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PROIoT - Introdução à Comunicação via HTTP



Introdução

Como pudemos observar no tutorial PROIoT - Introdução à Plataforma, ela é capaz de armazenar dados através de comunicação com o protocolo de rede HTTP, além de outros. Porém, a pergunta que não quer calar é, como fazer de maneira simples e prática o envio de dados para o painel de visualização? A resposta é simples, basta utilizar um dispositivo com conexão à internet para enviar, por exemplo, a leitura de um sensor, com um padrão de mensagem reconhecido.

Neste tutorial vamos aprender a fazer essa comunicação com conectividade Wi-Fi por meio de um NodeMCU, para enviar a temperatura e a umidade ambiente em um intervalo de tempo fixo, através de mensagens com o protocolo HTTP.

Lista de Materiais

Configurações da Plataforma

Primeiramente, para esse tutorial, devemos criar uma aplicação na seção "Organização". Ao acessar essa seção, você se depara com uma caixa informando o nome de sua organização e os dados dela, como a quantidade de aplicações, tokens de APIs, gateways, e perfis. Com isso na tela, clique sobre o nome da organização para entrar nas suas configurações.

Ao pressionar o botão, você é direcionado automaticamente para a página "Aplicações", onde você pode editar aplicações existentes ou criar novas. Para a criação, pressione o botão "+ Aplicação" e digite um nome para a sua nova aplicação.

aplicacao
Criação de Aplicação

Após a criação da aplicação, aproveitando que estamos na seção "Organização", vamos criar um token de API para a segurança de nosso projeto. Para isso, acesse a subseção "Tokens de API" da seção "Organização". Ao acessar essa subseção pela primeira vez, você se depara com uma página vazia, contendo apenas o botão "+ Token", para a criação de uma nova chave de acesso. Pressione o botão e digite o nome desejado para o seu token.

token
Criação de Token

Uma vez criado o token, a chave de acesso é exibida ao lado do nome. Essa chave criada será utilizada posteriormente para o desenvolvimento deste tutorial.

O Token API é único, pessoal e ele é utilizado para garantir a segurança de seu projeto, portanto não o compartilhe.

Após a criação destes dois campos da plataforma, e ao acessar novamente a seção "Organização", é possível observar o indicador exibindo o valor "1" tanto em "Aplicações", quanto em "Tokens de API", como na imagem a seguir.

organizacao
Organização Atualizada

Criação de Dispositivos e Variáveis

O próximo passo deste tutorial é a criação de um dispositivo. Para isso, devemos acessar a seção "Dispositivos" e pressionar o botão "+ Dispositivo". Ao pressionar esse botão, você é direcionado para uma página de edição, onde você deve selecionar o tipo de dispositivo, neste caso "Dispositivo HTTP". Além disso, é necessário preencher o nome do dispositivo e o seu rótulo, como na imagem abaixo.

dispositivo
Criação de um Dispositivo

O "Rótulo" é utilizado como um diretório primário para o envio das variáveis exibidas, algo parecido com uma pasta dentro de pastas, ou seja, os "Alias" (que serão criados em seguida) estão contidos dentro do rótulo. Após o preenchimento dos dados e a seleção correta do tipo de dispositivo, confirme a criação para que possamos prosseguir para a criação de variáveis. Após a criação, você é direcionado automaticamente para uma página contendo todas as variáveis do dispositivo (por enquanto nenhuma).

Para criarmos a primeira variável do projeto, pressione o botão "+ Variável". Ao pressionar esse botão, é exibida uma página onde devemos preencher o nome da variável, o seu "Alias" e a sua unidade, como na imagem a seguir. Vale lembrar que neste tutorial trabalharemos com o sensor de temperatura e umidade DHT11, portanto temos que declará-las com nomes que representem os valores que serão recebidos.

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Criação da Primeira Variável

O "Alias" é o diretório único de cada variável, que é utilizado para direcionar corretamente as variáveis que serão atualizadas com os comandos HTTP. Para esse tutorial, criaremos duas variáveis. Portanto, após a criação da primeira variável, pressione novamente o botão "+ Variável" para criar a segunda variável, como na imagem abaixo. Vale lembrar que é necessário preencher um "Alias" diferente para a segunda variável.

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Criação da Segunda Variável

Após a criação das variáveis, é possível observá-las na lista de variáveis de seu dispositivo, anteriormente criado, juntamente com o seu ID exclusivo e o último valor recebido.

Criação e Configuração de Widgets

A última configuração que faremos em nosso projeto é a criação e a configuração de Widgets na seção "Painel" da plataforma. Para isso, é necessário acessar a seção "Painel" e pressionar o botão "+ Widget". Ao pressionar o botão, você é direcionado para a página da imagem a seguir.

widgets
Widgets Disponíveis

A imagem acima demonstra todos os Widgets disponíveis atualmente para a plataforma PROIoT. Neste tutorial utilizaremos o Widget de gráfico de linhas, clicando sobre o ícone do mesmo. Ao selecioná-lo, você é direcionado para a sua página de configuração. Nesta página, é necessário selecionar corretamente as variáveis que serão exibidas no gráfico, neste caso, Temperatura e Umidade. Além disso, é possível alterar a cor de exibição de cada variável para facilitar a visualização dos valores, bem como o nome do gráfico. Também é possível personalizar a exibição, selecionando algumas configurações extras, sendo elas a exibição da legenda, da última atualização, da área e dos pontos, como na imagem abaixo.

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Configuração do Gráfico de Linhas

Quando finalizada a configuração, você é redirecionado para o painel inicial da plataforma, onde é possível observar o Widget de gráfico criado, porém em uma escala reduzida. É possível ampliar sua visualização ao clicar e arrastar o canto inferior direito do Widget, para ajustar a sua dimensão da maneira que desejar.

Com a configuração de nosso primeiro Widget finalizada, vamos avançar e criar os dois próximos Widgets, individuais para cada uma das variáveis. Para isso, é necessário pressionar novamente o botão "+ Widget", e selecionar o Widget "Métrico", que irá te direcionar para a sua devida página de edição. Nesse Widget é necessário selecionar a variável que será exibida. Também é possível alterar o nome do Widget e sua cor de exibição, como na imagem abaixo. Além disso, você pode selecionar um ícone para facilitar a visualização e entendimento do valor exibido.

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Configuração do Widget Métrico para a Variável Temperatura

Com a configuração finalizada e com o Widget criado, o painel da plataforma é atualizado com os dois exibidores criados. Este segundo Widget criado também pode ser redimensionado para uma melhor visualização. Após a criação para a variável Temperatura, vamos, por fim, criar o exibidor individual da variável Umidade, da mesma maneira da variável anterior, como na imagem a seguir.

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Configuração do Widget Métrico para a Variável Umidade

Para exibir graficamente a variação de temperatura, adicione um "Gauge Widget", e o configure para receber a variável Temperatura. É possível adicionar faixas de valores com cores diferentes para diversificar o mostrador. Para isso, basta selecionar a opção "+ Adicionar Intervalo", e definir a cor desejada e a faixa de valor a ser definida, como na imagem abaixo.

gauge
Adição de Faixa de Valores

Já para a exibição gráfica do valor de umidade lido pelo sensor, adicione um "Tanque Widget", e o configure para receber a variável Umidade. Para o "Tanque Widget", podemos definir uma lógica para a sua cor de exibição. Para isso, basta selecionar a opção "Usar faixa de cores personalizada", adicionar faixas de alteração ao selecionar a opção "+ Adicionar Intervalo", e, finalmente, configurar a cor do intervalo de acordo com a faixa desejada, como na imagem a seguir.

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Adição de Intervalos de Leitura

Após a criação, configuração e dimensionamento de todos os Widgets como mostrado acima, você tem um painel parecido com o da imagem abaixo.

resultado
Painel de Exibição Finalizado

Vale lembrar que os valores devem ser iniciados zerados, já que ainda não foi feita nenhuma postagem do NodeMCU para a plataforma.

Circuito

Agora que a configuração da plataforma de exibição de dados de nosso projeto está finalizada, é hora de iniciarmos a montagem física de nosso monitor de temperatura e umidade ambiente. Para isso, monte o circuito a seguir.

circuito
Circuito Elétrico

Para esse projeto, também é possível utilizar o sensor de temperatura e umidade DHT22 porém ainda é necessário o uso do conversor de nível lógico para compatibilizar a tensão de operação do sensor, de 5 V, para 3,3 V do NodeMCU.

Software

Bibliotecas

Para trabalhar com o sensor DHT, é necessário instalar duas bibliotecas, a "Adafruit Sensors" e a "DHT". Para baixar os arquivos das bibliotecas, clique nos botões a seguir.

Download da Biblioteca DHT Download da Biblioteca Adafruit Sensors

Caso você não saiba como instalar bibliotecas na Arduino IDE, siga o nosso tutorial Adicionando Bibliotecas a IDE Arduino.

Pacote NodeMCU

Para carregar o código para o NodeMCU, é necessário instalar o pacote da placa na Arduino IDE. Para isso, siga o nosso tutorial Como programar o NodeMCU com Arduino IDE. Além disso, uma das bibliotecas que utilizamos neste tutorial será instalada automaticamente, juntamente com a instalação deste pacote.

Código

Para enviar a leitura de temperatura e umidade ambiente do sensor DHT, copie e carregue o código a seguir para a sua placa.

Entendendo o Código

Primeiramente incluimos as bibliotecas ESP8266WiFi.h e DHT.h, instaladas anteriormente, ao código para que possamos utilizar os seus respectivos comandos. Em seguida, declaramos cliente como um objeto da classe WiFiClient. Depois, declaramos a variável PINO_DHT, que armazena o pino que está conectado ao sensor e que é utilizado para declarar o objeto dht. Esse objeto é uma instância da classe DHT, em função do pino selecionado e do modelo do sensor (DHT11 ou DHT22). E para finalizar a primeira seção do código, declaramos as variáveis temperatura e umidade, que serão responsáveis por armazenar as leituras do sensor, juntamente com a declaração das strings constantes que armazenam o endereço do servidor e a porta de conexão do servidor, assim como a string que será responsável por receber a resposta do servidor de acordo com a mensagem enviada.

Ainda nesta seção temos as strings e variáveis constantes que são utilizadas para o envio da leitura do sensor para a plataforma. As duas últimas variáveis, ESPERA e ATRASO, são responsáveis pelo tempo de espera entre o envio de dados, ou seja, entre uma variável e outra, e pelo tempo de espera para o envio de novas atualizações, respectivamente. As strings declaradas acima são dados pessoais de seu projeto, e devem ser alterados de acordo com os seus nomes para que o código seja executado corretamente. As strings REDE e SENHA representam o nome e a senha, respectivamente, de sua rede Wi-Fi. As strings TOKEN, ROTULO, ALIAS e ALIAS2 representam os dados que configuramos anteriormente neste tutorial.

Na configuração do código, iniciamos abrindo o monitor serial com a velocidade de 115200 bps (recomendada para o NodeMCU), juntamente com a inicialização do objeto dht.

Logo após, definimos o modo de trabalho da placa para "estação", e iniciamos a conexão Wi-Fi de acordo com o nome e senha de sua rede Wi-Fi.

Essa conexão com sua rede Wi-Fi é verificada através da condição while(WiFi.status() != WL_CONNECTED), que imprime, repetidamente, um "." enquanto a placa não estiver conectada à rede declarada.

Por fim, na configuração do código, o endereço de IP da placa é impresso no monitor serial através do comando Serial.println(WiFi.localIP());.

No looping do código, estabelecemos conexão com o servidor em sua respectiva porta, e verificamos o sucesso desta conexão. Caso não a placa não tenha se conectado corretamente ao servidor, é impressa uma mensagem de erro. Entretanto, caso a conexão com o servidor tenha sido estabelecida, o código lê as variáveis desejadas do sensor para o envio das mensagens através da função sendData(), que será explicada posteriormente.

Uma vez com a conexão estabelecida, lemos a temperatura e a umidade ambiente através do sensor DHT, por meio dos comandos temperatura = dht.readTemperature() e umidade = dht.readHumidity(), respectivamente. Em seguida, temos uma condição para verificar se a leitura dos valores do sensor (temperatura ou umidade) foi executada corretamente, através da condição if (isnan(umidade) || isnan(temperatura)). Caso o sensor não esteja funcionando corretamente, é impresso no monitor serial que houve um erro na leitura do sensor. Caso contrário, prosseguimos para o envio dos dados.

Por fim, ainda no looping do código, nós encerramos a comunicação com o servidor através do comando cliente.stop(), e aguardamos, durante 20 minutos, para reestabelecer conexão com o servidor e enviar novas leituras do sensor.

Após o looping do código, temos a função readResponse(), que é utilizada na função sendData() e é responsável por aguardar a resposta do servidor para imprimi-la no monitor serial. O momento em que a função é chamada é armazenado (unsigned long timeIn = millis()) e comparado com o tempo atual de execução do código (while (timeIn + timeout > millis())), e, enquanto esse valor armazenado, somado ao valor definido em seu parâmetro (unsigned int timeout), for maior que a cronometragem de tempo de execução do código, a função entra em uma segunda condição. A condição if (cliente.available()) verifica se o cliente está disponível, durante esse intervalo de tempo. Caso o cliente esteja disponível, sua resposta é lida e armazenada na string resposta, que é impressa no monitor serial logo em seguida.

A função sendData(), a última de nosso código, é a principal, e responsável por enviar os valores de temperatura e umidade ambiente para o servidor. As respectivas variáveis são convertidas para strings para serem adicionadas às mensagens HTTP.

Após o tratamento do sensor DHT, temos a conversão da variável ESPERA para a escala adequada (milissegundos), assim como sua conversão de uma variável inteira para uma string. A conversão de escala da variável é utilizada para a duração de execução da função readResponse(). Já a conversão da variável inteira para string é usada para determinar o tempo em que a conexão com o servidor é mantida para o envio da segunda mensagem.

Finalmente, temos os comandos que são responsáveis pelo envio do cabeçalho do protocolo HTTP, para enviar as variáveis lidas pelo sensor para a plataforma PROIoT. Para isso, usamos o comando cliente.println(), juntamente com uma string (dados), para enviar para o servidor, através do cliente da conexão, um cabeçalho completo com o token API, os Alias e as variáveis lidas corretamente.

Com o conjunto de comandos acima, o NodeMCU envia as mensagens segundo os formatos abaixo.

Para enviar os dados para o servidor da PROIoT, temos que enviar uma mensagem do tipo POST, juntamente com o seu endereço completo, que se assemelha muito à um diretório de seu computador. Nesta primeira linha, podemos observar a presença do rótulo e do Alias que configuramos anteriormente neste tutorial. Já o último diretório, que seria praticamente o arquivo de seu computador, é a variável lida pelo sensor DHT, ou seja, a temperatura, ou umidade, ambiente. Esse diretório nos é fornecido pela própria plataforma PROIoT, através do seguinte link de exemplo.

https://things.proiot.network/stream/device/{rotulo}/variable/{alias}/{valor}

Caso o conceito de "Rótulo" e "Alias" não tenha ficado claro, basta considerar que eles são os nomes únicos usados internamente pela plataforma, e os demais nomes, como Temperatura, são apenas informações para você se organizar pelos painéis.

Para finalizar a primeira linha de mensagem do cabeçalho, nós informamos ao servidor a versão do protocolo HTTP com a qual estamos nos comunicando, neste caso a versão "1.1", através do comando HTTP/1.1. A segunda linha do cabeçalho (Host: things.proiot.network), é responsável por direcionar a mensagem ao servidor correto, ou seja, direcionar o envio da mensagem para o site da PROIoT.

A terceira linha da mensagem é onde utilizamos o Token API, anteriormente criado, para que o envio da mensagem seja seguro, e para isso utilizamos o comando Authorization: TokenAPI. A criação do Token API, juntamente com o envio dessa linha, garante que o seu projeto receba apenas as mensagens que tenham em seu corpo a autorização com a senha correta, ou seja, o token criado e atrelado ao seu projeto.

Para encerrar a primeira mensagem, utilizamos o comando Connection: Keep-Alive, que mantém o servidor aberto por um determinado intervalo de tempo e para o recebimento de um número específico de mensagens. Para configurar o tempo e o número máximo de mensagens para qual o servidor será mantido aberto, usamos a configuração Keep-Alive: timeout=5, max=5, que mantém a conexão aberta durante 5 segundos para o envio de até 5 mensagens. Já para encerrar a segunda mensagem, nós encerramos a conexão com o servidor através do comando Connection: Close.

O Que Deve Acontecer

Ao carregar o código para a placa, com todos os dados alterados corretamente, o monitor serial deve exibir as mensagens de conexões e as mensagens enviadas. As respostas que você receberá para cada envio de mensagem devem ser algo similar às respostas abaixo.

Como as respostas acima, podemos observar as mensagens de recebimento do protocolo HTTP com o código 200 OK, informando que as mensagens foram recebidas e interpretadas corretamente, assim como a data e o horário do recebimento das mensagens, e alguns dados adicionais, como, por exemplo, a quantidade de dados. Entretanto, o mais importante para esse tutorial é a última linha da resposta ({"error":false,"message":"Variable updated successful"}), onde a plataforma PROIoT informa que não houveram erros no recebimento da mensagem, e que a variável foi atualizada corretamente.

Além disso, no painel da PROIoT, você é capaz de observar as variáveis atualizadas nos Widgets que criamos e configuramos anteriormente, como na imagem a seguir.

resultado
Resultado Final

Indo Além

Agora que tivemos uma introdução sobre como enviar os dados para a plataforma PROIoT através do protocolo HTTP, você já conseguiu imaginar todas as suas possibilidades de uso? Como já aprendemos como enviar os valores de temperatura e umidade, por que não ampliar esse projeto para uma pequena estação meteorológica? Podemos acrescentar a este circuito um Sensor de Pressão e Temperatura BMP180, um Sensor de Chuva e um Sensor de Luminosidade LDR Grande - 10mm, e posicioná-los em um local aberto para receber na plataforma todos esses dados dos sensores.

Conclusão

A PROIoT pode ser uma grande ferramenta para empresas da área da tecnologia, como, por exemplo, empresas com o desenvolvimento de projetos para a Internet das Coisas, ainda mais porque ela permite que você personalize a plataforma para que ela vista as cores da sua empresa.

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ricstrack
date Enviado: 2020-09-09 16:08:58
Boa tarde ! Dúvida sobre o código acima que é carregado no circuito descrito. Para o IoT DevKit LoRaWAN, permanece o mesmo ?

Giovanni5
date Enviado: 2020-09-09 17:13:35
ricstrack
Não, para o IoT DevKit LoRaWAN são necessárias algumas mudanças no código, principalmente por conta das bibliotecas, que são diferentes do NodeMCU para o ESP32. Já estamos desenvolvendo alguns tutoriais para explorar todas as possibilidades do IoT DevKit LoRaWAN, em breve eles serão disponibilizados.

MARCELO19
date Enviado: 2020-08-10 11:06:36
alguma sugestão de como substituir o comando wificlient, usando a black board, minha IDE não disponibiliza a lib ESP8266 nem a placa.

Giovanni5
date Enviado: 2020-08-10 11:35:57
MARCELO19
Infelizmente não há uma biblioteca que substitua a "WiFiClient" para o uso da BlackBoard UNO com o ESP8266, você terá de utilizar comandos AT para estabelecer a conexão e enviar os cabeçalhos HTTP com este conjunto.

MARCELO19
date Enviado: 2020-08-09 01:45:57
Olá, poderiam me ajudar, com um exemplo dessa conexão usando a blackBoard e a esp8266 do kit avançado V4?

Giovanni5
date Enviado: 2020-08-10 09:09:31
MARCELO19
Infelizmente não temos um tutorial/exemplo deste projeto utilizando a BlackBoard UNO com o ESP8266, porém agradecemos pela sugestão, iremos analisar esta possibilidade. De toda forma, você deve ser capaz de realizar este projeto programando o módulo ESP8266 diretamente, como mostramos no tutorial a seguir, https://www.robocore.net/tutoriais/programando-o-esp8266-pela-arduino-ide . Entretanto, lembre-se que, ao carregar o código diretamente para o módulo, ele irá perde o seu firmware de comandos "AT", e não responderá mais à eles até que o firmware seja regravado.

juliano0forum
date Enviado: 2020-04-16 22:18:00
poderia explicar como fazer esse mesmo dispositivo só que usando o mqtt da proiot, estou tendo muita dificuldade para conectar com o broker onde o dispositivo desconecta do server e não consegue enviar a msg. se possivel me dar uma luz de como prosseguir agradeço

Giovanni5
date Enviado: 2020-04-17 09:32:47
juliano0forum
Infelizmente ainda não temos um tutorial da PROIoT com a comunicação MQTT, porém agradecemos pela sugestão, iremos analisar a possibilidade de desenvolver um tutorial sobre isto. Tente utilizar um código simples de "WebServer" para conectar a sua placa ao servidor da PROIoT, e verifique se a conexão é mantida. Caso você consiga manter a conexão, tente enviar mensagens simples, e observe as respostas no monitor serial, pois elas poderão lhe auxiliar no debug de seu projeto.

RUBEMELI
date Enviado: 2020-01-16 22:02:27
olá, estou tendo problema com o wifi.. estou usando o esp32 fiz as modificações no codigo porem a IDE não esta aceitando... pode me ajudar??

Giovanni5
date Enviado: 2020-01-17 08:40:18
RUBEMELI
É difícil dizer exatamente como corrigir o seu problema, já que isso irá depender muito da mensagem de erro exibida pela Arduino IDE. Entretanto, vale lembrar que os comandos para o ESP32 são diferentes dos comandos utilizados no código de exemplo deste tutorial, portanto alguns deles não compatíveis com essa placa. Talvez a melhor opção seja você pegar um exemplo do ESP32 da Arduino IDE, como o exemplo "BasicHttpClient" (Arquivo > Exemplos > HTTP Client - com o modelo de placa selecionado para ESP32), e adaptar esse exemplo com os envios de Headers deste tutorial.

RUBEMELI
date Enviado: 2020-01-21 11:30:58
RUBEMELI
Ok, obrigado!!