O ESP32 é a evolução do já popular e consagrado ESP8266. Com muito mais recursos computacionais, com conectividade Bluetooth e com a mesma facilidade de se utilizar (na Arduino IDE) de sempre, o ESP32 é uma ótima escolha para aqueles que querem fazer projetos no contexto de Internet das Coisas (IoT). E, assim como acontece nos ESP8266, é possível utilizar MQTT nos ESP32, tornando assim praticamente infinitas as possibilidades de aplicação desta placa. Mas e quanto a parte de visualização / atuação para fazer o monitoramento e controle via MQTT? É exatamente disso que este artigo se trata: como utilizar MQTT na ESP32 para monitorar e controlar periféricos (no caso: um LED e um sensor de temperatura e umidade DHT22) e, além disso, como utilizar o MQTT DASH, um aplicativo Android que permite você construir no seu smartphone um dashboard MQTT.
Material necessário
Para fazer o projeto mostrado neste artigo, você precisará de:
- Uma placa ESP32
- Um LED difuso de 5mm (da cor que desejar)
- Um sensor de temperatura e umidade DHT22
- Uma protoboard de 400 pontos
- Um resistor de 10k 1/4W
- Um resistor de 220 Ohm 1/4W
- Jumpers macho-macho
Além disso, você precisará de uma conectividade wi-fi à Internet e de um smartphone Android capaz de ter instalado o aplicativo MQTT DASH.
MQTT DASH – overview
O MQTT DASH é um aplicativo para smartphones Android capaz de montar um Dashboard baseado em informações vindas (ou a serem enviadas) por MQTT. Dessa forma, o controle e monitoramento de entradas e saídas em um ESP32, por exemplo, pode ser feito do seu smartphone Android através desse app, com visual bacana e com ótima performance. Este aplicativo é gratuito e está disponível para download no Google Play através deste link. Veja um exemplo de dashboard rodando em um smartphone.
O MQTT DASH funciona atribuindo cada item do dashboard (indicador/LED, botão, campo de texto, etc.) a um tópico MQTT diferente. Logo, cada item do dashboard exige um tópico MQTT distinto, sendo publicado/subescrito em um mesmo broker MQTT. Em outras palavras, tanto o MQTT DASH quanto sua placa, como por exemplo o ESP32, precisam estar no mesmo broker MQTT e publicarem as informações em tópicos de conhecimento de ambas as partes.
Como construir um dashboard no MQTT DASH?
Aqui, será mostrado como construir um exemplo de um dashboard com o app MQTT DASH, a fim de te dar base e conhecimentos para a construção do dashboard do projeto deste post.
Siga o procedimento abaixo:
- Primeiramente, faça a instalação do aplicativo em seu smartphone Android. Para isso, entre neste link e siga as instruções na tela.
- Uma vez instalado, abra o aplicativo. Uma tela como a mostrada na figura abaixo deverá aparecer. Nesta tela, clique no símbolo “+” no canto superior direito para adicionar um novo dashboard.
- Uma tela de cadastro deste novo dashboard irá aparecer.
Preencha seus campos conforme mostrado na figura abaixo e clique no ícone de um disquete (canto superior direito) para salvar o dashboard.
- Criado o novo dashboard, sua tela deverá parecer conforme mostra figura.
Para adicionar um item a este dashboard, clique no símbolo “+” no canto superior direito.
- Após clicar no símbolo “+” (canto superior direito), irão aparecer algumas opções de itens a serem adicionados no dashboard. Escolha o item “Switch/button”.
- Feito isso, uma tela para preencher as informações deste botão irão aparecer.
Preencha as informações conforme mostra a figura a seguir e clique no ícone de um disquete (canto superior direito) para salvar o item no dashboard.
Observe na imagem que, por default, o botão irá publicar no seu tópico correpondente (topico_mqt_do_botao1) a string “1” caso este for acionado e, consequentemente, a string “0” caso este for desacionado. - De volta à tela do dashboard, agora ela contará com o botão que foi adicionado, conforme mostra a figura abaixo.
Agora, vamos adicionar um campo de texto. Para isso, clique no símbolo “+” (canto superior direito) e selecione a opção “Text”.
- Na tela de informações do campo de texto (a ser adicionado em seu dashboard), preencha as informações. Feito isso, clique no ícone de um disquete (canto superior direito) para salvar o item no dashboard.
- Seu dashboard está concluído! Sua aparência final deve ser conforme mostrado na figura abaixo.
Para visualizar o envio das strings “1” e “0” conforme se daciona e desaciona os botões, conecte-se ao broker e subescreva-se ao tópico “topico_mqtt_do_botao1”. Já para enviar um texto qualquer ao campo texto de seu dashboard, conecte-se ao brokerpublique qualquer string no tópico “topico_mqtt_do_campo_texto1”
Criando o dashboard para o projeto deste post
Para o projeto deste post, utilize o que foi ensinado no tópico anterior e crie um dashboard com as seguintes características:
- Nome do dashboard: ESP32 e MQTT DASH
- Endereço do broker: iot.eclipse.org
- Porta: 1883
- Botão: criar um botão de nome “LED”, com nome de tópico igual a “topico_liga_desliga_led”
- Campo de texto: criar um campo de texto de nome “Temperatura”, com nome de tópico igual a “topico_sensor_temperatura”
- Campo de texto: criar um campo de texto de nome “Umidade”, com nome de tópico igual a “topico_sensor_umidade”
IMPORTANTE: para evitar que você envie e/ou receba comandos de outras pessoas pelos menos tópicos no broker MQTT, sugiro fortemente alterar os nomes dos tópicos no dashboard e no código para algo mais particular seu.
Tal dashboard deverá se parecer conforme mostrado abaixo.
Bibliotecas necessárias para o ESP32 e MQTT
As bibliotecas necessárias para o ESP32 utilizar MQTT e DHT22 são as mesmas utilizadas em qualquer outro Arduino, incluindo o NodeMCU (ESP8266). Portanto, instale-as da mesma forma que no caso de uso de um Ardino comum. Como referência, seguem alguns posts que contém instruções para instalação das bibliotecas utilizadas neste projeto:
- Biblioteca MQTT (PubSubClient): Controle e Monitoramento IoT com NodeMCU e MQTT
- Biblioteca do sensor de temperatura e umidade DHT22: Estação Meteorológica com Arduino
- Instalar também a “Adafruit Unified Sensor Library” pela Arduino IDE
Circuito esquemático do projeto
O circuito esquemático do projeto pode ser visto na figura a seguir.
Código-fonte
O código-fonte do projeto está a seguir:
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/* * Projeto: controle e monitoramento de periféricos no ESP32 * via MQTT com app MQTT DASH * Autores: Pedro Bertoleti e MakerHero * Data: Fevereiro/2019 */ #include <DHT.h> #include <WiFi.h> #include <PubSubClient.h> /* Definições do LED */ #define PIN_LED 25 /* Definicoes do sensor DHT22 */ #define DHTPIN 26 //GPIO que está ligado o pino de dados do sensor //#define DHTTYPE DHT11 #define DHTTYPE DHT22 //sensor em utilização: DHT22 //#define DHTTYPE DHT21 /* Defines do MQTT */ #define TOPICO_SUBSCRIBE_LED "topico_liga_desliga_led" #define TOPICO_PUBLISH_TEMPERATURA "topico_sensor_temperatura" #define TOPICO_PUBLISH_DISTANCIA "topico_sensor_distancia" #define TOPICO_PUBLISH_UMIDADE "topico_sensor_umidade" #define ID_MQTT "esp32_mqtt" //id mqtt (para identificação de sessão) //IMPORTANTE: este deve ser único no broker (ou seja, // se um client MQTT tentar entrar com o mesmo // id de outro já conectado ao broker, o broker // irá fechar a conexão de um deles). /* Variaveis, constantes e objetos globais */ DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); const char* SSID = " "; // SSID / nome da rede WI-FI que deseja se conectar const char* PASSWORD = " "; // Senha da rede WI-FI que deseja se conectar const char* BROKER_MQTT = "iot.eclipse.org"; //URL do broker MQTT que se deseja utilizar int BROKER_PORT = 1883; // Porta do Broker MQTT //Variáveis e objetos globais WiFiClient espClient; // Cria o objeto espClient PubSubClient MQTT(espClient); // Instancia o Cliente MQTT passando o objeto espClient /* Prototypes */ float faz_leitura_temperatura(void); float faz_leitura_umidade(void); void initWiFi(void); void initMQTT(void); void mqtt_callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length); void reconnectMQTT(void); void reconnectWiFi(void); void VerificaConexoesWiFIEMQTT(void); /* * Implementações */ /* Função: faz a leitura de temperatura (sensor DHT22) * Parametros: nenhum * Retorno: temperatura (graus Celsius) */ float faz_leitura_temperatura(void) { float t = dht.readTemperature(); float result; if (! (isnan(t)) ) result = t; else result = -99.99; return result; } /* Função: faz a leitura de umidade relativa do ar (sensor DHT22) * Parametros: nenhum * Retorno: umidade (0 - 100%) */ float faz_leitura_umidade(void) { float h = dht.readHumidity(); float result; if (! (isnan(h)) ) result = h; else result = -99.99; return result; } /* Função: inicializa e conecta-se na rede WI-FI desejada * Parâmetros: nenhum * Retorno: nenhum */ void initWiFi(void) { delay(10); Serial.println("------Conexao WI-FI------"); Serial.print("Conectando-se na rede: "); Serial.println(SSID); Serial.println("Aguarde"); reconnectWiFi(); } /* Função: inicializa parâmetros de conexão MQTT(endereço do * broker, porta e seta função de callback) * Parâmetros: nenhum * Retorno: nenhum */ void initMQTT(void) { MQTT.setServer(BROKER_MQTT, BROKER_PORT); //informa qual broker e porta deve ser conectado MQTT.setCallback(mqtt_callback); //atribui função de callback (função chamada quando qualquer informação de um dos tópicos subescritos chega) } /* Função: função de callback * esta função é chamada toda vez que uma informação de * um dos tópicos subescritos chega) * Parâmetros: nenhum * Retorno: nenhum */ void mqtt_callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) { String msg; /* obtem a string do payload recebido */ for(int i = 0; i < length; i++) { char c = (char)payload[i]; msg += c; } Serial.print("Chegou a seguinte string via MQTT: "); Serial.println(msg); /* toma ação dependendo da string recebida */ if (msg.equals("1")) { digitalWrite(PIN_LED, HIGH); Serial.print("LED aceso mediante comando MQTT"); } if (msg.equals("0")) { digitalWrite(PIN_LED, LOW); Serial.print("LED apagado mediante comando MQTT"); } } /* Função: reconecta-se ao broker MQTT (caso ainda não esteja conectado ou em caso de a conexão cair) * em caso de sucesso na conexão ou reconexão, o subscribe dos tópicos é refeito. * Parâmetros: nenhum * Retorno: nenhum */ void reconnectMQTT(void) { while (!MQTT.connected()) { Serial.print("* Tentando se conectar ao Broker MQTT: "); Serial.println(BROKER_MQTT); if (MQTT.connect(ID_MQTT)) { Serial.println("Conectado com sucesso ao broker MQTT!"); MQTT.subscribe(TOPICO_SUBSCRIBE_LED); } else { Serial.println("Falha ao reconectar no broker."); Serial.println("Havera nova tentatica de conexao em 2s"); delay(2000); } } } /* Função: verifica o estado das conexões WiFI e ao broker MQTT. * Em caso de desconexão (qualquer uma das duas), a conexão * é refeita. * Parâmetros: nenhum * Retorno: nenhum */ void VerificaConexoesWiFIEMQTT(void) { if (!MQTT.connected()) reconnectMQTT(); //se não há conexão com o Broker, a conexão é refeita reconnectWiFi(); //se não há conexão com o WiFI, a conexão é refeita } /* Função: reconecta-se ao WiFi * Parâmetros: nenhum * Retorno: nenhum */ void reconnectWiFi(void) { //se já está conectado a rede WI-FI, nada é feito. //Caso contrário, são efetuadas tentativas de conexão if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) return; WiFi.begin(SSID, PASSWORD); // Conecta na rede WI-FI while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(100); Serial.print("."); } Serial.println(); Serial.print("Conectado com sucesso na rede "); Serial.print(SSID); Serial.println("IP obtido: "); Serial.println(WiFi.localIP()); } /* Função de setup */ void setup() { Serial.begin(115200); /* Configuração do pino ligado ao LED como output e inicialização do mesmo em LOW */ pinMode(PIN_LED, OUTPUT); digitalWrite(PIN_LED,LOW); /* Inicializacao do sensor de temperatura */ dht.begin(); /* Inicializa a conexao wi-fi */ initWiFi(); /* Inicializa a conexao ao broker MQTT */ initMQTT(); } /* Loop principal */ void loop() { char temperatura_str[10] = {0}; char umidade_str[10] = {0}; /* garante funcionamento das conexões WiFi e ao broker MQTT */ VerificaConexoesWiFIEMQTT(); /* Compoe as strings a serem enviadas pro dashboard (campos texto) */ sprintf(temperatura_str,"%.2fC", faz_leitura_temperatura()); sprintf(umidade_str,"%.2f", faz_leitura_umidade()); /* Envia as strings ao dashboard MQTT */ MQTT.publish(TOPICO_PUBLISH_TEMPERATURA, temperatura_str); MQTT.publish(TOPICO_PUBLISH_UMIDADE, umidade_str); /* keep-alive da comunicação com broker MQTT */ MQTT.loop(); /* Refaz o ciclo após 2 segundos */ delay(2000); } |
Projeto em ação!
Veja uma foto do dashboard em ação.
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Olá Pedro e equipe da Makerhero, pesquisando vi este artigo,vou testar e entender o protocolo.obrigado pela contribuição, depois retorno!
Olá!
Ficamos felizes que o artigo tenha sido útil!
Abraço!
Rosana – Equipe MakerHero
como configurar o iot.eclipse.orgomo ja entrei o sati e nao consegui
Olá Luciano,
Em qual etapa da configuração está tendo problemas?
O endereço iot.eclipse.org é o servidor do dashboard, todo o resto é feito via o aplicativo.
Aparece algum erro?
Abraços!
Vinícius – Equipe MakerHero
também não sei, isso não é explicado…. seguindo os “passos” do tutorial nunca conecta
Fantastico parabens!
Muito bom! Da para colocar no lugar do DHT um AD8232? Obrigado!
Sergio, boa noite.
Você pode utilizar o sensor / módulo que quiser, desde que adapte o programa e os campos a serem enviados e mostrados no dashboard.
Desculpe, mas o seu procedimento para criar um Dash board esta incompleto e leva a erros.
Eu não preciso me inscreve no link do servidor não?
Top
Boa noite, primeiramente parabéns pela publicação muito bom.
Gostaria de saber se consigo usar esse código fonte para o app Blynk. Estou com dificuldade de montar um código para o blynk usando o MQTT.
Rafael, boa tarde.
Obrigado pela leitura e elogio.
Quanto a sua pergunta, a forma de se conectar ao broker MQTT no Blynk será a mesma, porém o endereço do broker, tópicos e tudo mais será diferente.
Atenciosamente,
Pedro Bertoleti
Boa Noite, em qual parte deste programa posso implementar o código de meu programa ? crio um void separado e coloco todos os meus voids ou posso tirar o delay do void loop e colocar os chamados do meu programa ?
Obrigado.
Olá, funciona em uma rede local?
Se você tiver um broker MQTT na sua rede, sim.