بدء استخدام Amazon AWS IoT و ESP8266: 21 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

يوضح لك هذا المشروع كيفية استخدام وحدة ESP8266 وتوصيلها مباشرةً بـ AWS IOT باستخدام Mongoose OS. Mongoose OS هو نظام تشغيل مفتوح المصدر لوحدات التحكم الدقيقة التي تؤكد على الاتصال السحابي. تم تطويره بواسطة شركة Cesanta ، وهي شركة برمجيات مضمنة مقرها دبلن ، وفي نهاية المشروع ، يجب أن تكون قادرًا على قياس قيم درجة الحرارة والرطوبة من مستشعر درجة الحرارة DHT11 ونشرها على منصة AWS IOT

بالنسبة لهذا المشروع ، سنحتاج إلى:

 لوحة NodeMCU المستندة إلى ESP8266

 مستشعر درجة حرارة DHT 11

 أداة وميض Mongoose OS

 كبل USB لتوصيل لوحة NodeMCU بالكمبيوتر

 أسلاك جامبر

 حساب AWS الذي تنوي استخدامه

الخطوة 1: لوحة NodeMCU القائمة على ESP8266

ESP8266 هو اسم وحدة التحكم الدقيقة المصممة بواسطة أنظمة Espressif. يعد ESP8266 بحد ذاته أحد حلول شبكات Wi-Fi المستقلة التي تقدم كجسر من وحدة التحكم الدقيقة الحالية إلى شبكة Wi Fi ، كما أنها قادرة على تشغيل تطبيقات قائمة بذاتها. تأتي هذه الوحدة مع موصل USB مدمج ومجموعة متنوعة غنية من منافذ التوصيل. باستخدام كابل micro USB ، يمكنك توصيل NodeMCU devkit بجهاز الكمبيوتر المحمول الخاص بك وتفليشه دون أي مشكلة ، تمامًا مثل Arduino

تخصيص

• الجهد: 3.3 فولت.

• Wi-Fi Direct (P2P) ، soft-AP.

• الاستهلاك الحالي: 10uA ~ 170mA.

• ذاكرة فلاش قابلة للإلحاق: 16 ميجا بايت كحد أقصى (512 كيلو بايت عادي).

• مكدس بروتوكول TCP / IP متكامل.

• المعالج: Tensilica L106 32 بت.

• سرعة المعالج: 80 ~ 160 ميجاهرتز.

• ذاكرة الوصول العشوائي: 32 كيلو بايت + 80 كيلو بايت.

• GPIOs: 17 (تعدد الإرسال مع وظائف أخرى).

• تناظري إلى رقمي: مدخل واحد بدقة 1024 خطوة.

• طاقة خرج +19.5 ديسيبل ميلي واط في وضع 802.11b

• دعم 802.11: b / g / n.

• الحد الأقصى لاتصالات TCP المتزامنة: 5

الخطوة 2: تثبيت الرسم التخطيطي

الخطوة 3: DHT11 - مستشعر الرطوبة ودرجة الحرارة

DHT11 هو مستشعر رقمي لدرجة الحرارة والرطوبة أساسي ومنخفض التكلفة. يستخدم مستشعر رطوبة بالسعة وثرمستور لقياس الهواء المحيط ، ويبث إشارة رقمية على دبوس البيانات (لا حاجة إلى دبابيس إدخال تمثيلية). إنه سهل الاستخدام إلى حد ما ، ولكنه يتطلب توقيتًا دقيقًا للحصول على البيانات. الجانب السلبي الحقيقي الوحيد لهذا المستشعر هو أنه يمكنك فقط الحصول على بيانات جديدة منه مرة واحدة كل ثانيتين

سمات

 يتم تعويض درجة حرارة النطاق الكامل

الرطوبة النسبية وقياس درجة الحرارة

 إشارة رقمية معايرة

 استقرار طويل الأمد

 لا حاجة لمكونات إضافية

 مسافة انتقال طويلة

 استهلاك منخفض للطاقة

عملية الاتصال (سلك واحد ثنائي الاتجاه)

الشيء المثير للاهتمام في هذه الوحدة هو البروتوكول الذي يستخدم لنقل البيانات. يتم إرسال جميع قراءات المستشعر باستخدام ناقل سلكي واحد مما يقلل التكلفة ويطيل المسافة. لإرسال البيانات عبر الحافلة ، عليك أن تصف الطريقة التي سيتم بها نقل البيانات ، حتى يتمكن المرسل والمستقبل من فهم ما يقوله كل منهما الآخر. هذا ما يفعله البروتوكول. يصف طريقة نقل البيانات. في DHT-11 ، يتم سحب ناقل البيانات أحادي السلك بمقاوم إلى VCC. لذلك إذا لم يحدث شيء ، فإن الجهد على الناقل يساوي VCC. يمكن فصل تنسيق الاتصال إلى ثلاث مراحل

1) طلب

2) الاستجابة

3) قراءة البيانات

الخطوة 4: مقدمة إلى نظام تشغيل Mongoose

نظام Mongoose OS هو نظام تشغيل مفتوح المصدر للأنظمة المدمجة الصغيرة. إنه مصمم للتشغيل على أجهزة مثل وحدات التحكم الصغيرة ، والتي غالبًا ما تكون مقيدة بالذاكرة بترتيب عشرات الكيلو بايت ، بينما تعرض واجهة برمجة توفر الوصول إلى واجهات برمجة التطبيقات الحديثة الموجودة عادةً على أجهزة أكثر قوة. يتمتع الجهاز الذي يعمل بنظام تشغيل Mongoose OS بإمكانية الوصول إلى وظائف نظام التشغيل مثل أنظمة الملفات والشبكات ، بالإضافة إلى البرامج عالية المستوى مثل محرك JavaScript وواجهات برمجة التطبيقات للوصول إلى السحابة.

أداة Mongoose OS Flashing

تُستخدم أداة الوميض لفلاش نظام Mongoose OS في ESP8266 ، أولاً ، احصل على إحدى اللوحات المدعومة ، مثل ESP8266 NodeMCU ، وقم بتوصيلها بجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، ثم اتبع الخطوات التالية:

 انتقل إلى صفحة الويب لتنزيل Mongoose OS وقم بتنزيل أداة Mos. (لكن في هذا المشروع ، سنستخدم الإصدار الأقدم من نظام Mongoose OS)

 قم بتشغيل ملف إعداد Mos (Mongoose OS) واتبع معالج الإعداد:

الخطوة 5: معالج إعداد النمس

الخطوة 6: حالة الجهاز - متصل

بعد إكمال الخطوات الثلاث ، ستصلك الرسالة الموضحة أدناه وتصبح حالة الجهاز متصلة بالإنترنت. الآن وحدة ESP8266 الخاصة بنا قادرة على التواصل مع أي أجهزة بعيدة

الخطوة 7: توفير الجهاز على AWS IOT

قبل أن نتمكن من إرسال الأحداث إلى AWS ، نحتاج إلى أن نكون قادرين على إجراء اتصال آمن بـ AWS IOT. من أجل القيام بذلك ، نحتاج إلى تزويد ESP بشهادات AWS. في معالج إعداد Mongoose OS ، اختر قائمة تكوين الجهاز ثم اختر منطقة AWS المناسبة وسياسة AWS لبيئة AWS الخاصة بك. انقر فوق الزر Provision with AWS IOT. سيتم إعداد الجهاز بالمعلومات الصحيحة للاتصال بخدمة AWS. سيتم تثبيت الشهادات تلقائيًا.

ملحوظة:

يمكن للمستخدم تحديد منطقة AWS المناسبة وسياسة AWS. في السيناريو الخاص بنا ، اخترنا منطقة AWS على أنها ap-south-1 وسياسة AWS على أنها mos-default

بعد الانتهاء من توفير جهاز على AWS IOT ، يمكن الآن لوحدة esp8266 Wi-Fi التواصل مع AWS -IOT

الخطوة 8: تحميل نموذج التعليمات البرمجية في لوحة NodeMCU

بعد تشغيل معالج إعداد Mongoose ، إذا قمت بالنقر فوق قائمة ملفات الجهاز ، يوجد ملف يسمى init.j. يوجد داخل هذا الملف نموذج التعليمات البرمجية ، إذا قمت بالنقر فوق الزر Save + Reboot ، فسيتم تحميل نموذج التعليمات البرمجية و يمكن الاطلاع على الإخراج من سجلات الجهاز

الخطوة 9: البدء باستخدام حساب AWS

ما هو AWS؟

Amazon Web Services (AWS) هي مزود خدمة سحابية من Amazon ، والتي تقدم خدمات في شكل كتل بناء ، ويمكن استخدام هذه الكتل الأساسية لإنشاء ونشر أي نوع من التطبيقات في السحابة. تم تصميم هذه الخدمات أو وحدات البناء للعمل مع بعضها البعض ، وتؤدي إلى تطبيقات متطورة وقابلة للتطوير بدرجة كبيرة.

كيفيه التنصيب؟

هناك طريقتان لإعداد خدمات AWS

 استخدام أداة سطر أوامر AWS CLI

 استخدام AWS GUI

الخطوة 10: أداة سطر أوامر AWS CLI (اختياري)

نحتاج أولاً إلى تثبيت AWS CLI. AWS CLI هي أداة سطر أوامر توفر أوامر للتفاعل مع خدمات AWS. يمكّنك من استخدام الوظائف التي توفرها AWS Management Console من الجهاز. يستخدم Mongoose هذه الأداة لتوفير جهاز IOT على AWS IOT. يحتاج AWS CLI إلى بيانات الاعتماد الخاصة بك لتتمكن من الاتصال بـ AWS. لإعداد ، قم بتشغيل AWS من سطر الأوامر وأدخل معلومات الوصول الخاصة بك (بيانات الاعتماد الخاصة بك). بكلمات بسيطة ، يمكنك الوصول إلى Amazon Web Services وإدارتها من خلال واجهة مستخدم بسيطة وبديهية قائمة على الويب. إذا كانت مخاوفك تتعلق بالوصول إلى بعض الميزات باستخدام الهاتف المحمول ، فإن تطبيق AWS Console للهاتف المحمول يتيح لك عرض الموارد بسرعة أثناء التنقل.

الخطوة 11: Amazon Web Services (GUI)

بعد توفير AWS ، يمكننا تسجيل الدخول إلى وحدة التحكم الإدارية في AWS ، لدينا فئات مختلفة ضمن علامة التبويب الخدمات. قبل أن نبدأ في استكشاف ميزات وحدة التحكم هذه ، تحتاج إلى إنشاء حساب على AWS. بالنسبة للأشخاص الذين ليس لديهم حساب ، يمكنهم زيارة موقع ويب AWS وإنشاء حساب مجاني. يجب عليك إدخال تفاصيل بطاقة الائتمان / الخصم الخاصة بك. لن تفرض AWS رسومًا عليك خلال اشتراكك المجاني طالما أنك تستخدم الخدمات وفقًا للحدود المحددة.

الخطوة 12: AWS IOT Core

بعد تسجيل الدخول ، سيتم توجيهك إلى الصفحة التالية وتحت إنترنت الأشياء ، حدد IOT core

الخطوة 13: AWS IOT - Monitor

بمجرد تحديد IOT core ، ستظهر الصفحة أعلاه ثم حدد قائمة الاختبار

الخطوة 14: AWS IOT - الاشتراكات

بعد تحديد قائمة الاختبار ، سيتم توجيهك إلى الاشتراكات. في موضوع الاشتراك ، حدد الموضوع المناسب الذي تستخدمه وانقر على زر الاشتراك في الموضوع

الخطوة 15: نشر الرسالة الافتراضية

بعد ذلك سيتم توجيهك إلى الصفحة أعلاه. إذا قمت بالنقر فوق "نشر إلى الموضوع" ، فسيكون لدينا نموذج الرسالة الذي سيتم عرضه هنا افتراضيًا

ملاحظة: إذا كنت ترغب في كتابة رمز جديد وتحميله في لوحة NodeMCU (يجب تحميل الرمز الذي نكتبه في مدير ملفات الجهاز> ملف init.js ، فيجب عليك تضمين اسم الموضوع في الكود. بعد تضمين اسم الموضوع ، يجب عليك استخدام نفس اسم الموضوع في قسم الاشتراكات حتى يتم نشر الإخراج

الخطوة 16: نشر المعلومات المضغوطة على الزر

الخطوة 17: انشر قيم درجة الحرارة والرطوبة على منصة AWS IOT

الخطوة 18: المهمة

 قم بتوصيل الدائرة كما هو موضح أدناه

 وميض نظام التشغيل النمس على وحدة ESP8266

توفير الجهاز على AWS IOT

 قم بتحميل كود البرمجة في لوحة NodeMCU

تحقق من الإخراج في سجلات الجهاز (انظر الشكل 9)

 سجّل الدخول إلى حساب AWS

 حدد القائمة الفرعية IOT core

 حدد خيار الاختبار من قسم العميل MQTT

حدد الموضوع المناسب في الاشتراكات

 انقر فوق الزر "نشر في الموضوع"

 تأكد من أنك عندما تضغط على زر الفلاش تحصل على قيم درجة الحرارة والرطوبة كرسائل