BMP085 и MQTT
Сегодня я хочу рассказать как можно настроить передачу данных с цифрового датчика давления BMP085 по сети. Для этого нам понадобится сам датчик и модуль NodeMCU (в моем случае это клон от WeMos). В качестве протокола передачи мы будем использовать MQTT, так как сам по себе протокол достаточно распространен для интеграции с другими сервисами.
Прежде чем заняться пайкой и самой прошивкой NodeMCU, необходимо озаботиться о сервере. В качестве принимающей стороны больше всего распространен Mosquitto его можно поставить на что угодно, в моем случае это был RaspberryPi, так как дальше локальной сети передавать телеметрию у меня не планировалось.
Порядок его установки довольно типичный и найти его можно на официальном сайте. Для RaspberryPi это так:
wget http://repo.mosquitto.org/debian/mosquitto-repo.gpg.key
sudo apt-key add mosquitto-repo.gpg.key
# Then make the repository available to apt:
cd /etc/apt/sources.list.d/
# Then one of the following, depending on which version of debian you are using:
sudo wget http://repo.mosquitto.org/debian/mosquitto-stretch.list
# Then update apt information:
apt-get update
apt-get install mosquittoДалее необходимо добавить его в автозапуск и собственно включить
sudo systemctl start mosquitto
sudo systemctl enable mosquittoПроверить работоспособность сервера можно с помощью многочисленных инструментов. Для Mac OS мне показался удобным MQTT.fx. Он бесплатный и выполняет все необходимые функции.
Теперь, когда наш брокер MQTT готов, можно заняться самим девайсом. Для начала припаяем BMP085 к нашему WiFi-модулю
В качестве протокола общения с BMP мы используем I2C. К счастью, нам не придется полностью реализовывать процесс общения с модулем, все уже сделано за нас. У нас есть два варианта. Первый - библиотека написанная на C, для этого будет необходимо включить соответствующий модуль и пересобрать прошивку. Либо использовать lua реализацию.
Если есть желание использовать C модуль, то это делается в по адресу app/include/user_modules.h
#define LUA_USE_MODULES_BMP085Дальнейшую сборку можно обеспечить с помощью Docker выполнив команду из корня проекта
docker run --rm -ti -v `pwd`:/opt/nodemcu-firmware marcelstoer/nodemcu-build buildОднако спешу заметить, что есть вероятность столкнуться с такой проблемой, что данные с датчика будут приходить довольно таки дикие. Вот тут issue с проблемой с которой столкнуться лично я https://github.com/nodemcu/nodemcu-firmware/issues/1471.
Использование Lua реализации не требует пересборки проекта и ее можно взять в репозитории прошивки NodeMCU по адресу `lua_modules/bmp085/bmp085.lua`. В моем случае у меня не корректно работало форматирование температуры, да и по какой то причине модуль был удален из ветки master, поэтому я залил его отдельным файлом с исправлениями:
--------------------------------------------------------------------------------
-- BMP085 I2C module for NODEMCU
-- NODEMCU TEAM
-- LICENCE: http://opensource.org/licenses/MIT
-- Christee <Christee@nodemcu.com>
--------------------------------------------------------------------------------
local moduleName = ...
local M = {}
_G[moduleName] = M
--default value for i2c communication
local id=0
--default oversampling setting
local oss = 0
--CO: calibration coefficients table.
local CO = {}
-- read reg for 1 byte
local function read_reg(dev_addr, reg_addr)
i2c.start(id)
i2c.address(id, dev_addr ,i2c.TRANSMITTER)
i2c.write(id,reg_addr)
i2c.stop(id)
i2c.start(id)
i2c.address(id, dev_addr,i2c.RECEIVER)
local c=i2c.read(id,1)
i2c.stop(id)
return c
end
--write reg for 1 byte
local function write_reg(dev_addr, reg_addr, reg_val)
i2c.start(id)
i2c.address(id, dev_addr, i2c.TRANSMITTER)
i2c.write(id, reg_addr)
i2c.write(id, reg_val)
i2c.stop(id)
end
--get signed or unsigned 16
--parameters:
--reg_addr: start address of short
--signed: if true, return signed16
local function getShort(reg_addr, signed)
local tH = string.byte(read_reg(0x77, reg_addr))
local tL = string.byte(read_reg(0x77, (reg_addr + 1)))
local temp = tH*256 + tL
if (temp > 32767) and (signed == true) then
temp = temp - 65536
end
return temp
end
-- initialize i2c
--parameters:
--d: sda
--l: scl
function M.init(d, l)
if (d ~= nil) and (l ~= nil) and (d >= 0) and (d <= 11) and (l >= 0) and ( l <= 11) and (d ~= l) then
sda = d
scl = l
else
print("iic config failed!") return nil
end
print("init done")
i2c.setup(id, sda, scl, i2c.SLOW)
--get calibration coefficients.
CO.AC1 = getShort(0xAA, true)
CO.AC2 = getShort(0xAC, true)
CO.AC3 = getShort(0xAE, true)
CO.AC4 = getShort(0xB0)
CO.AC5 = getShort(0xB2)
CO.AC6 = getShort(0xB4)
CO.B1 = getShort(0xB6, true)
CO.B2 = getShort(0xB8, true)
CO.MB = getShort(0xBA, true)
CO.MC = getShort(0xBC, true)
CO.MD = getShort(0xBE, true)
end
--get temperature from bmp085
--parameters:
--num_10x: bool value, if true, return number of 0.1 centi-degree
-- default value is false, which return a string , eg: 16.7
function M.getUT(num_10x)
write_reg(0x77, 0xF4, 0x2E);
tmr.delay(10000);
local temp = getShort(0xF6)
local X1 = (temp - CO.AC6) * CO.AC5 / 32768
local X2 = CO.MC * 2048/(X1 + CO.MD)
local r = (X2 + X1 + 8)/16
if(num_10x == true) then
return r
else
return (r/10)
end
end
--get raw data of pressure from bmp085
--parameters:
--oss: over sampling setting, which is 0,1,2,3. Default value is 0
function M.getUP_raw(oss)
local os = 0
if ((oss == 0) or (oss == 1) or (oss == 2) or (oss == 3)) and (oss ~= nil) then
os = oss
end
local ov = os * 64
write_reg(0x77, 0xF4, (0x34 + ov));
tmr.delay(30000);
--delay 30ms, according to bmp085 document, wait time are:
-- 4.5ms 7.5ms 13.5ms 25.5ms respectively according to oss 0,1,2,3
local MSB = string.byte(read_reg(0x77, 0xF6))
local LSB = string.byte(read_reg(0x77, 0xF7))
local XLSB = string.byte(read_reg(0x77, 0xF8))
local up_raw = (MSB*65536 + LSB *256 + XLSB)/2^(8 - os)
return up_raw
end
--get calibrated data of pressure from bmp085
--parameters:
--oss: over sampling setting, which is 0,1,2,3. Default value is 0
function M.getUP(oss)
local os = 0
if ((oss == 0) or (oss == 1) or (oss == 2) or (oss == 3)) and (oss ~= nil) then
os = oss
end
local raw = M.getUP_raw(os)
local B5 = M.getUT(true) * 16 - 8;
local B6 = B5 - 4000
local X1 = CO.B2 * (B6 * B6 /4096)/2048
local X2 = CO.AC2 * B6 / 2048
local X3 = X1 + X2
local B3 = ((CO.AC1*4 + X3)*2^os + 2)/4
X1 = CO.AC3 * B6 /8192
X2 = (CO.B1 * (B6 * B6 / 4096))/65536
X3 = (X1 + X2 + 2)/4
local B4 = CO.AC4 * (X3 + 32768) / 32768
local B7 = (raw -B3) * (50000/2^os)
local p = B7/B4 * 2
X1 = (p/256)^2
X1 = (X1 *3038)/65536
X2 = (-7357 *p)/65536
p = p +(X1 + X2 + 3791)/16
return p
end
--get estimated data of altitude from bmp085
--parameters:
--oss: over sampling setting, which is 0,1,2,3. Default value is 0
function M.getAL(oss)
--Altitudi can be calculated by pressure refer to sea level pressure, which is 101325
--pressure changes 100pa corresponds to 8.43m at sea level
return (M.getUP(oss) - 101325)*843/10000
end
return MДалее нам необходимо задать файл init.lua который будет запускаться при запуске самой NodeMCU. Его можно взять с официального сайта https://nodemcu.readthedocs.io/en/master/upload/#initlua. В принципе он выполняет все необходимые операции по подключению к WIFI. Необходимо только лишь добавить credentials.lua со всеми необходимыми данными WIFI. Туда же мы и добавим остальную конфигурацию:
-- Параметры WIFI
local PASSWORD = "Пароль WIFI"
local SSID = "SSID WIFI"
-- Параметры MQTT брокера
local MQTT_BROKER = "IP адрес MQTT брокера"
local MQTT_DEVICE_ID = "ID текущего устройства. На ваш выбор"
-- Порты куда мы припаяли BMP085
local I2C_SDA = 2
local I2C_SCL = 1После того как WIFI был успешно подключен, управление программой передается в файл application.lua. В нем мы опишем процесс подключения к MQTT брокеру, чтение данных с BMP085 и их последующую отправку.
dofile("credentials.lua")
function configureBMP()
print ("Configure BMP085 Module")
local bmp = require("bmp")
bmp.init(I2C_SDA, I2C_SCL)
end
function getPressure()
return bmp.getUP(3)
end
function getTemperature()
return bmp.getUT(false)
end
function publish()
print("Start publish timer")
timer = tmr.create()
-- Период отправки 30 секунд
timer:register(30000, tmr.ALARM_AUTO, function()
print("Sending data...")
local t = getTemperature()
m:publish("temperature/" .. MQTT_DEVICE_ID ,t,0,0)
local p = getPressure()/100
m:publish("pressure/" .. MQTT_DEVICE_ID,p,0,0)
end)
timer:start()
end
function mqttConnect()
print ("Connecting to MQTT Broker to", MQTT_BROKER, " with id ", MQTT_CLIENT_ID)
m = mqtt.Client(MQTT_CLIENT_ID, 120)
m:on("offline", function(T)
print ("MQTT Broker is offline")
end)
m:connect(MQTT_BROKER,1883,0,1, function(T)
print ("MQTT Broker is online")
publish()
end)
end
configureBMP()
mqttConnect()Здесь мы вызываем подключение к MQTT брокеру и в случае успеха запускаем отправку данных раз в 30 секунд.
Для отправки файлов lua на NodeMCU можно воспользоваться программой nodemcu-uploader. Она доступна на GitHub https://github.com/kmpm/nodemcu-uploader.
nodemcu-uploader --port /dev/cu.usbserial-1450 upload credentials.lua
nodemcu-uploader --port /dev/cu.usbserial-1450 upload bmp.lua
nodemcu-uploader --port /dev/cu.usbserial-1450 upload application.lua
nodemcu-uploader --port /dev/cu.usbserial-1450 upload init.luaАдрес USB порта скорее всего будет другой. Для MacOS его можно посмотреть командой
ls /dev/cu.usbserial-*Так как у вас скорее всего ничего другого кроме NodeMCU на данный момент не подключено, то выбор между адресами будет не велик.
Когда мы успешно записали все 4 файла на NodeMCU, то можно нажимать на кнопку Reset на модуле или же просто отключить/подключить питание. Следить за процессом подключения в модуле можно по UART на том же порту через любой serial терминал. Например, screen
screen /dev/cu.usbserial-1430Если вы все сделали правильно, то в MQTT клиенте можно наблюдать данные с модуля