Conectando o ESP8266 no Bluemix IoT

Muitos já sabem que é possível usar o ESP8266 como um microcontrolador, utilizando-o no lugar do Arduino. Com essa possibilidade fica muito mais fácil realizar diversos projetos de maneira mais simples. Um ESP8266 conectado direto ao sensor e enviando dados para a nuvem, facilita muito os projetos mais simples que tentam abocanhar um pouco dessa grande área que é a internet das coisas (IoT).

 

Contudo, ainda vejo muitas pessoas, nos hackathons que participei, com grandes dificuldades para conseguir realizar a conexão do ESP8266 com algumas plataformas de IoT. Neste artigo vou mostrar como realizar essa conexão com a plataforma da IBM, o Bluemix.

 

 

Pré-requisitos

 

  • Uma conta no Bluemix;
  • Um ESP8266;
  • Um computador com o Arduino IDE.

 

 

Observações sobre os materiais utilizados

 

  • Arduino IDE versão 1.8.3 (Windows e Linux);
  • Configuração no Boards Manager do ESP8266 versão 2.3.0;
  • Biblioteca PubSubClient versão 2.6.0;
  • ESP8266 12E;
  • Windows 10 Profissional.

 

 

Configurando a IDE Arduino para programar o ESP8266

 

Para configurar a IDE para programar o módulo ESP8266, execute os seguintes passos:

  • Dentro da interface da IDE clique em File > Preferences;
  • Adicione a URL http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json no campo Additional Boards Manager URLs e clique OK;
  • Clique em Tools > Board > Bards Manager;
  • Encontre a placa esp8266 by ESP8266 Community, selecione a versão 2.3.0 e clique em instalar.

 

Assim teremos disponíveis as placas da linha ESP8266, suas bibliotecas e exemplos incluídos.

 

 

Configurando o IBM Bluemix

 

Primeiro, é preciso criar e configurar uma aplicação na plataforma bluemix para receber os dados do nosso dispositivo. Para isso, acesse o portal do bluemix, e crie uma conta. Depois de criada, realize o login. Crie uma organização e um space para suas aplicações. A região escolhida no meu caso foi “US South”.

Você irá se deparar com uma página similar a apresentada na Figura 1.

 

Dashboard da plataforma Bluemix
Figura 1 - Dashboard da plataforma Bluemix

 

Dentro da categoria “Apps”, busque por “Internet of Things Platform Starter”. Criaremos uma instância desse aplicativo na cloud.



Dê um nome a nosso aplicativo, e finalize a criação do App clicando em “Create”. Esta aplicação nos criará uma interface com Node-Red, a qual utilizaremos para receber e tratar os dados dos sensores recebidos. No meu caso, dei o nome de “ESP8266-IoT-Embarcados”.

 

Criando uma aplicação (Internet of Things Platform Starter) no Bluemix
Figura 2 - Criando uma aplicação no Bluemix

 

Após isso, a aplicação será inicializada. O processo de inicialização da aplicação pode levar alguns minutos.

 

Iniciando o serviço na plataforma.
Figura 3 - Iniciando o serviço na plataforma.

 

Após isso, acesse a página criada para sua aplicação. No meu caso este link. Esta página é para a criação de sua aplicação Node-Red. Ao acessá-la pela primeira vez, você terá que configurá-la com um usuário e senha, fato que fortemente recomendo, pois a página é pública e aberta a toda a internet. Depois disso, você poderá acessar o editor e criar sua aplicação. Um pequeno exemplo é criado quando começamos, mostrado na Figura 4.

 

Aplicação NodeRed
Figura 4 - Aplicação NodeRed

 

 

Aplicação embarcada

 

Não vou entrar no mérito da aplicação embarcada. Mas deixo aqui todo o código fonte usado.

 

Basicamente, a conexão com a cloud é feita com MQTT, um protocolo já vastamente discutido e cheio de exemplos aqui no Embarcados.

 

Para o funcionamento do código é necessário adicionar a biblioteca “PubSubClient” em Library Manager.

Library Manager do Arduino
Figura 5 - Library Manager do Arduino


Segue o código. Modifique as variáveis necessárias para conectar-se na rede Wifi, e para conectar-se na cloud.

 

 

 

 

Enviando os dados para a Cloud

 

Existem duas maneiras de receber seus dados na Cloud. Em uma das maneiras os dados são públicos e podem ser acessados por qualquer pessoa, desde que saiba o device id do dispositivo. Na outra maneira, os dados são privados, e a única forma de acesso é com credenciais.

 

 

Envio dos dados de modo público

 

A vantagem do envio dos dados em forma pública é que existe uma página para verificar se o seu dispositivo está enviando dados corretamente. Dessa forma, conseguimos validar uma das pontas do nosso sistema, do dispositivo para a nuvem.



Para isso, modifique o define ORG  para quickstart na aplicação do ESP8266. Isso implica que os dados publicados serão enviados para uma organização já conhecida e pública da plataforma. Note que os valores do define TOKEN e o método de autenticação não serão validados na cloud, e portanto, seu valor não faz diferença na aplicação.



Depois de carregada sua aplicação no ESP8266, verifique se o mesmo se conectou na sua rede WIFI, observando os dados sendo impressos pela serial. Assim que conectado, o dispositivo passará a enviar os dados para a nuvem. Para validar os dados que chegam na cloud acesse esta página e insira o nome que o dispositivo se registra na cloud, nome definido no define DEVICE_ID. Os dados recebidos então serão apresentados na página.

 

Página de quickstart de dispositivos conectados
Figura 6 - Página de quickstart de dispositivos conectados

 

 

Envio dos dados de modo privado

 

Depois de validada a conexão entre o device e a cloud, vamos migrar os dados do nosso dispositivo para um envio de dados seguro e criptografado.

 

Para isso, acesse o serviço de internet das coisas, um dos serviços criados juntos com nossa aplicação.

 

Serviços rodando na plataforma.
Figura 7 - Serviços rodando na plataforma.

 

Depois entre na dashboard para adicionar e gerenciar os dispositivos.

 

Dashboard de dispositivos
Figura 8 - Dashboard de dispositivos

 

Dentro dessa dashboard, selecione no menu a opção dispositivos, e depois clique no botão “Incluir dispositivo”.

 

Cadastro de dispositivos.
Figura 9 - Cadastro de dispositivos.

 

Como não existe nenhum tipo de dispositivo ainda, teremos que criar um tipo para a nossa rede. Dessa forma, clique “Criar tipo de dispositivo”, depois clique novamente em “Criar tipo de dispositivo”, e dê um nome a ele.

 

Cadastro de tipo de dispositivo
Figura 10 - Cadastro de tipo de dispositivo

 

Depois, uma página onde serão apresentados alguns atributos para vincular ao tipo de dispositivo aparecerá. Essas opções são opcionais, adicione-as conforme for o contexto da sua aplicação.

 

Depois de criado o tipo, iremos finalizar a criação do dispositivo. Dê um nome/ID a ele, e finalize a criação.



No final da criação, seremos questionados sobre o token de autenticação. Sugiro deixar o serviço criar um automaticamente para você. Mas, caso queira, existe a opção de fornecer o token.

 

Ao final da criação do dispositivo teremos um resumo, onde as informações necessárias para conexão do dispositivo com a cloud são fornecidas. Copie e guarde bem essas informações.

 

Resumo de informações do dispositivo.
Figura 11 - Resumo de informações do dispositivo.

 

Agora, copie a informação do “ID da organização” e substitua no valor do define ORG na aplicação embarcada. Depois faça o mesmo com a informação de “token de autenticação” no define TOKEN. Depois, com a informação “Tipo de Dispositivo” no define DEVICE_TYPE. E por último, a informação “ID do dispositivo” no define DEVICE_ID.

 

Depois carregue a aplicação na placa. Feito isso, e depois de conectada, veremos na dashboard uma indicação que o dispositivo está conectado e enviando dados.

 

Status de conexão do dispositivo.
Figura 12 - Status de conexão do dispositivo.

 

 

Voltemos a nossa aplicação no NodeRed

 

A aplicação presente ainda é um exemplo obtido quando criada. Iremos removê-la e criar uma nova. Para isso, clique em qualquer um dos blocos e pressione as teclas “Crtl + A” e depois “delete”.

 

Na imagem abaixo temos a nossa aplicação NodeRed já formatada para a utilização em forma privada. Para usá-la, basta importar o código para sua aplicação. Para isso, acesse menu > Import > Clipboard e insira o código.

 

Importando aplicação para o NodeRed.
Figura 13 - Importando aplicação para o NodeRed.

 

Depois de importada, clique em “deploy” e então a aplicação já estará funcional. A aplicação contém alguns comentários explicando seu funcionamento.

 

Caso queira mudar a aplicação para receber os dados de forma pública, modifique o nó “IBM IoT App In” clicando duas vezes sobre ele para abrir suas configurações. Modifique o campo “Authentication” para “Quickstart” e insira o “Device Type” e o “Device Id” configurados em seu dispositivo.

 

Aplicação final de NodeRed.
Figura 14 - Aplicação final de NodeRed.

 

Para aprender um pouco mais sobre nodered, acesse o site oficial. É interessante que com essa aplicação em nodeRed podemos realizar diversas análises sobre os dados recebidos e desencadear ações sobre os sistemas implementados de forma visual. Para os mais hardcore ainda se pode inserir códigos em node.js, unindo o útil ao agradável. Uma ferramenta simples e prática que acelera o desenvolvimento de uma aplicação.

 

 

Final

 

Com este artigo, construímos uma aplicação simples que simula um dado (um contador) e envia através de sua conexão com a internet o dado para a cloud da IBM. Tudo isso, de forma simples, sem grandes complicações e com segurança.

 

Use os passos aqui tratados adaptando-os para seu projeto.

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Daniel Junho
Animado, computeiro, apaixonado pela intersecção entre eletrônica e computação, e viciado em conhecimento de todas as áreas. Formado em Engenharia da Computação com ênfase em Sistemas Embarcados pela USP, campus de São Carlos. Já trabalhou com automação industrial e hoje com Agricultura Inteligente.

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cesarCleumarFelipe Diego OliveiraAdriano Matos Recent comment authors
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Cleumar
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Cleumar

Olá, estou com problema com o Status de conexão do dispositivo. não conecta, mas nas informações de log do dispositivo mostra "Closed connection from ("Ip do meu dispositivo"). The operation is not authorized. 5 times in the last 5 minutes". Ja usei o token padrão e tbm com outro que criei mas não deu certo.

Felipe Diego Oliveira
Visitante
Felipe Diego Oliveira

"Na imagem abaixo temos a nossa aplicação NodeRed já formatada para a utilização em forma privada. Para usá-la, basta importar o código para sua aplicação. Para isso, acesse menu > Import > Clipboard e insira o código."

Eu não achei onde está esse código.

cesar
Visitante
cesar

10 meses e ninguem respondeu a pergunta do amigo ? estou com a mesma duvida .

Adriano Matos
Visitante
Adriano Matos

Parabéns gostei, simples e objetivo, vou tentar.