IoT

Primeros pasos con ESP8266 y Cayenne

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Node MCU es una plataforma para el desarrollo de proyectos IoT que integra el famoso chip ESP8266, el cual se ha extendido enormemente debido a su facilidad para desarrollar proyectos open source  a los que indudablemente se une su bajisimo precio comparado con otras opciones.
De este componente destaca  integra capacidades de comunicación via WiFi , conteniendo en su interior  microprocesador que puede ser programado fácilmente usando en conocido lenguaje de programación Lua o vía Arduino IDE.

¿Se pregunta cómo controlar  su económico ESP8266 de forma remota desde cualquier lugar del mundo?

En este post repasaremos precisamente el proceso, paso a paso, de cómo escribir código en el IDE de Arduino y programar su ESP8266 permitiendo  que el código  escrito para  el ESP8266 se comunique con la plataforma myDevices Cayenne (https://cayenne.mydevices.com) la cual nos va  permitir monitorear y controlar el ESP8266 a través de un tablero muy intuitivo.

 

De  Cayenne hemos hablado  en este humilde blog, en muchisimas  ocasiones pero resumidamente es una solución innovadora   para la construcción de aplicaciones IoT  basada en la mayoría de las  plataformas conocidas como son Arduino, Raspberry pi, ESP8266 y dispositivos  Seriales, Wifi y dispositivos Lora

Ademas   también  incluye una API Mqtt para conectar cualquier cliente MQTT la cual utilizaremos en este caso

Después de configurar una cuenta en Cayenne, utilizamos el Tablero para configurar un cualquier puerto del GPIO al que conectemos una entrada o una salida  . La comunicación entre el ESP8266 y Cayenne se realiza utilizando un protocolo muy ligero llamado MQTT (http://mqtt.org/).

Una vez que todo esté hecho, podemos monitorear y controlar el ESP8266 desde cualquier parte del mundo simplemente accediendo a Cayenne.

Los pasos  a seguir   para conectar un ESP8266   a  la nube de Cayenne  son los siguientes:

  •  Instalación del IDE de Arduino .Si aun no lo tiene instalado ,se puede hacer  desde aqui
  • Instalación  del paquete de la placa ESP8266 en Arduino IDE  siguiendo las instrucciones del sitio : https://github.com/esp8266/Arduino

esp

  • Instalación de los controladores USB

Es necesario instalar el controlador USB requerido en su ordenador  para que pueda programar el ESP8266.  Independientemente de la opción de firmware que elijamos, primero necesitamos comunicarnos con la placa de desarrollo ESP-12E utilizando la interfaz USB de la computadora.

El módulo USB a Serial UART incluido en la placa es Silicon Labs ‘CP2012, para lo cual generalmente necesitamos instalar los controladores de puerto COM virtual (VCP) fácilmente disponibles para su sistema operativo específico.Una vez instalado, debemos verificar que el CP2102 sea reconocido por su ordenador

Una vez que el controlador está instalado, podemos conectar el cable USB al puerto USB de la computadora y la placa. Después de hacerlo, deberíamos ver el mensaje: software del controlador del dispositivo instalado correctamente.

Además, podemos verificar manualmente que todo funcione correctamente siguiendo estos pasos:

Abra el Administrador de dispositivos (disponible a través del Panel de control → Sistema y seguridad → Administrador de dispositivos en la sección Sistema)
Debajo de la entrada Puertos (COM & LPT), debe haber un puerto abierto llamado USB-SERIAL CP2102 (COM) donde hay un número típicamente mayor o igual a 3.

Ahora que estamos listos para comunicarnos con nuestro ESP8266 a través del CP2102, podemos explorar algunas de las diferentes opciones de firmware disponibles.

  • Agregue la biblioteca de Cayenne MQTT a Arduino IDE  desde aqui como un fuchero zip
  • Instale la biblioteca zip descargada en el paso anterior desde Programa -> Incluir biblioteca -> Añadi libreria ZIP. y selecionar ahorael fichero descargado con anterioridad  Cayenne-MQTT-ESP-master.zip
  • Conecte el ESP8266 a su PC / Mac a través de un cable USB con capacidad de datos.
  • En el IDE de Arduino, vaya al menú de herramientas, seleccione su placa y el puerto al que está conectado su ESP8266.
  • Ya puede crear una cuenta Starter en cayenne ( si aun no la tiene  ya creada)
  • Una vez ya validado vaya a la esquina  superior  izquierda  y pulse sobre el botón verde  add new
addnew.png
  • Ahora seleccione Generic ESP8266  como la placa y  tome nota  ahora  de los siguintes paraetros ofrecidos por la  pagina:
    •  MQTT USERNAME:
    • MQTT PASSWORD:
    • CLIENT ID:
    • MQTT SERVER:
    • MQTT PORT:
    • NAME YOUR DEVICE (optional):
  • Abra el boceto de ejemplo incluido desde Archivo -> Ejemplos -> Cayenne-MQTT-ESP. Modifique el boceto incluido con su información de red y la información de autenticación de Cayenne que recibió al agregar su dispositivo.
.// This example shows how to connect to Cayenne using an ESP8266 and send/receive sample data
.// Make sure you install the ESP8266 Board Package via the Arduino IDE Board Manager and select the correct ESP8266 board before compiling.
//#define CAYENNE_DEBUG
CAYENNE_PRINT Serial
<CayenneMQTTESP8266.h>
// WiFi network info.
char ssid[] = «ssid»;
char wifiPassword[] = «wifiPassword»;
// Cayenne authentication info. This should be obtained from the Cayenne Dashboard
char username[] = «MQTT_USERNAME»;
char password[] = «MQTT_PASSWORD»;
char clientID[] = «CLIENT_ID»;
unsigned long lastMillis = 0;
void setup()
{ serial.begin(9600);
Cayenne.begin(username, password, clientID, ssid, wifiPassword);
}
void loop()
{
Cayenne.loop();
//Publish data every 10 seconds (10000 milliseconds). Change this value to publish at a different interval.
if (millis() – lastMillis > 10000)
{ lastMillis = millis();
//Write data to Cayenne here. This example just sends the current uptime in milliseconds.
Cayenne.virtualWrite(0, lastMillis);
//Some examples of other functions you can use to send data.
//Cayenne.celsiusWrite(1, 22.0);
//Cayenne.luxWrite(2, 700);
//Cayenne.virtualWrite(3, 50, TYPE_PROXIMITY, UNIT_CENTIMETER);
}
}
//Default function for processing actuator commands from the Cayenne Dashboard.
//You can also use functions for specific channels, e.g CAYENNE_IN(1) for channel 1 commands.
CAYENNE_IN_DEFAULT()
{ CAYENNE_LOG(«CAYENNE_IN_DEFAULT(%u) – %s, %s», request.channel, getValue.getId(), getValue.asString());
//Process message here. If there is an error set an error message using getValue.setError(), e.g getValue.setError(«Error message»);
}
  • Compile y sube el programa  a su dispositivo. La carga puede requerir configurar el dispositivo en modo de carga de arranque. Para el módulo Adafruit HUZZAH ESP8266, esto se hace siguiendo los siguientes pasos:
    • Mantenga presionado el botón GPIO0.
    • Haga clic en el botón Restablecer.
    • Suelta el botón GPIO0.
    • El LED rojo debería encenderse, lo que indica que el dispositivo está listo para cargar.
    • Cargue su boceto.
    • Compruebe el tablero de Cayenne para asegurarse de que está recibiendo datos de muestra de su dispositivo.

 

Hay mas ejemplos desde el  interfaz de Arduino   en  File → Examples → Cayenne-MQTT-ESP8266 → ESP8266

 

Envío de datos de Iot en Raspberry Pi a la nube

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Hoy vamos a  ver  lo fácil  que es conectar un sensor simple conectado a una Raspberry Pi a la nube de transmisión utilizando para ello  un sensor de temperatura digital, el popular DS18B20 y dos scripts de Python simples: uno para enviar los datos del sensor a la nube y el otro para recibirlo para su uso en alguna otra aplicación.

El código  para que pueda iniciarse esta disponible en un repositorio de GitHub .

CONEXIÓN DE UN SENSOR A SU RASPBERRY PI

Primero debe conectar el sensor a su Raspberry Pi. Debe conectar conectar al sensor una resistencia de Pull Uo  de 4,7 K entre  la linea de datos (que conectaremos al GPIO4 )  y la alimentacion de 3.3V

En la imagen se describe la sencilla conexión utilizando el bus 1wire con tres pines GPIO (alimentación, tierra y el pin de datos real).

Connection diagram for ds18b20 1-wire temperature sensor to Raspberry Pi GPIO

Después de hacer las conexiones  debe asegurarse de que el módulo kernel del dispositivo de comunicación 1wire esté cargado.

El procedimiento para hacerlo es ligeramente diferente entre las versiones de Raspberry Pi antes y después de enero de 2015, cuando kernel 3.18.8 se incluyó en Raspbian , la distribución de Linux más utilizada para Raspberry Pi. En las actualizaciones recientes debe modificar el archivo /boot/config.txt como se describe aquí:

# with a pre-3.18.8 kernel:
pi@raspberrypi ~ $ sudo modprobe w1-gpio &amp;&amp; sudo modprobe w1_therm

# else:
pi@raspberrypi ~ $ uname -a
Linux raspberrypi 3.18.11-v7+ #781 SMP PREEMPT Tue Apr 21 18:07:59 BST 2015 armv7l GNU/Linux
pi@raspberrypi $ sudo nano /boot/config.txt
# add this line at the bottom (and then reboot):
# dtoverlay=w1-gpio

Ahora puede buscar los dispositivos 1wire respectivos en su sistema de archivos. Cada sensor DS18B20 tiene una identificación única que aparece en este directorio de dispositivos, en nuestro caso 28-000004a365ef .

La siguiente sección muestra cómo leer los datos del sensor para que puedan publicarse en la nube.

LECTURA DE LOS DATOS DEL SENSOR

Una vez que conozca la identificación única de su DS18B20 , puede acceder a los datos del sensor de una manera más reutilizable con una función de Python como la de read_temp.py .

Al ejecutar este código también se ejecutará un ciclo corto para leer y visualizar la temperatura ambiente alrededor del sensor. Intente tocar el sensor con los dedos para ver cómo afecta las lecturas.

Ahora que el sensor está funcionando y entrega datos, es hora de enviar esos datos a la nube , la cual en esta ocasion sera ofrecida por el proveedor europeo relayr

relayr.png

Si no tiene una cuenta de desarrollador relayr , tendrá que crear una. Una vez que tenga una cuenta, puede crear un prototipo de sensor simplemente accediendo a la página de dispositivos de su dispositivo y moviendo el puntero del mouse sobre el botón con el signo más en la esquina inferior derecha.

Luego, desplácese hacia abajo y seleccione «Continuar sin un modelo» para crear el dispositivo. Ahora, cambie el lenguaje de programación a «Python» y copie el código de firmware generado, que será útil para la siguiente sección.

PUBLICACIÓN  DE SUS DATOS DE SENSOR EN LA NUBE DE RELAYR

Puede publicar sus datos usando MQTT (un protocolo para comunicar mensajes de máquina a máquina). Si aún no está instalado, tendrá que configurarlo en su Pi. El paquete paho-mqtt proporciona soporte MQTT para Python y se puede instalar fácilmente como un paquete Python con pip como este (instale pip primero si aún no lo tiene):

 pi @ raspberrypi ~ $ sudo apt-get install python-pip
 pi @ raspberrypi ~ $ sudo pip install paho-mqtt == 1.1

Sabrá si lo ha instalado con éxito si puede ejecutar esta declaración en Python sin ningún error: import paho .

A continuación, puede copiar el fragmento de muestra de Python de la página del prototipo del panel que haya visto al crear un prototipo. Para hacer esto, reemplace el ciclo while en la parte inferior del código con el de publish_temperature.py (disponible en el repositorio).

No olvide incluir la función read_temperature desde arriba y también agregar su identificación de sensor única al ciclo while (la que encontró al configurar el sensor). Alternativamente, puede usar el código en publish_data_mqtt.py , asegurándose de cambiar las credenciales (con las de su panel) y el device_id en la parte inferior de la página.

Esto le permitirá ejecutar un ciclo sin fin, leer los valores de temperatura y publicarlos uno por segundo a la nube de retransmisión.

CONSULTA DE SUS  DATOS

A medida que introduce sus datos en la nube de relayr, puede ver los valores en tiempo real a medida que cambian en el tablero de relayr.

Ver sus datos en el tablero de instrumentos a medida que cambia es genial, pero en algún momento querrá extraer los datos para usarlos. Para ello, puede acceder a sus datos a través de MQTT de nuevo escribiendo un script simple como el Llamado fetch_data_mqtt.py en el repositorio de GitHub .

Si ejecuta esa secuencia de comandos, mostrará los mensajes MQTT en vivo que contienen los valores de datos tal como se recibieron.

Para ello, utilice el SDK de Relayr Python instalando primero los paquetes necesarios (ejecute las líneas a continuación en su pi):

sudo pip install git + https: //github.com/relayr/pythonsdk

sudo pip install relayr upgrade

Si tiene una Raspberry Pi nueva, asegúrese  de actualizar su lista de paquetes Debian e instalar algunos paquetes de desarrollador antes de instalar el paquete más nuevo de GitHub de la siguiente manera:

  pi @ raspberrypi ~ $ sudo apt-get update 
  pi @ raspberrypi ~ $ sudo apt-get install python-dev libffi-dev libssl-dev 
  pi @ raspberrypi ~ $ pip install git + https://github.com/relayr/python-sdk

Ahora puede usar el código en receive_data.py para recibir datos de la nube. Asegúrese de cambiar la identificación de su dispositivo y el token de acceso (omitiendo la parte «Portador» del token).



En este ejemplo ha visto cómo puede conectar un sensor de temperatura simple a una Raspberry Pi y publicar sus datos en la nube de transmisión . Esto le permite ver los datos en vivo en el tablero, o exportarlos para usarlos en una aplicación. Puede usar MQTT para publicar y recibir los datos del sensor, o usar uno de los SDK de Relayr, como el SDK de Python , para acceder a los datos de manera más conveniente.


También puede usar sensores más emocionantes y publicar valores de datos más complejos que un solo flotante (es decir, una lista de tres flotantes que representan información geoespacial). Siempre que proporcione una lecturaconocida en el panel de control de relayr, mostrará sus datos en un buen widget. Y también puede publicar algo aún más complicado, como un objeto con niveles de anidación más profundos. En ese caso, el tablero mostrará un widget genérico. ¡Depende de usted y de lo que quiera hacer!


El código del ejemplo esta disponible ena GitHub (buscar relayr-raspberry-pi).