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Lezione 47: Comunicazione IoT con MQTT

Questo progetto si concentra sull’utilizzo di MQTT, un protocollo di comunicazione popolare nel dominio dell’Internet delle Cose (IoT). MQTT permette ai dispositivi IoT di scambiarsi dati utilizzando un modello di pubblicazione/sottoscrizione, dove i dispositivi comunicano attraverso argomenti.

In questo progetto, esploriamo l’implementazione di MQTT costruendo un circuito che include un LED, un pulsante e un termistore. Il microcontrollore ESP32-WROOM-32E è utilizzato per stabilire una connessione WiFi e comunicare con un broker MQTT. Il codice permette al microcontrollore di sottoscriversi a specifici argomenti, ricevere messaggi e controllare il LED in base alle informazioni ricevute. Inoltre, il progetto dimostra la pubblicazione dei dati di temperatura dal termistore su un argomento designato quando viene premuto il pulsante.

Componenti Necessari

Per questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

È decisamente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

Nome	ELEMENTI IN QUESTO KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link qui sotto.

INTRODUZIONE COMPONENTE	LINK ACQUISTO
ESP32 & Scheda di Sviluppo (ESP32 WROOM 32E)	ACQUISTA
Button Module	-
Breadboard	ACQUISTA
Modulo LED RGB	-

Caricamento del Codice

Costruisci il circuito.

Nota

Quando si stabilisce una connessione WiFi, solo i pin 36, 39, 34, 35, 32, 33 possono essere utilizzati per la lettura analogica. Assicurati che il termistore sia collegato a questi pin designati.
Collega l’ESP32-WROOM-32E al computer tramite il cavo USB.
Apri il codice.
- Apri il file Lesson_47_MQTT.ino situato nella directory universal-maker-sensor-kit\esp32\Lesson_47_MQTT, oppure copia il codice nell’Arduino IDE.
- Dopo aver selezionato la scheda (ESP32 Dev Module) e la porta appropriata, clicca sul pulsante Carica.
- Sempre visualizzato «Unknown COMxx»?
- Qui si utilizza la libreria PubSubClient, che puoi installare dal Library Manager.

Trova le seguenti righe e modificali con il tuo <SSID> e <PASSWORD>.

// Sostituisci le variabili successive con la tua combinazione SSID/Password
const char* ssid = "<SSID>";
const char* password = "<PASSWORD>";

Trova la riga successiva e modifica il tuo unique_identifier. Assicurati che il tuo unique_identifier sia veramente unico poiché ID identici che tentano di accedere allo stesso broker MQTT possono risultare in un fallimento del login.
// Aggiungi l'indirizzo del tuo broker MQTT, esempio: const char* mqtt_server = "broker.hivemq.com"; const char* unique_identifier = "sunfounder-client-sdgvsda";

Sottoscrizione agli Argomenti

Per evitare interferenze dai messaggi inviati da altri partecipanti, puoi impostarlo come una stringa oscura o non comune. Sostituisci semplicemente l’argomento corrente SF/LED con il nome dell’argomento desiderato.

Nota

Hai la libertà di impostare l’Argomento come qualsiasi carattere desideri. Qualsiasi dispositivo MQTT che sia sottoscritto allo stesso Argomento sarà in grado di ricevere lo stesso messaggio. Puoi anche sottoscriverti contemporaneamente a più Argomenti.

void reconnect() {
    // Loop finché non ci si riconnette
    while (!client.connected()) {
        Serial.print("Tentativo di connessione MQTT...");
        // Tentativo di connessione
        if (client.connect(unique_identifier)) {
            Serial.println("connected");
            // Sottoscrizione
            client.subscribe("SF/LED");
        } else {
            Serial.print("failed, rc=");
            Serial.print(client.state());
            Serial.println(" try again in 5 seconds");
            // Attendere 5 secondi prima di riprovare
            delay(5000);
        }
    }
}

Modifica la funzionalità per rispondere all’argomento sottoscritto. Nel codice fornito, se un messaggio viene ricevuto sull’argomento SF/LED, verifica se il messaggio è on o off. A seconda del messaggio ricevuto, cambia lo stato dell’output per controllare lo stato acceso o spento del LED.

Nota

Puoi modificarlo per qualsiasi argomento a cui sei sottoscritto, e puoi scrivere più istruzioni if per rispondere a più argomenti.

void callback(char* topic, byte* message, unsigned int length) {
    Serial.print("Message arrived on topic: ");
    Serial.print(topic);
    Serial.print(". Message: ");
    String messageTemp;

    for (int i = 0; i < length; i++) {
        Serial.print((char)message[i]);
        messageTemp += (char)message[i];
    }
    Serial.println();

    // Se un messaggio viene ricevuto sull'argomento "SF/LED", verifica se il messaggio è "on" o "off".
    // Cambia lo stato dell'output in base al messaggio
    if (String(topic) == "SF/LED") {
        Serial.print("Changing state to ");
        if (messageTemp == "on") {
            Serial.println("on");
            digitalWrite(ledPin, HIGH);
        } else if (messageTemp == "off") {
            Serial.println("off");
            digitalWrite(ledPin, LOW);
        }
    }
}

Dopo aver selezionato la scheda corretta (ESP32 Dev Module) e la porta, clicca sul pulsante Carica.
Apri il monitor seriale e se vengono stampate le seguenti informazioni, indica una connessione riuscita al server MQTT.
WiFi connected IP address: 192.168.18.77 Attempting MQTT connection...connected

Pubblicazione di Messaggi tramite HiveMQ

HiveMQ è una piattaforma di messaggistica che funge da broker MQTT, facilitando il trasferimento di dati rapido, efficiente e affidabile ai dispositivi IoT.

Il nostro codice utilizza specificamente il broker MQTT fornito da HiveMQ. Abbiamo incluso l’indirizzo del broker MQTT di HiveMQ nel codice come segue:

// Aggiungi l'indirizzo del tuo broker MQTT, esempio:
const char* mqtt_server = "broker.hivemq.com";

Al momento, apri il HiveMQ Web Client nel tuo browser web.
Collega il client al proxy pubblico predefinito.
Pubblica un messaggio nell’Argomento a cui ti sei sottoscritto. In questo progetto, puoi pubblicare on o off per controllare il tuo LED.

Pubblicazione di Messaggi su MQTT

Possiamo anche utilizzare il codice per pubblicare informazioni sull’Argomento. In questa dimostrazione, abbiamo codificato una funzione che invia il semplice messaggio all’Argomento quando premi il pulsante.

Clicca su Aggiungi Nuova Sottoscrizione all’Argomento.

Compila gli argomenti che desideri seguire e clicca su Sottoscrivi. Nel codice, inviamo il messaggio all’argomento SF/TEMP.

void loop() {
    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
    client.loop();

    // se viene premuto il pulsante, pubblica la temperatura sull'argomento "SF/TEMP"
    if (digitalRead(buttonPin)) {
            long now = millis();
            if (now - lastMsg > 5000) {
            lastMsg = now;
            char tempString[8];
            strcpy(tempString,"hello");
            client.publish("SF/TEMP", tempString);
        }
    }
}

Quindi, possiamo monitorare questo Argomento su HiveMQ, consentendoci di visualizzare le informazioni che hai pubblicato.