Desenvolvimento e validação de módulo de comunicação MQTT para a plataforma BIPES para aplicações de internet das coisas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13656 http://www.bipes.net.br/papers.html |
Resumo: | A current trend is towards the adoption of alternative no-code programming methods, which allows the development of programs without writing even a line of code or knowing a programming language. One approach is to use blocks to constitute a visual programming paradigm. Making a metaphor for puzzle pieces, the commands snap together to form programs, and can only be joined in the appropriate places, avoiding errors of logic and syntax. Following this direction, the BIPES (Block based Integrated Platform for Embedded Systems) emerged as an open source environment that allows to develop, program, compile, deploy and test applications on embedded systems and Internet of Things devices. Totally based on the WEB, it does not require the installation of any additional software and supports boards such as ESP32, ESP8266, Raspberry Pi. Due to the nature of the project, there was a need to integrate a protocol admittedly appropriate for IoT, the MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). Therefore, two modules (sets of blocks) were developed for the MQTT: one of them allows the complete configuration of the connection parameters and control over the messages exchanged, therefore it is aimed at a user with greater knowledge over the technology and who seeks more flexibility; another, nicknamed EasyMQTT, allows easy prototyping and deployment of applications containing MQTT, without complicated configurations, with an easy view of the acquired data, in addition to having an Application Programming Interface (API) that allows its integration in other applications. The modules were validated by solving a real problem of FITOTEC (Laboratory of Pharmaceutical Technology in Phytoproducts) located at UNESP – Assis campus, where it was necessary to monitor the temperature and humidity of an egg incubator for a few days. For this, two programs were created, one for each module developed, which were tested in the incubator for two different periods of time using an ESP8266. The results proved the stability of the developed modules, including their ability to recover from instabilities in the network, managing to recover and continue communicating after some consecutive connection failures. In addition, EasyMQTT has already been used in a short course about Internet of Things, and, at the time of writing this work, the EasyMQTT database already had 58 different sessions, totaling 87 topics and having processed an increasing number of 265,431 messages. |
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Making a metaphor for puzzle pieces, the commands snap together to form programs, and can only be joined in the appropriate places, avoiding errors of logic and syntax. Following this direction, the BIPES (Block based Integrated Platform for Embedded Systems) emerged as an open source environment that allows to develop, program, compile, deploy and test applications on embedded systems and Internet of Things devices. Totally based on the WEB, it does not require the installation of any additional software and supports boards such as ESP32, ESP8266, Raspberry Pi. Due to the nature of the project, there was a need to integrate a protocol admittedly appropriate for IoT, the MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). Therefore, two modules (sets of blocks) were developed for the MQTT: one of them allows the complete configuration of the connection parameters and control over the messages exchanged, therefore it is aimed at a user with greater knowledge over the technology and who seeks more flexibility; another, nicknamed EasyMQTT, allows easy prototyping and deployment of applications containing MQTT, without complicated configurations, with an easy view of the acquired data, in addition to having an Application Programming Interface (API) that allows its integration in other applications. The modules were validated by solving a real problem of FITOTEC (Laboratory of Pharmaceutical Technology in Phytoproducts) located at UNESP – Assis campus, where it was necessary to monitor the temperature and humidity of an egg incubator for a few days. For this, two programs were created, one for each module developed, which were tested in the incubator for two different periods of time using an ESP8266. The results proved the stability of the developed modules, including their ability to recover from instabilities in the network, managing to recover and continue communicating after some consecutive connection failures. In addition, EasyMQTT has already been used in a short course about Internet of Things, and, at the time of writing this work, the EasyMQTT database already had 58 different sessions, totaling 87 topics and having processed an increasing number of 265,431 messages.Uma tendência atual direciona para a adoção de métodos alternativos de programação sem código, que permitam o desenvolvimento de programas sem escrever sequer uma linha de código ou saber uma linguagem de programação. Uma abordagem é a utilização de blocos para constituir um paradigma visual de programação. Fazendo uma metáfora à peças de quebra cabeça, os comandos se encaixam para formar programas, e só conseguem ser encaixados nos lugares apropriados, evitando erros de lógica e sintaxe. Seguindo esta direção, surgiu o BIPES (Block based Integrated Platform for Embedded Systems), um ambiente open source que permite desenvolver, programar, compilar, implantar e testar aplicações em sistemas embarcados e dispositivos de Internet das Coisas. Totalmente baseado na WEB, não necessita da instalação de nenhum software adicional e suporta placas como ESP32, ESP8266 e Raspberry Pi. Devido a natureza do projeto, viu-se a necessidade de integrar um protocolo reconhecidamente indicado para IoT, o MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). Portanto, foram desenvolvidos dois módulos (conjuntos de blocos) para o MQTT: um deles permite a completa configuração dos parâmetros da conexão e controle sobre as mensagens trocadas, portanto é direcionado a um usuário com maior domínio sobre a tecnologia e que busca mais flexibilidade; outro, batizado de EasyMQTT, permite a fácil prototipação e implantação de aplicações contendo o MQTT, sem configurações complicadas, com uma fácil visualização dos dados adquiridos, além de possuir uma Application Programming Interface (API) que possibilita sua integração em outras aplicações. Os módulos foram validados resolvendo um problema real do FITOTEC (Laboratório de Tecnologia Farmacêutica em Fitoprodutos) da UNESP – campus Assis, em que era necessário monitorar temperatura e umidade de uma chocadeira de ovos durante alguns dias. Para isso, foram criados dois programas, um para cada módulo desenvolvido, que foram testados na chocadeira durante dois período de tempo diferentes utilizando uma ESP8266. Os resultados comprovaram a estabilidade dos módulos desenvolvidos, inclusive sua capacidade de se recuperar de instabilidades na rede, conseguindo se recuperar e continuar comunicando após algumas quedas de conexão consecutivas. Além disso, o EasyMQTT também já foi utilizado em um minicurso de Internet das Coisas, e, no momento da escrita deste trabalho, o banco de dados do EasyMQTT já contava com 58 sessões diferentes, totalizando 87 tópicos e tendo processado o número crescente de 265.431 mensagens.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia de Computação - ECUFSCarAttribution 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessMQTTInternet das CoisasProgramação baseada em blocosSistemas EmbarcadosESP8266CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAODesenvolvimento e validação de módulo de comunicação MQTT para a plataforma BIPES para aplicações de internet das coisasDevelopment and validation of the MQTT communication module for the BIPES platform for IoT applicationsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600600e25d9c59-ed7d-4af2-a6fa-690a5f396345reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTCC_Caio_BIPES_Final.pdfTCC_Caio_BIPES_Final.pdfapplication/pdf2665171https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13656/1/TCC_Caio_BIPES_Final.pdf478463d7d8ae29220727b9178c9b229cMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8914https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13656/2/license_rdf4d2950bda3d176f570a9f8b328dfbbefMD52TEXTTCC_Caio_BIPES_Final.pdf.txtTCC_Caio_BIPES_Final.pdf.txtExtracted texttext/plain184176https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13656/3/TCC_Caio_BIPES_Final.pdf.txtb4220a93d5fd6245fdf8be5ce22f28f7MD53THUMBNAILTCC_Caio_BIPES_Final.pdf.jpgTCC_Caio_BIPES_Final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6449https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13656/4/TCC_Caio_BIPES_Final.pdf.jpg3b275a182f936257b503e0f77ad30997MD54ufscar/136562023-09-18 18:32:05.335oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13656Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:05Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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