Introdução ao Amazon AWS IoT e ESP8266: 21 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este projeto mostra como pegar o módulo ESP8266 e conectá-lo diretamente ao AWS IOT usando o Mongoose OS. Mongoose OS é um sistema operacional de código aberto para microcontroladores que enfatiza a conectividade em nuvem. Foi desenvolvido por Cesanta, uma empresa de software embarcado com sede em Dublin e ao final do projeto, você deve ser capaz de medir os valores de temperatura e umidade do sensor de temperatura DHT11 e publicá-lo na plataforma AWS IOT

Para este projeto, vamos precisar de:

 Uma placa NodeMCU baseada em ESP8266

 Sensor de temperatura DHT 11

 A ferramenta de flash do Mongoose OS

 Um cabo USB para conectar a placa NodeMCU ao computador

 Fios Jumber

 conta AWS que você pretende usar

Etapa 1: uma placa NodeMCU baseada em ESP8266

O ESP8266 é o nome de um microcontrolador projetado pela Espressif Systems. O próprio ESP8266 é uma solução de rede Wi-Fi independente que oferece uma ponte do microcontrolador existente para o Wi-Fi e também é capaz de executar aplicativos independentes. Este módulo vem com um conector USB integrado e uma rica variedade de pinagens. Com um cabo micro USB, você pode conectar NodeMCU devkit ao seu laptop e atualizá-lo sem nenhum problema, assim como o Arduino

Especificação

• Tensão: 3,3V.

• Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP.

• Consumo de corrente: 10uA ~ 170mA.

• Memória flash anexável: 16 MB no máximo (512 K normal).

• Pilha de protocolo TCP / IP integrada.

• Processador: Tensilica L106 de 32 bits.

• Velocidade do processador: 80 ~ 160MHz.

• RAM: 32K + 80K.

• GPIOs: 17 (multiplexados com outras funções).

• Analógico para Digital: 1 entrada com resolução de 1024 passos.

• + 19,5dBm de potência de saída no modo 802.11b

• suporte 802.11: b / g / n.

• Máximo de conexões TCP simultâneas: 5

Etapa 2: Diagrama de pinos

Etapa 3: DHT11 - Sensor de umidade e temperatura

O DHT11 é um sensor digital básico de temperatura e umidade de baixo custo. Ele usa um sensor de umidade capacitivo e um termistor para medir o ar circundante e emite um sinal digital no pino de dados (sem a necessidade de pinos de entrada analógica). É bastante simples de usar, mas requer um tempo cuidadoso para capturar os dados. A única desvantagem real deste sensor é que você só pode obter novos dados dele uma vez a cada 2 segundos

Recursos

 Compensação de temperatura de faixa completa

 Medição de umidade relativa e temperatura

 Sinal digital calibrado

 Excelente estabilidade de longo prazo

 Componentes extras não necessários

 Longa distância de transmissão

 Baixo consumo de energia

Processo de Comunicação (Single-Wire Two-Way)

O interessante neste módulo é o protocolo que usa para transferir dados. Todas as leituras dos sensores são enviadas por meio de um barramento de fio único, o que reduz o custo e aumenta a distância. Para enviar dados por um barramento, você deve descrever a forma como os dados serão transferidos, de forma que o transmissor e o receptor possam entender o que dizem um ao outro. Isso é o que um protocolo faz. Descreve a forma como os dados são transmitidos. No DHT-11, o barramento de dados de 1 fio é puxado com um resistor para VCC. Portanto, se nada ocorrer, a tensão no barramento é igual a VCC. O formato de comunicação pode ser separado em três estágios

1) Solicitar

2) Resposta

3) Leitura de dados

Etapa 4: Introdução ao Mongoose OS

Mongoose OS é um sistema operacional de código aberto para pequenos sistemas embarcados. Ele é projetado para ser executado em dispositivos como microcontroladores, que geralmente têm memória da ordem de dezenas de kilobytes, enquanto expõe uma interface de programação que fornece acesso a APIs modernas normalmente encontradas em dispositivos mais poderosos. Um dispositivo que executa o Mongoose OS tem acesso à funcionalidade do sistema operacional, como sistemas de arquivos e rede, além de software de nível superior, como um mecanismo JavaScript e APIs de acesso à nuvem.

Ferramenta de Flash do Mongoose OS

A ferramenta de atualização é usada para atualizar o Mongoose OS no ESP8266. Primeiro, pegue uma das placas suportadas, como a ESP8266 NodeMCU, e conecte-a ao seu computador e siga estas etapas:

 Navegue até a página de download do Mongoose OS e baixe a ferramenta Mos. (Mas neste projeto, vamos usar a versão mais antiga do Mongoose OS)

 Execute o arquivo de configuração Mos (Mongoose OS) e siga o assistente de configuração:

Etapa 5: o assistente de configuração do Mongoose

Etapa 6: Status do dispositivo - online

Depois de concluir as três etapas, você receberá a mensagem fornecida a seguir e o status do dispositivo ficará online. Agora nosso módulo ESP8266 é capaz de se comunicar com qualquer dispositivo remoto

Etapa 7: Provisionar dispositivo no AWS IOT

Antes de enviarmos eventos para a AWS, precisamos ser capazes de fazer uma conexão segura com a AWS IOT. Para fazer isso, precisamos provisionar o ESP com os certificados da AWS. No assistente de configuração do Mongoose OS, escolha o menu Device Config e, em seguida, escolha a região AWS apropriada e a política AWS para seu ambiente AWS. Clique no botão Provisionar com AWS IOT. O dispositivo será configurado com as informações corretas para se conectar ao serviço AWS. Os certificados serão instalados automaticamente.

Observação:

O usuário pode selecionar a região AWS apropriada e a política AWS. Em nosso cenário, selecionamos a região AWS como ap-sudeste-1 e a política AWS como mos-default

Após a conclusão do dispositivo de provisionamento no AWS IOT, agora o módulo esp8266 Wi-Fi pode ser capaz de se comunicar com AWS -IOT

Etapa 8: Carregando o código de amostra na placa NodeMCU

Depois de executar o assistente de configuração do Mongoose, se você clicar no menu de arquivos do dispositivo, há um arquivo chamado init.js. Inside esse arquivo, há um código de amostra. Se você clicar no botão Salvar + Reinicializar, o código de amostra será carregado e o a saída pode ser vista nos registros do dispositivo

Etapa 9: Introdução à conta AWS

O que é AWS?

Amazon Web Services (AWS) é um provedor de serviços em nuvem da Amazon, que fornece serviços na forma de blocos de construção, esses blocos de construção podem ser usados para criar e implantar qualquer tipo de aplicativo na nuvem. Esses serviços ou blocos de construção são projetados para funcionar em conjunto e resultam em aplicativos sofisticados e altamente escalonáveis.

Como configurar?

Existem duas maneiras de configurar os serviços AWS

 Usando o utilitário de linha de comando AWS CLI

 Usando AWS GUI

Etapa 10: Utilitário de linha de comando AWS CLI (opcional)

Primeiro, precisamos instalar o AWS CLI. AWS CLI é uma ferramenta de linha de comando que fornece comandos para interagir com os serviços da AWS. Ele permite que você use a funcionalidade fornecida pelo AWS Management Console do terminal. O Mongoose usa essa ferramenta para provisionar o dispositivo IOT no AWS IOT. O AWS CLI precisa de suas credenciais para se conectar ao AWS. Para configurar, execute o aws configure na linha de comando e insira suas informações de acesso (suas credenciais). Em palavras simples, você pode acessar e gerenciar Amazon Web Services por meio de uma interface de usuário simples e intuitiva baseada na web. Se sua preocupação for acessar alguns dos recursos usando o telefone móvel, o aplicativo móvel do AWS Console permite que você visualize os recursos rapidamente em qualquer lugar.

Etapa 11: Amazon Web Services (GUI)

Após o provisionamento com a AWS, podemos fazer login no console de gerenciamento da AWS, na guia de serviços, temos diferentes categorias. Antes de começarmos a explorar os recursos deste console, você precisa criar uma conta no AWS. Para pessoas que não têm uma conta, podem visitar o site da AWS e criar uma conta gratuita. Você deve inserir os dados do seu cartão de crédito / débito. A AWS não cobrará de você durante sua assinatura gratuita, desde que você use os serviços de acordo com os limites especificados.

Etapa 12: AWS IOT Core

Após o login, você será direcionado para a página seguinte e na Internet das coisas selecione o núcleo IOT

Etapa 13: AWS IOT - Monitorar

Depois de selecionar o núcleo IOT, a página acima aparecerá, em seguida, selecione o menu de teste

Etapa 14: AWS IOT - assinaturas

Depois de selecionar o menu Teste, você será direcionado para Assinaturas. No tópico de assinatura, especifique o tópico apropriado que está usando e clique no botão Inscrever-se no tópico

Etapa 15: publicando a mensagem padrão

Depois disso, você será direcionado para a página acima. Se você clicar em Publicar no tópico, teremos a mensagem de amostra que será exibida aqui por padrão

Nota: Se você deseja escrever um novo código e carregar na placa NodeMCU (o código que escrevemos deve ser carregado no gerenciador de arquivos do dispositivo> arquivo init.js, então você deve incluir o nome do tópico no código. Depois de incluir o nome do tópico, você deve usar o mesmo nome de tópico na seção de assinaturas para publicar a saída

Etapa 16: Publicação das informações pressionadas pelo botão

Etapa 17: Publicar os valores de temperatura e umidade na plataforma AWS IOT

Etapa 18: Tarefa

Conecte o circuito conforme mostrado abaixo

 Atualize o SO do mongoose no módulo ESP8266

 Provisionar dispositivo em AWS IOT

 Carregue o código de programação na placa NodeMCU

 Verifique a saída nos registros do dispositivo (consulte a figura 9)

 Faça login na conta AWS

 Selecione o submenu IOT principal

 Selecione a opção Teste na seção do cliente MQTT

 Especifique o tópico apropriado nas assinaturas

 Clique no botão publicar no tópico

 Certifique-se de que sempre que pressionar o botão do flash você está obtendo os valores de temperatura e umidade como mensagens