Mqtt con Beaglebone ed ESP8266-MQTT su ESP8266 per sensore temperatura

2017-03-23 admin

Dopo aver caricato il firmware sul dispositivo esp8266

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266-MQTT ESP8266

si passa a collegare tale modulo con un sensore di temperatura ed umidità DHT11. Di seguito i collegamenti utilizzati

Nell’esempio che faremo si considererà l’opzione di mettere il nodemcu in sleep. Perché il sistema possa riavviarsi dopo il comando di sleep è necessario collegare il PIN D0 (GPIO16) al PIN RST come specificato nella documentazione nodemcu

Nodemcu sleep

Passiamo ad analizzare il codice da caricare sul dispositivo; consta del file init.lua e del file tempumid.lua.

Analizziamo i punti principali di ciascun file.

init.lua

-- init.lua
SSID="SSDNAME" -- SSID 
PASSWORD="passwordssid" -- SSID password
TIMEOUT=10000    -- timeout to check the network status
EXSENSOR1="tempumid.lua"    -- module to run
MQTTSERVER="mqttbrokeraddress"   -- mqtt broker address
MQTTPORT="1883"  -- mqtt borker port
MQTTQOS="0" -- qos used

-- Set the netowrk parameters and get ip address
wifi.setmode(wifi.STATION)
wifi.sta.config(SSID, PASSWORD)
wifi.sta.getip()

-- Check the network status after the TIMEOUT interval
tmr.alarm(0, TIMEOUT,tmr.ALARM_SINGLE, function()
    status=wifi.sta.status()
    
    -- if esp8266 got the ip
   if (status == wifi.STA_GOTIP ) then

       dofile(EXSENSOR1)
        
    
    else
        -- Without ip restart the node
        print("Error acquiring ip address=",status)
        node.restart()
    end


end

-- init.lua

SSID="SSDNAME" -- SSID

PASSWORD="passwordssid" -- SSID password

TIMEOUT=10000 -- timeout to check the network status

EXSENSOR1="tempumid.lua" -- module to run

MQTTSERVER="mqttbrokeraddress" -- mqtt broker address

MQTTPORT="1883" -- mqtt borker port

MQTTQOS="0" -- qos used

-- Set the netowrk parameters and get ip address

wifi.setmode(wifi.STATION)

wifi.sta.config(SSID, PASSWORD)

wifi.sta.getip()

-- Check the network status after the TIMEOUT interval

tmr.alarm(0, TIMEOUT,tmr.ALARM_SINGLE, function()

status=wifi.sta.status()

-- if esp8266 got the ip

if (status == wifi.STA_GOTIP ) then

dofile(EXSENSOR1)

else

-- Without ip restart the node

print("Error acquiring ip address=",status)

node.restart()

end

Nel file sono impostate globalmente i parametri dell’access point, l’indirizzo e porta del broker mqtt ed il file da eseguire sull’esp dopo la connessione all’access point. Nel caso non riesca ad acquisire l’indirizzo il sistema viene fatto ripartire.

tempumid.lua

-- tempumid.lua
CNAME="room1" -- Client name 
AMBIENT="home"  -- Ambient name
TTOPIC     = AMBIENT.."/"..CNAME.."/temperature"  -- Temperature topic
HTOPIC     = AMBIENT.."/"..CNAME.."/humidity"  -- Humidity topic 
STOPIC     = AMBIENT.."/"..CNAME.."/status"  -- Status topic
CTOPIC     = AMBIENT.."/"..CNAME.."/command" --Command topic   
MTOPIC     = AMBIENT.."/"..CNAME.."/monitor" --Monitor topic


sleep_in_seconds= nil --Sleep in seconds


TUPDATE = 15 -- Time interval for update monitor in seconds
TUPTEMP = 10 -- Time interval for update temperature and humidity values
SPIN         = 4  -- Sensor pin
TGEN = 5 -- Time interval in seconds usend in various trm


-- Define Client Name and connection parameters
mqt = mqtt.Client(CNAME, 60, "", "", 1) 

-- Subscribe to the topics and send status to the status topic
mqt:on("connect", function() 
    mqt:subscribe(STOPIC, MQTTQOS)
    mqt:subscribe(CTOPIC, MQTTQOS)
    mqt:subscribe(MTOPIC, MQTTQOS)
    mqt:subscribe(TTOPIC, MQTTQOS)
    mqt:subscribe(HTOPIC, MQTTQOS)
    send_status("Sensor ready again")
end )

-- Callback when mqtt is offline
mqt:on("offline", function() print("mqtt offline");  end)

--Callback to manage messages 
mqt:on("message", function(client, topic, data) 
    manage_message(client, topic, data) 
end)


-- Function to filter the messages
function manage_message(client, topic, data) 
    -- If CTOPIC: command topic
    if topic == CTOPIC then
        --print("Command")
        -- If the command is Restart
        if data == "Restart" then
            send_status("Restarting")
            send_mstatus("Restarting")
            tmr.alarm(2, TGEN*1000, tmr.ALARM_SINGLE, node.restart)
            --print("restart")
        -- If the command is null    
        elseif data == nil then
           -- print("Command not valid")
            send_status("Command not valid")
        
        
        else
            -- Check the Sleep command           
            i=string.len(data)
            dato=string.sub(data,1,5)
          
            if dato == "Sleep" then
                ndato=string.sub(data,6)
                TSLEEP=tonumber(ndato)
                if TSLEEP ~= nil then
                    if TSLEEP >= 1 then
                        -- Sets the interval in seconds to sleep
                        sleep_in_seconds=TSLEEP*60
                        esp_sleep()
                    else
                        -- Send an error in Sleep command
                        send_status("Sleep command error")
                    
                    end
                else
                    -- Send an error in Sleep command 
                    send_status("Sleep command error")
                end

            else
                -- Command not managed           
                send_status("Command not valid")      

            end
            
        end
        
    end
end

-- Function to send messages to STOPIC: status topic
function send_status(message)
    mqt:publish(STOPIC, message, MQTTQOS, 0)
    
end

-- Fucntion to send messages to MTOPIC: monitor topic
function send_mstatus(message)
    mqt:publish(MTOPIC, message, MQTTQOS, 0)
    
end

-- Function to display temp and hum
function display_temphum(temp,humi)
    print("Temperature=%d, Humidity=%d",temp,humi)
end

 
-- Function to read and publish temperature and humidity
function read_temp_hum(client)
    status, temp, humi, temp_dec, humi_dec = dht.read(SPIN)
    if status == dht.OK then
    
        mqt:publish(TTOPIC, temp,MQTTQOS, 0)
        mqt:publish(HTOPIC, humi, MQTTQOS, 0)
        
       -- display_temphum(temp,humi)
       
    elseif status == dht.ERROR_CHECKSUM then
        print( "DHT Checksum error." )
    elseif status == dht.ERROR_TIMEOUT then
        print( "DHT timed out." )
    end
end


-- Function that sleeps esp8266
function esp_sleep()
 
    send_status("Sensor going to sleep now")
    send_mstatus("Sensor going to sleep now")
    -- Delayd sleep to send the message above.
    tmr.alarm(3, TGEN*1000, tmr.ALARM_SINGLE, function() 
        node.dsleep(sleep_in_seconds*1000000) 
    end)
end

-- Connection to the mqtt server at the mqttport
mqt:connect(MQTTSERVER, MQTTPORT, 0, 1)

--Sends periodically the temperature and humidity to the topics
tmr.alarm(1, TUPTEMP*1000, tmr.ALARM_AUTO, function() read_temp_hum(mqt) end)

-- Sends periodically a message to the monitor topic
tmr.alarm(4, TUPDATE*1000, tmr.ALARM_AUTO, function() send_mstatus("Sensor Ready") end)

100

101

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147

-- tempumid.lua

CNAME="room1" -- Client name

AMBIENT="home" -- Ambient name

TTOPIC = AMBIENT.."/"..CNAME.."/temperature" -- Temperature topic

HTOPIC = AMBIENT.."/"..CNAME.."/humidity" -- Humidity topic

STOPIC = AMBIENT.."/"..CNAME.."/status" -- Status topic

CTOPIC = AMBIENT.."/"..CNAME.."/command" --Command topic

MTOPIC = AMBIENT.."/"..CNAME.."/monitor" --Monitor topic

sleep_in_seconds= nil --Sleep in seconds

TUPDATE = 15 -- Time interval for update monitor in seconds

TUPTEMP = 10 -- Time interval for update temperature and humidity values

SPIN = 4 -- Sensor pin

TGEN = 5 -- Time interval in seconds usend in various trm

-- Define Client Name and connection parameters

mqt = mqtt.Client(CNAME, 60, "", "", 1)

-- Subscribe to the topics and send status to the status topic

mqt:on("connect", function()

mqt:subscribe(STOPIC, MQTTQOS)

mqt:subscribe(CTOPIC, MQTTQOS)

mqt:subscribe(MTOPIC, MQTTQOS)

mqt:subscribe(TTOPIC, MQTTQOS)

mqt:subscribe(HTOPIC, MQTTQOS)

send_status("Sensor ready again")

end )

-- Callback when mqtt is offline

mqt:on("offline", function() print("mqtt offline"); end)

--Callback to manage messages

mqt:on("message", function(client, topic, data)

manage_message(client, topic, data)

end)

-- Function to filter the messages

function manage_message(client, topic, data)

-- If CTOPIC: command topic

if topic == CTOPIC then

--print("Command")

-- If the command is Restart

if data == "Restart" then

send_status("Restarting")

send_mstatus("Restarting")

tmr.alarm(2, TGEN*1000, tmr.ALARM_SINGLE, node.restart)

--print("restart")

-- If the command is null

elseif data == nil then

-- print("Command not valid")

send_status("Command not valid")

else

-- Check the Sleep command

i=string.len(data)

dato=string.sub(data,1,5)

if dato == "Sleep" then

ndato=string.sub(data,6)

TSLEEP=tonumber(ndato)

if TSLEEP ~= nil then

if TSLEEP >= 1 then

-- Sets the interval in seconds to sleep

sleep_in_seconds=TSLEEP*60

esp_sleep()

else

-- Send an error in Sleep command

send_status("Sleep command error")

end

else

-- Send an error in Sleep command

send_status("Sleep command error")

end

else

-- Command not managed

send_status("Command not valid")

end

-- Function to send messages to STOPIC: status topic

function send_status(message)

mqt:publish(STOPIC, message, MQTTQOS, 0)

end

-- Fucntion to send messages to MTOPIC: monitor topic

function send_mstatus(message)

mqt:publish(MTOPIC, message, MQTTQOS, 0)

end

-- Function to display temp and hum

function display_temphum(temp,humi)

print("Temperature=%d, Humidity=%d",temp,humi)

end

-- Function to read and publish temperature and humidity

function read_temp_hum(client)

status, temp, humi, temp_dec, humi_dec = dht.read(SPIN)

if status == dht.OK then

mqt:publish(TTOPIC, temp,MQTTQOS, 0)

mqt:publish(HTOPIC, humi, MQTTQOS, 0)

-- display_temphum(temp,humi)

elseif status == dht.ERROR_CHECKSUM then

print( "DHT Checksum error." )

elseif status == dht.ERROR_TIMEOUT then

print( "DHT timed out." )

end

-- Function that sleeps esp8266

function esp_sleep()

send_status("Sensor going to sleep now")

send_mstatus("Sensor going to sleep now")

-- Delayd sleep to send the message above.

tmr.alarm(3, TGEN*1000, tmr.ALARM_SINGLE, function()

node.dsleep(sleep_in_seconds*1000000)

end)

end

-- Connection to the mqtt server at the mqttport

mqt:connect(MQTTSERVER, MQTTPORT, 0, 1)

--Sends periodically the temperature and humidity to the topics

tmr.alarm(1, TUPTEMP*1000, tmr.ALARM_AUTO, function() read_temp_hum(mqt) end)

-- Sends periodically a message to the monitor topic

tmr.alarm(4, TUPDATE*1000, tmr.ALARM_AUTO, function() send_mstatus("Sensor Ready") end)

Il file temumid.lua gestisce la misura della temperatura ed umidità, la sottoscrizione sul broker mqtt con invio dei dati rilevati. Sono stati impostati dei parametri globali per gestire i topic, i tempi di attesa in tmr.alarm. Sono presenti in particolare i seguenti topic

/home/room1/temperature: vengono inviati i dati della temperatura rilevata.
/home/room1/humidity: vengono inviati i dati della umidità rilevata.
/home/room1/status : viene inviato lo stato del sensore all’avvio ed in risposta dei comandi nel topic /home/room1/command.
/home/room1/monitor: periodicamente viene inviato lo stato del sensore.
/home/room1/command: Da altri client è possibile inviare dei comandi al sensore.
- Restart: riavvia il sensore.
- Sleep n: Tempo di sleep di n secondi.

Vi sono varie funzioni di servizio che gestiscono il tutto. I commenti all’interno del codice descrivono ciascuna funzionalità.

Nel prossimo articolo imposteremo l’esp con il relé

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266-MQTT su ESP8266 per Relé

Configurazione, Software

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266-MQTT ESP8266

2017-03-19 admin

Dopo aver installato il server MQTT sul Beaglebone

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266-Installazione mosquitto su Beaglebone

passiamo ad impostare i nodi MQTT basati su ESP8266.

Come prima operazione occorre generare il firmware nodemcu, come descritto nel precedente articolo

Compilare Nodemcu su linux

con almeno i seguenti parametri attivati nel file user_module.h

DHT
file
GPIO
MQTT
net
node
timer
UART
WiFi

Tali impostazioni sono presenti di default sul file user_module.h.

Al momento è stata rilasciata la versione aggiornata del firmware 2.0. Alleghiamo i file da caricare sul dispositivo.

Nodemcu2.0.0 firmware

Come già descritto negli articoli precedenti e dal link di nodecmu sul flashing

Flashing the firmware

si impostano i parametri corretti per il proprio modello di esp8266.

Nel nostro caso, con la flash di 4MB, si usano i parametri riportati nella immagine per caricare il firmware sul dispositivo con il tool nodemcu-flasher. Si possono utilizzare anche altri tool per il caricamento del firmware. Nel nostro caso le impostazioni usate sono le seguenti

Nel prossimo articolo viene descritto il nodo MQTT ESP8266 che rileva temperatura ed umidità

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266-MQTT su ESP8266 per sensore temperatura

Configurazione, Software

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266 – Installazione mosquitto su Beaglebone

2017-03-12 admin

Dopo aver riassunto l’architettura che si sta implementando nel precedente articolo

Mqtt con Beaglecone ed Esp8266-Architettura

Si procede con l’installazione del message broker mqtt sul Beaglebone Black con il sistema mostrato di seguito

root@beaglebone:~#  cat /etc/dogtag
BeagleBoard.org Debian Image 2016-11-06
root@beaglebone:~# uname -a
Linux beaglebone 4.4.30-ti-r64 #1 SMP Fri Nov 4 21:23:33 UTC 2016 armv7l GNU/Lux

root@beaglebone:~# cat /etc/dogtag

BeagleBoard.org Debian Image 2016-11-06

root@beaglebone:~# uname -a

Linux beaglebone 4.4.30-ti-r64 #1 SMP Fri Nov 4 21:23:33 UTC 2016 armv7l GNU/Lux

L’immagine usata è la seguente

Immagine Beaglebone Black

Si procede anche alla ulteriori configurazioni già elencate nell’articolo

Preparazione sd card Debian per Beaglebone Black

Procedere ad una estensione dello spazio sulla scheda sd con l’applicazione gparted su host linux o con il tool grow_partition.sh disponibile sul Beaglebone nella cartella /opt/scritpts/tools

root@beaglebone:/opt/scripts/tools# ./grow_partition.sh

1	root@beaglebone:/opt/scripts/tools# ./grow_partition.sh

Nell’eseguire l’upgrade con tale immagine si riscontrano problemi di spazio con la partizione di 4Gb.

Il message broker che si installa è mosquitto

Mosquitto

Con la versione presente su Debian Jessie di Mosquitto non si hanno a disposizione i servizi di websockets, che si utilizzeranno successivamente con la Dashboard. Per tale motivo occorre installare la versione aggiornata del broker.

Si accede in una shell sul Beaglebone come root e si inserisce il repository di test di debian

cd /etc/apt
vi sources.list

1 2	cd /etc/apt vi sources.list

aggiungere

deb http://httpredir.debian.org/debian stretch main contrib non-free

1	deb http://httpredir.debian.org/debian stretch main contrib non-free

Eseguire poi

apt-get update
apt-get install mosquitto
apt-get install mosquitto-clients

apt-get update

apt-get install mosquitto

apt-get install mosquitto-clients

Dopo l’installazione commentare il riferimento ai software di test di debian in /etc/apt/sources.list

#deb http://httpredir.debian.org/debian stretch main contrib non-free

1	#deb http://httpredir.debian.org/debian stretch main contrib non-free

ed eseguire

apt-get update

1	apt-get update

Testiamo a questo punto se il server è installato correttamente eseguendo in una shell la sottoscrizione ad un topic

mosquitto_sub -h localhost -t "topic/test"

1	mosquitto_sub -h localhost -t "topic/test"

In un’altra shell eseguire la pubblicazione sul topic “topic/test”

mosquitto_pub -h localhost -t "topic/test" -m "Prova"

1	mosquitto_pub -h localhost -t "topic/test" -m "Prova"

La prima shell deve mostrare il messaggio “Prova”

Con il protocollo MQTT si possono definire diversi QOS , come descritto nelle FAQ di Mosquitto

QOS Mosquitto

Con QOS=0 il messaggio viene spedito una sola volta e non è richiesta la conferma della avvenuta ricezione da parte dei sottoscrittori; negli esempi che si faranno il QOS=0 e non vi sarà protezione dello smistamento dei messaggi con nome e password o canale ssl.

Nel prossimo articolo si procederà alla preparazione dell’ESP9266 con le librerie lua per gestire il protocollo MQTT

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266-MQTT ESP8266

Configurazione, Software

Mqtt con Beaglebone ed Esp8266-Architettura

2017-03-12 admin

In questa serie di articoli trattiamo come impostare un message broker mqtt sul Beaglebone Black che permetta di gestire vari dispositivi esp8266, collegati a loro volta a sonde di temperatura, relays.

Il tutto viene gestito con l’ausilio di app su smartphone Android e Dashboard installata su Apache sul Beaglebone.

Partiamo dal message broker MQTT (Message Queue Telemetry Transport); qui vi è la descrizione del protocollo

MQTT

In particolare nella sezione FAQ vi sono le prime indicazioni sul protocollo e suo utilizzo

MQTT Faq

Il sistema è formato da tre componenti:

Mqtt Broker: ruota i messaggi pubblicati a tutti i sottoscrittori.
Publisher: Pubblica i messaggi nel topic sul Mqtt Broker.
Subscriber: Riceve i messaggi sui topic su cui è sottoscritto dal Mqtt Broker.

Di seguito mostriamo la topologia per due topic utilizzata nel nostro esempio

Il sistema è costituito da un server MQTT broker sul Beaglebone. In questo server MQTT broker si possono definire dei topics a cui si possono registrare vari client. Per ciascun topic l’azione può essere di sottoscrizione e di pubblicazione. Con la sottoscrizione si ricevono tutti i messaggi del topics, mentre con la pubblicazione si possono eseguire delle azioni sul topic (ad esempio accendi un relé, riavvia un dispositivo, inviare la misura del sensore, ecc). Nel caso in esame vi sarà, ad esempio, una coda per il monitor delle temperature, agganciata al client esp8266 di lettura temperatura, un’altra per la gestione di un relay, sempre gestito con esp8266. Il server MQTT broker provvede ad ruotare i messaggi ricevuti fra tutti i client sottoscrittori/publisher per ciascun topic.

Ai topic sul broker mqtt ci si accede con app android mediante le quali si interagisce oltre che per la ricezione dei messaggi anche mediante la pubblicazione di comandi verso i client esp8266 (Accendi Relay, Riavvia Sensore, ecc).

Con il framework javascript Freeboard

Freeboard

installato su Apache del Beablebone si accede ad una dashboard per il monitor dei dispositivi in tempo reale.

Per ulteriori informazioni sul sistema MQTT fare riferimento al sito indicato sopra.

Nel prossimo articolo si parte dalla installazione del server MQTT sul Beaglebone Black

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266 – Installazione mosquitto su Beaglebone

Micro Devices

Archivi del mese: Marzo 2017

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266-MQTT su ESP8266 per sensore temperatura

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266-MQTT ESP8266

Mqtt con Beaglebone ed ESP8266 – Installazione mosquitto su Beaglebone

Mqtt con Beaglebone ed Esp8266-Architettura

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