adjunta: 16 MB com a màxim (512 K normals).

• Pila de protocols TCP / IP integrada.

• Processador: Tensilica L106 de 32 bits.

• Velocitat del processador: 80 ~ 160 MHz.

• RAM: 32K + 80K.

• GPIO: 17 (multiplexat amb altres funcions).

• Analògic a digital: 1 entrada amb resolució de 1024 passos.

• Potència de sortida de + 19,5 dBm en mode 802.11b

• Suport 802.11: b / g / n.

• Connexions TCP màximes simultànies: 5

Pas 2: fixeu el diagrama

Pas 3: DHT11: sensor d'humitat i temperatura

El DHT11 és un sensor digital de temperatura i humitat bàsic i de baix cost. Utilitza un sensor d’humitat capacitiu i un termistor per mesurar l’aire circumdant i escup un senyal digital al pin de dades (no calen pins d’entrada analògics). És bastant senzill d’utilitzar, però requereix un temps acurat per agafar dades. L’únic inconvenient real d’aquest sensor és que només se’n poden obtenir dades noves un cop cada 2 segons

Característiques

 Compensació de la temperatura completa

 Mesura de la temperatura i la humitat relativa

 Senyal digital calibrat

 Excel·lent estabilitat a llarg termini

 No es necessiten components addicionals

 Llarga distància de transmissió

 Baix consum d'energia

Procés de comunicació (monofilar bidireccional)

L’interessant d’aquest mòdul és el protocol que s’utilitza per transferir dades. Totes les lectures del sensor s’envien mitjançant un únic bus de cable que redueix el cost i amplia la distància. Per tal d’enviar dades per un autobús, heu de descriure la forma en què es transferiran les dades, de manera que l’emissor i el receptor puguin entendre el que es diu. Això és el que fa un protocol. Descriu la forma en què es transmeten les dades. A DHT-11, el bus de dades de 1 fil s’arrenca amb una resistència a VCC. Per tant, si no es produeix res, la tensió al bus és igual a VCC. El format de comunicació es pot separar en tres etapes

1) Sol·licitud

2) Resposta

3) Lectura de dades

Pas 4: Introducció a Mongoose OS

Mongoose OS és un sistema operatiu de codi obert per a petits sistemes incrustats. Està dissenyat per funcionar en dispositius com ara microcontroladors, que sovint es limiten a tenir memòria de l'ordre de desenes de kilobytes, alhora que exposa una interfície de programació que proporciona accés a les API modernes que normalment es troben en dispositius més potents. Un dispositiu que executa Mongoose OS té accés a la funcionalitat del sistema operatiu, com ara sistemes de fitxers i xarxes, a més de programari de nivell superior, com ara un motor JavaScript i API d'accés al núvol.

Eina intermitent del sistema operatiu Mongoose

L'eina intermitent s'utilitza per fer flaixar el sistema operatiu Mongoose a ESP8266. Primer, obteniu una de les plaques compatibles, com l'ESP8266 NodeMCU, i connecteu-la a l'ordinador i, a continuació, seguiu aquests passos:

 Aneu a la pàgina web de descàrrega del sistema operatiu Mongoose i descarregueu l'eina Mos. (Però en aquest projecte, farem servir la versió anterior de Mongoose OS)

 Executeu el fitxer de configuració Mos (Mongoose OS) i seguiu l'assistent de configuració:

Pas 5: l'assistent de configuració de la mangosta

Pas 6: Estat del dispositiu: en línia

Després de completar els tres passos, rebreu el missatge que es mostra a continuació i l'estat del dispositiu es connecta. Ara el nostre mòdul ESP8266 és capaç de comunicar-se amb qualsevol dispositiu remot

Pas 7: subministrament de dispositius a AWS IOT

Abans de poder enviar esdeveniments a AWS, hem de poder establir una connexió segura a AWS IOT. Per fer-ho, hem de subministrar a l'ESP els certificats AWS. A l’assistent de configuració del sistema operatiu Mongoose, trieu el menú Configuració del dispositiu i, a continuació, trieu la regió AWS adequada i la política AWS per al vostre entorn AWS. Feu clic al botó Subministrament amb AWS IOT. El dispositiu es configurarà amb la informació correcta per connectar-se al servei AWS. Els certificats s’instal·laran automàticament.

Nota:

L'usuari pot seleccionar la regió AWS i la política AWS adequades. En el nostre escenari, hem seleccionat la regió AWS com a ap-sud-est-1 i la política AWS com a predeterminada.

Després de completar el dispositiu de subministrament a AWS IOT, ara el mòdul Wi-Fi esp8266 pot comunicar-se amb AWS -IOT

Pas 8: carregar el codi de mostra a la placa NodeMCU

Després d’executar l’assistent de configuració de Mongoose, si feu clic al menú de fitxers del dispositiu, hi ha un fitxer anomenat init.js. Dins d’aquest fitxer hi ha un codi de mostra. Si feu clic al botó Desa + Reinicia, es carregarà el codi de mostra i la sortida es pot veure des dels registres de dispositius

Pas 9: Introducció al compte AWS

Què és AWS?

Amazon Web Services (AWS) és un proveïdor de serveis al núvol d’Amazon, que proporciona serveis en forma de blocs de construcció, que es poden utilitzar per crear i desplegar qualsevol tipus d’aplicació al núvol. Aquests serveis o blocs de construcció estan dissenyats per funcionar entre ells i donen lloc a aplicacions sofisticades i altament escalables.

Com es configura?

Hi ha dues maneres de configurar serveis AWS

 Utilitzar la utilitat de línia d'ordres AWS CLI

 Utilitzar la interfície gràfica d’usuari d’AWS

Pas 10: utilitat de línia d'ordres AWS CLI (opcional)

Primer hem d’instal·lar AWS CLI. AWS CLI és una eina de línia d'ordres que proporciona ordres per interactuar amb els serveis AWS. Us permet utilitzar la funcionalitat proporcionada per AWS Management Console des del terminal. Mongoose utilitza aquesta eina per subministrar el dispositiu IOT a AWS IOT. L’AWS CLI necessita les vostres credencials per poder connectar-vos a AWS. Per configurar l'execució aws configureu des de la línia d'ordres i introduïu la vostra informació d'accés (les vostres credencials). En paraules simples, podeu accedir i gestionar Amazon Web Services mitjançant una interfície d’usuari basada en web senzilla i intuïtiva. Si el vostre problema és accedir a algunes de les funcions mitjançant el telèfon mòbil, l’aplicació mòbil AWS Console us permet veure ràpidament recursos en moviment.

Pas 11: serveis web d'Amazon (GUI)

Després de subministrar-lo amb AWS, podem iniciar la sessió a la consola de gestió d’AWS, a la pestanya de serveis tenim diferents categories. Abans de començar a explorar les funcions d’aquesta consola, heu de crear un compte a AWS. Per a les persones que no tenen un compte, poden visitar el lloc web d'AWS i crear un compte gratuït. Heu d'introduir les dades de la targeta de crèdit / dèbit. AWS no us cobrarà durant la subscripció gratuïta sempre que utilitzeu els serveis segons els límits especificats.

Pas 12: AWS IOT Core

Després d'iniciar la sessió, se us dirigirà a la pàgina següent i, a Internet de les coses, seleccioneu el nucli IOT

Pas 13: AWS IOT - Monitor

Un cop seleccioneu el nucli IOT, apareixerà la pàgina anterior i seleccioneu el menú de prova

Pas 14: AWS IOT: subscripcions

Després de seleccionar el menú Prova, se us dirigirà a Subscripcions. Al tema de subscripció especifiqueu el tema adequat que esteu fent servir i feu clic al botó Subscriu-me al tema

Pas 15: publicació del missatge per defecte

Després, se us dirigirà a la pàgina anterior. Si feu clic a Publica al tema, tindrem el missatge de mostra que es mostrarà aquí per defecte

Nota: si voleu escriure un codi nou i carregar-lo a la placa NodeMCU (el codi que escrivim s'ha de carregar al gestor de fitxers del dispositiu> fitxer init.js, heu d'incloure el nom del tema al codi. Després d'incloure el nom del tema, heu d'utilitzar el mateix nom de tema a la secció de subscripcions per poder publicar la sortida

Pas 16: Publicació de la informació que es prem el botó

Pas 17: publiqueu els valors de temperatura i humitat a la plataforma AWS IOT

Pas 18: tasca

Connecteu el circuit com es mostra a continuació

 Feu flash el sistema operatiu mangosta al mòdul ESP8266

 Dispositiu de subministrament a AWS IOT

 Carregueu el codi de programació a la placa NodeMCU

 Comproveu la sortida als registres del dispositiu (vegeu la figura 9)

 Inicieu la sessió al compte d'AWS

 Seleccioneu el submenú central IOT

 Seleccioneu l'opció Prova a la secció del client MQTT

 Especifiqueu el tema adequat a les subscripcions

 Feu clic al botó Publica al tema

 Assegureu-vos que cada vegada que premeu el botó de flaix obtindreu els valors de temperatura i humitat com a missatges