Este curso tiene el objetivo de ayudar a los desarrolladores a integrar un dispositivo IoT en la plataforma FIWARE. En este caso se usará los módulos de FIWARE IoT Agent, que gestionan la comunicación de dispositivos Hardware, así como otra serie de carácterísticas (aprovisionamiento de dispositivos, traducción de protocolo o parámetros etc). En este caso concreto emplearemos el protocolo Ultraligth2.0 tanto en el dispositvo como en el IoT Agent.
La placa de desarrollo empleada será una placa NodeMCU basada en el SoC ESP8266 que, dado su coste, capacidades y su comunidad, lo hace idoneo para este curso.
Para la realiazción del curso es conveniente disponer de los siguientes conocimientos
- C/C++ - Para la programación del microcontrolador
- HTML - Para la interfaz creada por el microcontrolador
- API REST / HTTP - Para la comunicación con el servidor
- Electrónica básica - Para entender los conceptos y posibilidades de la placa
Para la realización del curso se empleará una placa de desarrollo NodeMCU basada en el SoC ESP8266, que incluye un microcontrolador ARM de 32 bits así como la parte de radio WiFi
| Tables | Are |
|---|---|
| RAM | 128KB |
| ROM | 4MB* |
| Número de pines | 13 |
| Alimentación | 3.3V |
*La ROM externa, por lo que depende en concreto de la que tenga instalada la placa de desarrollo. En el caso de la placa NodeMCU es de 4MB.
El módulo dispone de un regulador interno de 5V a 3.3V, por lo que se puede alimentar directamente del USB. En algunos casos es conveniente emplear un adaptador externo de corriente, dado que la corriente que da un PC por el puerto USB se encuentra limitada a 500mA.
También dispone de un conversor de USB a USART a 3.3V, empleado para comunicarnos con el módulo y para cargar el firmware a través del bootloader que dispone.
El objetivo de este WorkShop es integrar un dispositvo físico en la plataforma FIWARE. Para ello haremos uso del protocolo Ultraligth 2.0 y del IoT Agent correspondiente en el lado del servidor.
Los IoT Agents son módulos que adaptan un protocolo concreto, relaccionado no el dispositivo, al protocolo que habla el Context Broker, NGSI
En esta sección repasaremos como instalar y configurar los programas necesarios para desarrollar el curso. Será necesario disponer instalados y correctamente configurado:
- Drivers USB de la placa de desarrollo
- Entorno de desarrollo Arduino y las librerías necesarias
- Postman y la colección de peticiones de este repositorio
Es necesario instalar los drivers para el convertidor de USB a USART a 3.3V incluido en la placa de desarrollo. Este chip es el CP2103 del fabricante SiLabs. Los drivers para los distitnos sistemas operativos se pueden descargar desde la página web del fabricante:
https://www.silabs.com/products/development-tools/software/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers
Para identificar que tenemos instalado correctamente los drivers del dispositivo, podremos ver en el informe del sistema (acerca de este mac) el dispositivo USB CP2102 USB to UART Bridge Controller
En las últimas versiones de macOS es necesario habilitar el driver en el panel de control para que se ejecute. Para ello hay que ir a la sección de seguridad y privacidad y permitir la ejecución del software.
Tras descargar y ejecutar el instalador del driver provisto por el fabricante, y tras reiniciar el equipo si fuera necesario, nos debe aparecer algo similar a la siguiente imagen en el administrador de dispositivos
Una vez identificado, habrá que recordar el puerto COM para configurarlo en la aplicación arduino.
Generalmente, las últimas versiones del kernel de linux traen soporte nativo para este dispositivo. En caso contrario, seguir las instrucciones del fabricante para la distribución en concreto.
Antes de nada, es necesario de disponer del IDE de arduino. En caso que no se disponga ya, se puede descargar e instalar desde el siguiente enlace:
https://www.arduino.cc/en/Main/Software
Lo primero que tenemos que añadir al repositorio de placas de desarrollo compatibles el repositorio GitHub donde se encuentra todo el entorno de ESP8266. Para ello, hay que abrir las preferencias y añadir la una nueva URL al gestor de tarjetas tal y como se ve en la siguiente imagen
Añadimos la siguiente URL:
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
Una vez añadida le damos a OK y vamos al gestor de tarjetas (Herramientas -> placa-> Gestor de tarjetas). Allí deberemos buscar la nueva tarjeta o placa que hemos añadido, en este caso, ESP8266. Seleccionamos la versión y le damos a instalar. Esto llevará unos minutos mientra se descargan todas las utilidades y librerías.
Ya sólo nos queda seleccionar la nueva tarjeta, en este caso la placa NodeMCU V1.0 para que el sistema nos detecte la placa.
Además, deberemos configurar el puerto serie que está empleando el sistema. En el caso de Windows, deberemos seleccionar el puerto COM correspondiente (el que aparece en la sección de instalación del driver). En el caso de macOS y Linux, deberemos seleccionar el dispositivo correspondiente con el formato /dev/* (dependiendo del sistema operativo)
Antes de continuar, vamos a instalar unas librerías que van a facilitar el uso de la placa:
WiFiManager.h - https://github.com/tzapu/WiFiManager
ArduinoJson.h - https://github.com/bblanchon/ArduinoJson
Para hacer pruebas con la API de FIWARE será necesario disponer de una herramienta que permita hacer peticiones HTTP e interactuar con esta. En este caso, nosotros recomendamos la herramienta Postman, que permite gestionar las colecciones de peticiones, por lo que será muy sencillo realizar las operaciones necesarias con la colección predefinida que podreis descargar en este mismo repositorio.