آموزش توسعه برنامه IoT با ESP32 با استفاده از ESP-IDF

توضیحات عمومی اطلاعات پس زمینه:

در این دوره، ما با استفاده از ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) یک برنامه کاربردی مبتنی بر WiFi غنی از ویژگی‌ها ایجاد می‌کنیم، کتابخانه حسگرهای اجزای ESP-IDF را ادغام می‌کنیم و ESP32 را برای اتصال به AWS IoT و انتشار/اشتراک‌گذاری پیکربندی می‌کنیم. پیام ها از طریق AWS IoT Core با استفاده از پروتکل MQTT .

WiFi معمولاً در بسیاری از راه‌حل‌های IoT و IoT صنعتی گنجانده می‌شود و اساس برنامه توسعه‌یافته در این دوره است که اتصال ابری AWS IoT (یا هر چارچوب ابری سازگاری را که شما انتخاب می‌کنید) امکان‌پذیر می‌کند.

ESP32 مجموعه‌ای از میکروکنترلرهای کم‌هزینه و کم‌مصرف SoC (سیستم روی تراشه) با WiFi یکپارچه و بلوتوث دو حالته است. ESP-IDF چارچوب رسمی توسعه IoT Espressif برای ESP32 است. با استفاده از زبان های برنامه نویسی مانند C و C++، یک SDK (کیت توسعه نرم افزار) خودکفا را برای هر توسعه برنامه عمومی ارائه می دهد. ESP-IDF در حال حاضر میلیون‌ها دستگاه را در این زمینه نیرو می‌دهد و ساخت انواع محصولات متصل به شبکه، از لامپ‌های ساده و اسباب‌بازی‌ها گرفته تا لوازم بزرگ و دستگاه‌های صنعتی را امکان‌پذیر می‌سازد.

ESP-IDF FreeRTOS را اجرا می‌کند، که به طور گسترده در سیستم‌های جاسازی شده استفاده می‌شود، بنابراین تکنیک‌ها و دانشی که هنگام توسعه برنامه‌های مبتنی بر IDF برای ESP32 به دست می‌آورید، در صورت استفاده از سایر MCU‌هایی که FreeRTOS را اجرا می‌کنند، به خوبی ترجمه می‌شوند. علاوه بر این، هسته FreeRTOS ESP-IDF برای پشتیبانی چند هسته ای اصلاح شده است و ما در این دوره از هر دو هسته ESP32 استفاده خواهیم کرد.

اگر علاقه مند به کار با ESP32 هستید و در مورد بهبود مهارت های توسعه نرم افزار تعبیه شده خود در حین آشنایی با این SoC باورنکردنی جدی هستید، در این صورت استفاده مستقیم از قابلیت های ESP-IDF راهی عالی است.

IDF به خوبی طراحی شده است، و هنگامی که شما شروع به کار کردید، پیاده سازی ویژگی های جدید به یک نسیم تبدیل می شود. علاوه بر این، هرگونه به‌روزرسانی، رفع اشکال یا تغییر در ESP-IDF می‌تواند بلافاصله به روشی انعطاف‌پذیر و بدون نیاز به منتظر ماندن برای نوشتن پورت آردوینو در دسترس شما قرار گیرد.

درباره دوره:

برای بسیاری، بهترین راه برای یادگیری شروع با یک پروژه است، به همین دلیل است که در این دوره، یک برنامه قوی مبتنی بر WiFi ایجاد کرده ام که می تواند به یک چارچوب ابری (در این مورد AWS IoT) متصل شود. به عنوان یک ابزار یادگیری - برخلاف نمایش نمونه های کوچکی که می توانید به راحتی آنلاین پیدا کنید.

نتیجه در نظر گرفته شده از این دوره، این است که با استفاده از ESP-IDF برنامه ها را توسعه دهید، بینش را از کد برنامه کسب کنید، برای پروژه های خود الهام بگیرید و در نهایت، در زمان خود در یادگیری استفاده از اجزای مختلف ESP صرفه جویی کنید. -IDF.

با کار بر روی این پروژه، برنامه نویسی گام به گام در هر درس، مطمئن هستم که با توسعه یک برنامه کاربردی مبتنی بر WiFi قابل توسعه و یکپارچه سازی یک چارچوب ابری با استفاده از ESP-IDF یا هر برنامه کاربردی با استفاده از ESP-IDF، از آنجایی که نحوه ایجاد یک برنامه اقدام در هنگام استفاده از چارچوب توسعه اینترنت اشیاء Espressif - با استفاده از اسناد Espressif، جستجوی مرجع API و توابع مربوطه، و اعمال آنچه که برای دستیابی به اهدافتان منطقی است، آشکار خواهد شد.

علاوه بر این، در این دوره ما روی تئوری تمرکز نخواهیم کرد زیرا این یک دوره برنامه نویسی کاربردی کاربردی است که شما با انجام آن یاد می گیرید. با این حال، من به طور خلاصه اطلاعات پس زمینه ای در مورد رابط برنامه نویسی برنامه ESP-IDF که برای هر بخش اعمال می شود و یک مرور مختصر از الزامات برنامه برای هر بخش ارائه خواهم کرد. این مرورهای کلی آنچه را که انجام خواهد شد و نحوه انجام آن با استفاده از ESP-IDF را شرح می‌دهد.

در نهایت، من تصمیم گرفتم این پروژه را با استفاده از پلاگین ESP-IDF Eclipse (یا Espressif IDE) توسعه دهم که برای Windows، MacOS و Linux در دسترس است و یک نصب همه‌جانبه شامل Eclipse IDE ارائه می‌کند. و تمام پیش نیازهای مورد نیاز برای توسعه ESP32؛ ما را قادر می سازد برنامه نویسی، فلش کردن و نظارت بر ESP32 را مستقیماً پس از نصب شروع کنیم. فرآیند راه اندازی بسیار آسان و کارآمد است، به خصوص برای کاربران ویندوز...

سایر نکات قابل توجه:

سبک برنامه نویسی مدولار استفاده شده است.

از هر دو هسته ESP32 استفاده کنید و کارها را با استفاده از xTaskCreatePinnedToCore ایجاد کنید.

از صف های پیام FreeRTOS برای ارتباط بین وظیفه استفاده کنید.

و، سمافور باینری FreeRTOS برای سیگنال دهی از روال سرویس وقفه (ISR).

دستگاه حالت در برنامه WiFi امکان رشد و سفارشی سازی آینده را فراهم می کند.

از فضای ذخیره‌سازی غیر فرار برای ذخیره و بارگیری اطلاعات کاربری WiFi برای اتصال ESP32 استفاده کنید.

یک گردش کار کارآمد برای توسعه سرور HTTP و صفحه وب بیاموزید.

با ارسال فایل به‌روزرسانی از طریق یک صفحه وب به ESP32، نحوه پیاده‌سازی به‌روزرسانی میان‌افزار OTA (از طریق هوا) را از طریق WLAN بیاموزید.

با نحوه ادغام یک چارچوب ابری آشنا شوید - ما چارچوب ESP AWS IoT را برای فعال کردن ارتباط با AWS IoT Core یکپارچه خواهیم کرد.

با نحوه انتشار داده‌ها (مانند دما، رطوبت و WiFi RSSI) از ESP32 به AWS IoT با استفاده از پروتکل MQTT آشنا شوید.

با نحوه اشتراک داده‌های انتشار در داشبورد AWS و از آن آشنا شوید.

با نحوه ادغام یک کتابخانه حسگر اجزای ESP-IDF آشنا شوید.

سخت افزار:

- ESP32 DevKit

- LED و مقاومت RGB

- سنسور DHT22 یا هر حسگر(های) دیگری از کتابخانه سنسورهای اجزای ESP-IDF

- سیم های جامپر

- تخته نان

نرم افزار:

- ESP-IDF Eclipse (Espressif IDE)

ما از Google Chrome برای آزمایش عملکرد صفحه وب استفاده خواهیم کرد