Control de cargas con Raspberry-pi usando MQTT


MQTT significa MQ Telemetry Transport, es decir hablamos de un protocolo de mensajería publicación / suscripción, extremadamente sencillo y ligero, diseñado para dispositivos limitados y bajo ancho de banda y latencia alta o redes no confiables , razón por lo cual  es ideal para IoT (Internet de las cosas).

Los principios de diseño se centran en  minimizar el ancho de banda de la red y los requisitos de recursos del dispositivo, a la vez que intentan asegurar la fiabilidad y cierto grado de garantía de las entregas. Estos principios también resultan ideales para conformar el protocolo ideal de la emergente (M2M) «máquina a máquina» o «Internet de las cosas»  que compone el universo de los dispositivos conectados, asi como  también para aplicaciones móviles en las que el ancho de banda y la energía de la batería están en juego

A partir de marzo de 2013, MQTT está en el proceso de normalización a someterse a OASIS.La especificación del protocolo ha sido publicada abiertamente con una licencia libre de regalías para muchos años, y empresas como Eurotech (anteriormente conocido como Arcom) han puesto en práctica el protocolo en sus productos.En noviembre de 2011 IBM y Eurotech anunciaron su participación conjunta en el Grupo de Trabajo de la Industria M2M Eclipse y la donación del código MQTT al proyecto Eclipse OPS  .

Muy resumidamente  un  sistema basado en  MQTT funciona mediante un Brocker, que es al fin y al cabo un pequeño servidor en el cual se pueden publicar temas llamados Topics.

mqrç

Una vez  publicados esos Topics  en el  Broker ,  otros dispositivos pueden suscribirse a éstos  para intercambiar información o simplemente para consumir información.

Hay muchas librerías para utilizar MQTT,  tanto con diversos microcontroladores (como por ejemplo Arduino)  , con el ESP8266 y por supuesto también con la Raspberry-Pi.

Como Broker, uno de los más famosos es Mosquitto  , el cual también puede correr en una Raspeberry-Pi

Para interectuar con el broker  , no tenemos que crear una nueva app , pues existe la aplicación  ioT Mqtt dashboard , gratuita desrcargable desde Google Play  (si está buscando una aplicación para administrar sus proyectos de IO utilizando el protocolo MQTT, dejar de buscar, aquí está 🙂

Con esta aplicación, puede controlar fácilmente los dispositivos cliente MQTT con pasos de configuración muy sencillas. En un momento  puede comunicarse con su  Arduino, o puede ordenar a su ESP8266 esclavo que haga algo,etc …

 

iot mqtt

Las principales funcionalidades de esta app:

  •  Muchas conexiones
  •  Conexión SSL
  •  Especificar su unidad de datos
  •  Visualizar los valores numéricos de una tabla de actualización en tiempo real
  •  Componentes de Publicaciones personalizables:
    + Texto
    + Botón
    + Interruptor
    + Barra de búsqueda
    + Cuadro de lista desplegable
    + Selector de color
    + botones multi
  • WIDGETS PANTALLA DE INICIO( Botón,Botón basculante (versión del componente widget de interruptor),Selector de color)

Nota:
– Usted puede encontrar el registro de errores en: almacenamiento externo (tarjeta SD) / MQTT-salpicadero / registro
– Los widgets de la pantalla principal se utilizan para publicar sólo! Ellos no se suscribe al tema y reflejan su estado.

El protocolo MQTT es pues un sencillo y ligero sistema diseñado especialmente para IoT (Internet Of Things) que funciona prácticamente en cualquier sitio y no consume apenas recursos  como lo vamos a ver , precisamente usando una Raspberry-PI al que simplemente se han conectado tres leds de colores a modo de ejemplo ,pero que obviamente se podría haber conectado cualquier carga , usando por ejemplo un simple relé o un driver de potencia.

El  esquema como podemos simplemente usa los pines 11,12 y 13 y la masa (pin6) del conector de aplicación de la Raspberry Pi   para conectar simplemente tres leds de colores al que solo se han conectado  tres simples resistencias para limitar la corriente que circula por el puerto:

esqeuma

Como una imagen (y si es en vídeo), vale mas que 1000 palabras , continuación en el siguiente vídeo podemos ver la aplicación ioT Mqtt dashboard , interactuar con una Raspberry Pi usando el esquema anterior:

 

 

Para mas información sobre este proyecto  se puede consultar los siguientes recursos:

Placa clon de la Raspberry Pi:la Orange Pi


Desde 2012 la Raspberry Pi ha ido  creciendo  de  gran popularidad, estando  hoy en día  posicionada como una de las placas de desarrollo de referencia. Uno de sus rivales clásicos en los últimos tiempos están siendo las Orange Pi, una placa con un diseño similar pero  basado  en  procesadores de Allwinne

Shenzhen Xunlong dispone de la  placa SBC  muy similar a la Raspberry Pi a falta de 1 conector  USB , pero con un coste   bastante inferior  en Aliexpres. Es ademas abierta y hackeable. La placa de desarrollo low cost compite abiertamente   con  otras tantas existentes  donde  la mas destacable es tambien la Banana Pi  ,  pretendiendo todas  ellas  competir  con la Raspberry Pi.

Hablando de esta versión, la Orange Pi ,se vende en dos versiones, una básica de bajo coste  y otra denominada Orange Pi Plus.

orangepi

La Orange Pi normal  cuesta menos de 15$ y se basa en un SoC Allwinner A20 ARM, mientras que la Orange Pi Plus más cara sube a los 52$ a cambio  de integrar una versión más potente del chip Allwinner, concretamente una A31S En el resto de hardware, ambas placas SBC son muy similares y parejas en cuanto a prestaciones.

Las dos integran una CPU basada en ARM Cortex A7 Dualcore y Quadcore (en la versión más potente), una GPU Mali compatible con OpenGL y 1GB DDR3 RAM, posibilidad de direccionar hasta 64GB de almacenamiento mediante tarjetas o por un puerto SATA, conexiones para audio, conector CSI para cámara, HDMI, VGA, USB OTG, USB 2.0, alimentación, GPIOs, IR, etc.

El tamaño de ambas placas de  es de 85 × 55 milímetros y su peso se queda en 38 gramos. En estas dimensiones a sus desarrolladores les han cabido puertos HDMI y AV, receptor de infrarrojos, Ethernet RJ45 10/100M, tres puertos USB 2.0, uno microUSB OTG, un micrófono, un interfaz CSI para cámara y un encabezado de 40 pines compatible con Raspberry Pi ( y en la version Plus soporte para SATA ,8GB de  EMMC   y   WiFi

 

orange_pi

En cuanto a los sistemas operativos soportados, se encuentran Raspbian, Ubuntu, Debian, Android 4.4 y otras versiones del sistema de Google  descargable desde la pagia oficial .. Todos ellos pueden ser movidos por los chips de Allwinner y el hardware que entregan estas placas SBC (Single Board Computer).

Sobre el resto de características son  las siguientes:

 

Especificación de hardware

CPU H3 Quad-Core Cortex-A7 H.265/HEVC 4 K
GPU
· Mali400MP2 GPU @ 600 MHz
· Compatible con OpenGL ES 2.0
Memoria (SDRAM) 1 GB DDR3 (compartido con GPU)
Almacenamiento a bordo Tarjeta del TF (máximo 64 GB)/MMC ranura para tarjeta
Red de a bordo 10/100 Ethernet RJ45
Entrada de vídeo Un conector de entrada CSI cámara:

Soporta 8-bit YUV422 interfaz de sensor CMOS

Soporta CCIR656 protocolo para NTSC y PAL

   Soporta SM píxeles sensor de la cámara

Soporta captura de vídeo solución hasta P @ 30fps

Entrada de audio MIC
Salidas de vídeo

Soporta salida HDMI con HDCP

Soporta HDMI CEC

Soporta HDMI 30 funciones

Integrado CVBS

Soporta una salida simultánea de HDMI y CVBS

Salida de audio 3.5mm Jack y HDMI
Fuente de alimentación
  Entrada de CC, entrada USB OTG no suministra alimentación
USB 2.0 puertos Tres USB 2.0 Host, un puerto USB 2.0 OTG
Botones Botón de encendido:
Periféricos de bajo nivel
40 encabezado pines, compatible con Raspberry Pi B +
GPIO (1×3) pin UART, suelo.
LED Energía LED y LED de estado
Clave IR de entrada, potencia
Sistemas operativos soportados Android lubuntu, debian, Rasberry Pi imagen

Definición de interfaz

Tamaño del producto 85mm × 55mm
Peso 38g
Naranja Pi™ es una marca comercial de Shenzhen xunlong software co., Limitada

 

Si la  versión económica  le parece poco   , Shenzhen Xunlong  también ha puesto a disposición del público, por menos de 52$, la versión  Orange Pi Plus, una versión más potente con un procesador SoC Allwinner H3 de cuatro núcleos a 1.6Ghz , con soporte para SATA ,8GB de  EMMC   y  sobre todo integracion de  WiFi.

 

bananaplus

hardware.jpg

Por cierto,  ambas  placas son compatibles con los pines de expansión de la Pi original…

Sobre diferencias respecto  al original,ciertamente casi todas las placas SBC son bastante similares orientándose para ser clones  mas baratos  de  la Raspberry Pi. Es cuestión de gustos o necesidades, pues  como hemos visto no se pueden alegar diferencias sustanciales, excepto porque se basan en arquitecturas diferentes a la ARM (como las basadas en x86) de la cual se comenta tienden a calentarse mucho precisando normalmente de un radiador pasivo o si es posible mejor  activo (equipado con un miniventilador).