Рассмотрено создание простых устройств в рамках концепции Интернета вещей (IoT) на базе традиционных (Arduino Uno) и новых плат Arduino (MKR, Nano 33), плат ESP и микрокомпьютера Raspberry Pi. Приведены примеры подключения плат с помощью технологий Ethernet, WiFi, GPRS, BLE, LoRa к сети Интернет и другим устройствам. Описаны протоколы HTTP и MQTT. Рассмотрен обмен данными с облачными платформами Arduino IoT Cloud, Narodmon, ThingSpeak, Blynk и открытой LoRaWAN-сетью The Things Network (TTN).
Большая часть книги посвящена созданию практических проектов: собственный MQTT-сервер, табло на матрице для отображения биржевых котировок в реальном времени, GPS-трекер и онлайн-сервис поиска стоянок с использование Яндекс.Карт, сканер штрих-кода с отправкой результатов в облако, IoT-принтер для печати курсов валют, бесконтактный измеритель температуры с отправкой данных в облако, предсказатель погоды на основе данных, поступающих в сервис ThingSpeak, проекты с элементами машинного обучения на платформе TinyML и др.
На сайте издательства размещен архив с исходными кодами программ и библиотек.
Author(s): Виктор Петин
Series: Электроника
Edition: 1
Publisher: БХВ-Петербург
Year: 2022
Language: Russian
Pages: 320
City: СПб.
Tags: Wi-Fi; Internet of Things; Raspberry Pi; Arduino; ESP32; MQTT; Do-It-Yourself; ThingSpeak; narodmon.ru; Blynk
Глава 1. Вместо введения: что такое Интернет вещей?
Глава 2. Аппаратные платформы для создания устройств Интернета вещей
2.1. Arduino Uno — традиционная плата для моделирования
2.2. Семейство плат Arduino MKR
2.2.1. Arduino MKR1000 — с поддержкой Wi-Fi
2.2.2. Arduino MKR1010 — с поддержкой Wi-Fi и Bluetooth
2.2.3. Arduino MKR GSM 1400 — с поддержкой GSM-связи
2.3. Семейство плат Arduino Nano 33
2.3.1. Arduino Nano 33 IoT — с поддержкой Wi-Fi и Bluetooth BLE
2.3.2. Arduino Nano 33 BLE, Arduino Nano 33 BLE Sence — для создания носимых устройств с минимальным электропотреблением
2.4. ESP32 — серия недорогих микроконтроллеров с интегрированными модулями Wi-Fi и Bluetooth
2.5. Raspberry Pi Zero W — полноценный микрокомпьютер с добавлением поддержки Wi-Fi и Bluetooth
Глава 3. Организация связи для устройств Интернета вещей
3.1. Подключение к Интернету платы Arduino Uno
3.1.1. Подключение к Интернету по сетевому кабелю
3.1.2. Подключение к Интернету по Wi-Fi
3.2. Подключение по Wi-Fi плат Arduino MKR и Nano 33 IoT
3.2.1. Подключение по Wi-Fi платы Arduino MKR1000 WiFi
3.2.2. Подключение no Wi-Fi платы Arduino Nano 33 IoT
3.3. Использование сотовой связи для доступа в Интернет устройств на Arduino
3.3.1. Arduino Uno и GSM/GPRS Shield SIM900
3.3.2. Подключение к Интернету платы Arduino MKR GSM 1400
3.4. Подключение по Wi-Fi платы ESP32
3.5. Подключение к Интернету микрокомпьютера Raspberry Pi Zero W к сети
3.5.1. Установка операционной системы Raspbian
3.5.2. Подключение Raspberry Pi Zero W к сети
3.6. Подключение устройств Bluetooth Low Energy (BLE)
3.6.1. Bluetooth Low Energy (BLE)
3.6.2. Подключение платы Arduino Nano 33 BLE Sence
3.6.3. Отправка no BLE данных с датчиков платы Arduino Nano 33 BLE Sence
3.7. BLE-связь Arduino Nano 33 BLE Sence и Raspberry Pi Zero W
Глава 4. Протоколы Интернета вещей
4.1. Использование протокола HTTP для связи устройств 1оТ
4.2. MQTT — протокол для сетей с низкой пропускной способностью
4.2.1. Отправка данных по протоколу MQTT
4.2.2. Получение данных по протоколу MQTT
Глава 5. Облачные платформы для устройств Интернета вещей
5.1. Arduino IoT Cloud
5.1.1. Регистрация и подключение устройств к Arduino IoT Cloud
5.1.2. Отправка данных с устройства в Arduino IoT Cloud
5.1.3. Отправка данных из Arduino IoT Cloud на устройство
5.2. Сервис «Народный мониторинг»
5.2.1. Подготовка платы Arduino+WiFi
5.2.2. Подключение устройства к сервису «Народный мониторинг»
5.2.3. Отправка данных датчиков домашней метеостанции на сервис «Народный мониторинг»
5.2.4. Прием на устройстве команд, отправленных из сервиса «Народный мониторинг»
5.2.5. Обработка и исполнение команд, полученных от сервиса «Народный мониторинг»
5.3. Сервис ThingSpeak
5.3.1. Подготовка устройства IoT на плате Arduino Nano 33 IoT для подключения к сервису ThingSpeak
5.3.2. Отправка данных в сервис ThingSpeak по протоколам HTTP GET и POST
5.3.3. Отправка данных в сервис ThingSpeak по протоколу MQTT
5.3.4. Добавление виджетов в канал ThingSpeak
5.3.5. Преобразование и визуализация данных, поступивших в ThingSpeak
5.3.6. Визуализация данных: MATLAB Visualization
5.3.7. Чтение данных из канала ThingSpeak
5.3.8. Отображение данных из канала ThingSpeak на дисплее светодиодной матрицы
5.4. Проект Blynk: управление с планшета
5.4.1. Начало работы
5.4.2. Создание интерфейса на планшете. Добавление виджетов
Виджет Button
Виджеты Slider и Vertical Slider
Виджет Value Display
Виджет Gauge
Виджет Timer
Виджет Eventor
Виджет Webhook
Виджет SuperChart
5.4.3. Создание скетчей на Arduino для устройства IoT Blynk
5.5. The Things Network (TTN) — открытая LoRaWAN сеть
5.5.1. Шлюз The Things IndoorGateway
Активация шлюза
Подключение к сервису The Things Network
5.5.2. Регистрация устройства на основе платы The Things Uno в сервисе TTN
5.5.3. Отправка данных в сервис The Things Network
Глава 6. Проекты Интернета вещей
6.1. Подключение устройств 1оТ к серверу MQTT на Raspberry Pi
6.1.1. Создание сервера MQTT на Raspberry Pi Zero W
6.1.2. Создание устройства IoT для отправки данных на MQTT-сервер на Raspberry Pi
6.1.3. Создание устройства IoT для получения данных от MQTT-сервера на Raspberry Pi
6.2. Табло на матрице 32x64 для отображения биржевых котировок в реальном времени
6.2.1. RGB-матрица HUB75
6.2.2. Драйвер RGB-матриц доя Raspberry Pi
6.2.3. Установка на Raspberry Pi программного обеспечения для работы с RGB-матрицей
6.2.4. Написание скрипта на языке Python
6.3. MQTT-чат доя нескольких устройств IoT
6.3.1. Создание IoT-устройства на микроконтроллере ESP32 и дисплее Nextion
6.3.2. Создание интерфейса пользователя на дисплее Nextion
6.3.3. Получение данных, поступающих с дисплея Nextion, и отправка данных на дисплей
6.3.4. Отправка и получение данных с MQTT-сервера
6.4. Получение и печать курса валют на термопринтере в проекте IoT
6.5. GPS-трекер и онлайн-сервис поиска стоянок
6.5.1. Подключение GPS-модуля к плате Arduino
6.5.2. Отправка данных по GPRS на сервер
6.5.3. Создание веб-страницы с использованием API Яндекс.Карт
6.6. IoT-сканер штрих-кодов с отправкой результатов в облако
6.6.1. Сканер штрих-кодов GM65
6.6.2. Подключение и настройка сканера штрих-кодов GM65
6.6.3. Подключение дисплея Nextion
6.6.4. Получение данных на сервере с занесением в базу данных
6.7. Бесконтактное измерение температуры персонала с отправкой данных в облако LoRaWAN
6.7.1. Инфракрасный датчик MLX90614
6.7.2. Подключение к плате The Things Uno модуля считывателя RFID RC522
6.7.3. Подключение к плате The Things Uno дисплея и реле
6.7.4. Отправка данных из платы The Things Uno по сети LoRaWAN в службу The Things Network и перенаправление их на сторонний сервер
6.7.5. Создание базы данных сотрудников на сайте компании доя сбора ежедневных показаний температуры на входе
6.7.6. Страница для удаленного просмотра данных о температуре тела сотрудников
6.8. «Умная гантеля» для автоматического подсчета числа упражнений с использованием TinyML и Edge Impulse
6.8.1. Установка программного обеспечения
6.8.2. Сбор данных, тренировка и создание модели ML на платформе Edge Impulse
Сбор данных
6.8.3. Создание скетча для отправки данных с платы Arduino Nano 33 BLE Sense no BLE
6.8.4. Создание программы для смартфона
6.9. Предсказатель погоды на основе данных, поступающих в сервис ThingSpeak
6.9.1. Отправка данных атмосферного давления в сервис ThingSpeak
6.9.2. Преобразование данных в MATLAB
6.9.3. Добавление виджета
Заключение
Приложение. Описание электронного архива
Предметный указатель
