Začínáme s Amazon AWS IoT a ESP8266: 21 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Tento projekt vám ukáže, jak vzít modul ESP8266 a připojit jej přímo k AWS IOT pomocí systému Mongoose OS. Mongoose OS je open source operační systém pro mikrokontroléry, který klade důraz na konektivitu v cloudu. Byl vyvinut společností Cesanta, softwarovou společností se sídlem v Dublinu, a na konci projektu byste měli být schopni změřit teplotu a hodnoty vlhkosti ze snímače teploty DHT11 a publikovat jej na platformě AWS IOT

Pro tento projekt budeme potřebovat:

 Deska NodeMCU založená na ESP8266

 snímač teploty DHT 11

 Nástroj pro blikání OS Mongoose

 USB kabel pro připojení desky NodeMCU k počítači

 Propojovací vodiče

 účet AWS, který hodláte používat

Krok 1: Deska NodeMCU založená na ESP8266

ESP8266 je název mikrořadiče navrženého společností Espressif Systems. Samotný ESP8266 je samostatné síťové řešení Wi Fi, které nabízí most mezi stávajícím mikrořadičem a Wi Fi, a je také schopné spouštět samostatné aplikace. Tento modul je dodáván s vestavěným konektorem USB a bohatým sortimentem vývodů. Pomocí kabelu micro USB můžete připojit NodeMCU devkit k notebooku a bez problémů jej blikat, stejně jako Arduino

Specifikace

• Napětí: 3,3V.

• Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP.

• Spotřeba proudu: 10uA ~ 170mA.

• Připojitelná paměť Flash: max. 16 MB (512 kB normálně).

• Integrovaný zásobník protokolů TCP/IP.

• Procesor: Tensilica L106 32bitový.

• Rychlost procesoru: 80 ~ 160MHz.

• RAM: 32K + 80K.

• GPIO: 17 (multiplexované s dalšími funkcemi).

• Analogově digitální: 1 vstup s rozlišením 1024 kroků.

• +19,5 dBm výstupní výkon v režimu 802.11b

• Podpora 802.11: b/g/n.

• Maximální souběžná připojení TCP: 5

Krok 2: Pin Diagram

Krok 3: DHT11 - snímač vlhkosti a teploty

DHT11 je základní, levný digitální snímač teploty a vlhkosti. K měření okolního vzduchu používá kapacitní snímač vlhkosti a termistor a na datový kolík vyplivuje digitální signál (nejsou potřeba žádné analogové vstupní kolíky). Používání je celkem jednoduché, ale vyžaduje pečlivé načasování pro získání dat. Jedinou skutečnou nevýhodou tohoto senzoru je, že z něj můžete získat nová data pouze jednou za 2 sekundy

Funkce

 Teplotní kompenzace v celém rozsahu

 Měření relativní vlhkosti a teploty

 Kalibrovaný digitální signál

 Vynikající dlouhodobá stabilita

 Další součásti nejsou potřeba

 Dlouhá přenosová vzdálenost

 Nízká spotřeba energie

Komunikační proces (jednovodičový obousměrný)

Zajímavostí tohoto modulu je protokol, který používá k přenosu dat. Všechny údaje ze snímačů jsou odesílány pomocí jediné drátové sběrnice, což snižuje náklady a prodlužuje vzdálenost. Abyste mohli odesílat data po sběrnici, musíte popsat způsob přenosu dat, aby vysílač a přijímač porozuměli tomu, co si navzájem říkají. K tomu slouží protokol. Popisuje způsob přenosu dat. Na DHT-11 je 1vodičová datová sběrnice vytažena nahoru odporem k VCC. Pokud tedy k ničemu nedojde, napětí na sběrnici se rovná VCC. Komunikační formát lze rozdělit do tří stupňů

1) Žádost

2) Odpověď

3) Čtení dat

Krok 4: Úvod do systému Mongoose OS

Mongoose OS je open-source operační systém pro malé vestavěné systémy. Je navržen tak, aby fungoval na zařízeních, jako jsou mikrořadiče, které jsou často omezeny pamětí řádově v desítkách kilobajtů, přičemž odhaluje programovací rozhraní, které poskytuje přístup k moderním rozhraním API, která se běžně nacházejí na výkonnějších zařízeních. Zařízení se systémem Mongoose OS má přístup k funkcím operačního systému, jako jsou souborové systémy a sítě, a navíc k softwaru vyšší úrovně, jako je modul JavaScript a API pro cloudový přístup.

Nástroj Mongoose OS Flashing

Flashovací nástroj se používá k flashování systému Mongoose OS v ESP8266. Nejprve si pořiďte jednu z podporovaných desek, jako je ESP8266 NodeMCU, připojte ji k počítači a poté postupujte takto:

 Přejděte na webovou stránku stahování Mongoose OS a stáhněte si nástroj Mos. (Ale v tomto projektu použijeme starší verzi systému Mongoose OS)

 Spusťte instalační soubor Mos (Mongoose OS) a postupujte podle průvodce nastavením:

Krok 5: Průvodce nastavením Mongoose

Krok 6: Stav zařízení - online

Po dokončení tří kroků obdržíte zprávu uvedenou níže a stav zařízení se stane online. Náš modul ESP8266 nyní dokáže komunikovat s jakýmkoli vzdáleným zařízením

Krok 7: Zajistěte zařízení na AWS IOT

Než budeme moci odesílat události do AWS, musíme být schopni vytvořit zabezpečené připojení k AWS IOT. Abychom to mohli udělat, musíme poskytnout ESP certifikáty AWS. V průvodci nastavením Mongoose OS vyberte nabídku Device Config a poté vyberte příslušnou oblast AWS a zásady AWS pro vaše prostředí AWS. Klikněte na tlačítko Provision with AWS IOT. Zařízení bude nastaveno se správnými informacemi pro připojení ke službě AWS. Certifikáty budou nainstalovány automaticky.

Poznámka:

Uživatel si může vybrat příslušnou oblast AWS a zásady AWS. V našem scénáři jsme vybrali oblast AWS jako ap-jihovýchod-1 a zásady AWS jako výchozí

Po dokončení zřizovacího zařízení na AWS IOT nyní může modul Wi -Fi esp8266 komunikovat s AWS -IOT

Krok 8: Načtení ukázkového kódu na desku NodeMCU

Poté, co spustíte průvodce nastavením Mongoose, pokud kliknete na nabídku souborů zařízení, objeví se soubor s názvem init.js. Uvnitř tohoto souboru je ukázkový kód. Pokud kliknete na tlačítko Uložit +restartovat, načte se ukázkový kód a výstup lze zobrazit z protokolů zařízení

Krok 9: Začínáme s účtem AWS

Co je AWS?

Amazon Web Services (AWS) je poskytovatel cloudových služeb od společnosti Amazon, který poskytuje služby ve formě stavebních bloků, tyto stavební bloky lze použít k vytváření a nasazení jakéhokoli typu aplikace v cloudu. Tyto služby nebo stavební bloky jsou navrženy tak, aby vzájemně spolupracovaly, a výsledkem jsou sofistikované a vysoce škálovatelné aplikace.

Jak nastavit?

Služby AWS lze nastavit dvěma způsoby

 Pomocí nástroje příkazového řádku AWS CLI

 Pomocí AWS GUI

Krok 10: AWS CLI Command Line Utility (volitelně)

Nejprve musíme nainstalovat AWS CLI. AWS CLI je nástroj příkazového řádku, který poskytuje příkazy pro interakci se službami AWS. Umožňuje vám používat funkce poskytované konzolou AWS Management Console z terminálu. Mongoose používá tento nástroj k zajištění zařízení IOT na AWS IOT. Aby se AWS CLI mohlo připojit k AWS, potřebuje vaše přihlašovací údaje. Chcete -li nastavit spuštění aws, nakonfigurujte z příkazového řádku a zadejte své přístupové informace (vaše přihlašovací údaje). Jednoduše řečeno, k webovým službám Amazon Web Services můžete přistupovat a spravovat je prostřednictvím jednoduchého a intuitivního webového uživatelského rozhraní. Pokud vám jde o přístup k některým funkcím pomocí mobilního telefonu, pak vám mobilní aplikace AWS Console umožňuje rychle zobrazit zdroje na cestách.

Krok 11: Amazon Web Services (GUI)

Po poskytnutí služby AWS se můžeme přihlásit do konzoly pro správu AWS, na kartě služby máme různé kategorie. Než začneme zkoumat funkce této konzoly, musíte si vytvořit účet na AWS. Lidé, kteří nemají účet, mohou navštívit web AWS a vytvořit si účet zdarma. Musíte zadat údaje o své kreditní/debetní kartě. AWS by vám během bezplatného předplatného neúčtovala poplatky, pokud používáte služby podle stanovených limitů.

Krok 12: AWS IOT Core

Po přihlášení budete přesměrováni na následující stránku a v části Internet věcí vyberte jádro IOT

Krok 13: AWS IOT - Monitor

Jakmile vyberete jádro IOT, zobrazí se výše uvedená stránka a poté vyberte testovací nabídku

Krok 14: AWS IOT - Předplatné

Po výběru nabídky Test budete přesměrováni na Předplatné. V tématu předplatného zadejte příslušné téma, které používáte, a klikněte na tlačítko Přihlásit se k tématu

Krok 15: Publikování výchozí zprávy

Poté budete přesměrováni na výše uvedenou stránku. Pokud kliknete na Publikovat do tématu, zobrazí se nám ukázková zpráva, která se zde standardně zobrazí

Poznámka: Pokud chcete napsat nový kód a načíst jej na desku NodeMCU (kód, který píšeme, by měl být načten do správce souborů zařízení> soubor init.js, pak byste měli do kódu zahrnout název tématu. Po zahrnutí názvu tématu Chcete -li publikovat výstup, musíte v sekci předplatné použít stejný název tématu

Krok 16: Publikování informací o stisknutí tlačítka

Krok 17: Publikování hodnot teploty a vlhkosti na platformě AWS IOT

Krok 18: Úkol

Připojte obvod podle obrázku níže

 Flashujte mongoose OS na modulu ESP8266

 Zajištění zařízení na AWS IOT

 Vložte programovací kód na desku NodeMCU

 Zkontrolujte výstup v protokolech zařízení (viz obrázek 9)

 Přihlaste se k účtu AWS

 Vyberte základní dílčí nabídku IOT

 Vyberte možnost Test z klientské sekce MQTT

 V předplatných uveďte příslušné téma

 Klikněte na tlačítko Publikovat do tématu

 Zajistěte, aby při každém stisknutí tlačítka blesku byly zobrazovány hodnoty teploty a vlhkosti jako zprávy