edirab/homemeteo-esp-01

Проект домашней метеостанции на ESP-01 и Arduino

О проекте:

Устройство раз в 2 секунды собирает данные о

температуре,
влажности воздуха,
влажности почвы и
относительной освещённости в двух точках

Пакет по локальной сети через wifi отправляется MQTT-брокеру mosquitto, развёрнутом на Raspberry Pi 3B. Скрипт mqtt_test.py, который обработывает callback от брокера, накапливает данные, добавляет к ним временную метку и раз в 10 минут производит запись в базу данных.

Раз в сутки производится резервное копирование БД на флешку. За день накапливается ~1,7 Mb

Собранные данные можно проанализировать и определить, например,

частоту полива цветка
изменения температуры и влажности воздуха с временами года,
изменение освещённости в течение дня и в течение года
оценить продолжительность светового дня ( в том числе и во сколько автор ложится спать :) )

Цели проекта:

освоить микроконтроллер ESP 8266 в его проестейшей версии ESP 01
познакомиться с протоколом MQTT
реализовать надёжную двунаправленную связь по UART между микроконтроллерами на основе протокола с подтверждением
углубить познания в отладке cron

Состав репозитория

Скетч meteo.ino для Arduino
Скетч esp_test.ino для ESP-01
Python-скрипт mqtt_test.py
bash-скрипт для резервного копирования
Проект KiCad 6.0:
- схема электическая принципиальная
- примерная компоновка печатной платы
- Bill of materials
фото устройства
описание для настройки автозапуска

Развёртывание ПО

Установить зависимости

sudo apt update && sudo apt upgrade
pip3 install pysqlite3
pip3 install paho-mqtt
pip3 install python-telegram-bot --upgrade
pip3 install matplotlib
sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients
sudo systemctl enable mosquitto.service

Настроить mqtt-брокер

отредактировать системный конфигурационный файл или

sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf
> listener 1883
> allow_anonymous true

скопировать конфигурацию my.conf: sudo cp <path_to_repo/my.conf> /etc/mosquitto/conf.d/

sudo reboot
Проверка конфигурации брокера:

	mosquitto_sub -d -t hello/world
	mosquitto_pub -d -t hello/world -m "Hello from Terminal window 2!"
	mosquitto_sub -t home/#

Настройка автозапуска приложения и резервного копирования

Устанавливаем права и запускаем вручную, чтобы создать первоначальный файл базы данных на флешке.

chmod +x *.sh
./mqtt_backup.sh

Редактируем таблицу cron от имени обычного пользователя. Явно добавляем переменные окружения, т.к. у cron они отличаются

crontab -e

SHELL=/bin/bash
HOME=/home/pi
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/local/games:/usr/games	

@reboot 	 /usr/bin/python3 /home/pi/Documents/mqtt_test.py >> /home/pi/Documents/1.log &
# Каждый день в 15:50
50 15 * * *  /bin/bash  /home/pi/Documents/mqtt_backup.sh

Считываем заново таблицу

sudo service cron reload

Проверка автозапуска

sudo reboot
ps -ax | grep mqtt

Важно при настройке автозапуска по cron

Пути ко всем ресурсам как в crontab, так и внутри скрипта, лучше прописывать абсолютные
Ресурсы, к которым обраются скрипты, должны иметь соотв. права (БД и файл логов доступны для чтения/записи)
Использовать лучше таблицу для обычного пользователя, а не root, в противном случае придётся устанавливать все библиотеки и для root: sudo pip3 install pysqlite3
! Формат записи: # m h dom mon dow command - сначала минуты!
Про переносе файла с windows на linux могут слететь окончания строк: dos2unix <file>
Для отладки пользоваться гайдом отсюда

Процесс разработки

Заметки

Задать пароль и пользователя для брокера mosquitto
Откуда взят mqtt_test.py

Настройка VS Code для работы с Arduino

Установить плагин Arduino
Прописать путь к библиотекам, устанавливаемым через менеджер: corsair2\\Documents\\Arduino\\libraries в arduino.json
Добавить параметр "output": "build" в arduino.json
Логин пароль esp/esp

Bootloader debug messages

При загрузке esp выкидывает в uart отладочную информацию о работе загрузчика. Поделать с этим ничего нельзя, только проигнорировать. Скорость baudrate 74800 bit/s

Для отключения подобного вывода необходимо GPIO 15 (MTDO) притянуть к нулю , но на ESP-01 вывод не разведён

	Posting for someone who still needs help on this topic.
	[Note: I'm using IDFv4.4 dev]

	Step1: got to menuconfig -> component config -> esp system settings -> channel for console output
	Set to - Custom UART
	Come one level behind and you'll find new options: UART peripheral to use for console output
	Set this to UART1
	You may also change the pins for UART0/1 that you are using now, by writing them in "UART Tx in GPIO# " option,
	if you want to use UART0 pins (Tx-GPIO1 & Rx-GPIO3) for other purposes or simply change their respective pins to somewhere more convenient while designing a complex PCB.

	Now, save and quit menuconfig -> flash operation is always done through UART0 (GPIO 1&3) but monitoring can now be done through UART1
	However, on every reset (POWER_ON/SW_RESET/WDT_RESET, etc.) the UART0 pins will output bootloader logs even-though they are supposed to be printed through UART1. For this, I tried setting BOOTLOADER and LOGOUTPUT to NONE in menuconfig, but it only stopped printing the respective logs on UART1 (coz. we had set it that way).

	The real solution is to pulldown GPIO15 so that even those bootup logs at UART0 can be stopped and now you're free to use the GPIO 1&3 for I/O operations.

Единственный вариант - пропустить эти сообщения

Отладка автозапуска

Способы настройки автозапуска

rc.local
init.d
systemd
cron
.bashrc

1. Скрипт dbg_cron.py

1.1 Для отладки запуска в cron по reboot создадим простой скрипт. Просто выводим дату и время в файл

В crontab обычного пользователя добавим @reboot /usr/bin/python3 /home/pi/Documents/dbg_cron.py

Просмотр изменений файла: watch -n 1 tail -1 /tmp/dbg_cron.log sudo tail -n20 -f /var/log/mosquitto/mosquitto.log sudo cp /home/pi/Documents/mymqttclient.service /etc/systemd/system/

=====

cat /var/log/syslog | grep cron cat /var/log/syslog | grep CRON tail -f /var/log/syslog

edirab / homemeteo-esp-01