Exibir código-fonte para Node-RED Laboratorios: Firmata, Serial e Ethernet

=Node-RED: Laboratórios com comunicação Firmata, Serial e Ethernet=

==Node-RED e Arduino com protocolo Firmata==

Referência:  <ref>https://nodered.org/docs/faq/interacting-with-arduino</ref>.
Para interação com '''Arduíno''' utilizando o protocolo '''Firmata''', o '''módulo''' correspondente deve ser instalado no '''Node-RED''': 
 '''node-red-node-arduino'''

O '''Node-RED''' se comunica com o '''Arduíno''' através da '''serial USB''' utilizando o protocolo '''Firmata'''. Para tal a '''biblioteca''' '''Firmata''' deve ser instalada no '''Arduíno''' e deve ser carregado o ''sketch'' '''StandardFirmata'''.

;Capacidades: O Arduíno suporta os seguintes modos de operação:
*Entradas e saídas digitais: Valores 0 ou 1
*Entradas analógicas: Valores 0 a 1023
*Saídas PWM (analógicas): Valores 0 a 255
*Saídas servo: 0 a 180

No '''Node-RED''' os nós '''arduino in''' e '''arduino out''' permitem interação com um '''Arduíno''' conectado a serial e rodando o sketch StandardFirmata.

;arduino in: Permite selecionar '''entradas digitais ou analógicas'''. Os '''valores''' são lidos em '''msg.payload''' e o '''número do pino''' como '''msg.topic'''.

:Quando uma entrada do Arduíno é modificada o Node-RED é imediatamente notificado. 
:*Este processo '''funciona bem''' para as '''entradas digitais'''. 
:*Para as '''entradas analógicas''' podem ser obtidos muitos valores, os quais devem ser manuseados. Por exemplo, pode-se usar um '''atraso''' para ajustar um tempo de amostragem e descartar valores intermediários. Outra opção é utilizar um nó '''rbe''' (''Report by Exception node'') e configurar para reportar mudanças somente a partir de um dado montante de variação.

;arduino out: Permite selecionar '''saídas digitais''', '''analógicas''' (PWM) ou tipo '''servo'''. Espera '''valores''' numéricos inteiros em '''msg.payload''' para transferir ao Arduíno.

;Programação em blocos no Node-RED

[[Arquivo:NodeRED-ArduinoFirmata.png|800px]]

==Node-RED e Arduino com comunicação serial==

Para interação '''serial''' com '''Arduíno''' o '''módulo''' correspondente deve ser instalado no '''Node-RED''':
 '''node-red-node-serialport-wildcard'''

Como exemplo foi utilizado um '''Arduino UNO''' ao qual foram acoplados um '''led''' para controle e um '''sensor de temperatura''' DHT22. A comunicação entre o Arduíno e o Node-RED é realizada via comunicação serial, com o Arduíno enviando periodicamente os dados de temperatura e umidade e esperando comandos para o led.

===Código fonte Arduino===
O '''código''' Arduino abaixo descreve o cenário da aplicação.
:Código para DHT22 adaptado do exemplo <ref>https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library/blob/master/examples/DHTtester/DHTtester.ino</ref>.

<syntaxhighlight lang="c">
/*         
 Comunicação com Arduino via serial com NodeRED 
 Transmite: Medida de temperatura e umidade (DHT22)
 Rebebe: Comandos para acionamento de led
*/

#include "DHT.h"
#define DHTPIN 2     // Digital pin connected to the DHT sensor
#define DHTTYPE DHT22   // DHT 22  (AM2302), AM2321
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

const int ledPin = 13; // the pin that the LED is attached to
int incomingByte;      // a variable to read incoming serial data into

unsigned long lastMsg;

void setup() {
  Serial.begin(57600);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  dht.begin();

}

void loop() {
  //Verifica se há dados chegando na porta serial para controle do led
  if (Serial.available() > 0) {
    incomingByte = Serial.read();
    if (incomingByte == 'H') {
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
    }
    if (incomingByte == 'L') {
      digitalWrite(ledPin, LOW);
    }
  }
  //A cada 2s realiza leitura do sensor DHT22 e imprime dados na serial
  unsigned long now = millis();
  if (now - lastMsg > 2000) {
    lastMsg = now;
    //Lê sensor DHT22
    float h = dht.readHumidity();
    float t = dht.readTemperature();
    if (isnan(h) || isnan(t)) { //isnan (is not a number) retorna 1 se não for um número
      Serial.println(F("Failed to read from DHT sensor!"));
      return;
      }
    //Dados de umidade e temperatura são impressos separados por ","
    Serial.print(h);
    Serial.print(F(","));
    Serial.print(t);
    } 
}
</syntaxhighlight>

===Programação em Blocos no Node-RED===

[[Arquivo:NodeRED-serial.png|600px]]

Os dados de '''umidade''' e '''temperatura''' recebidos pela '''entrada serial''' são separados na forma de vetor pelo nó '''split''', convertidos para números pelo nó '''to number''' e  separados em duas saídas pelo nó '''switch'''.

Os comandos para '''acionamento do led''' enviam pela serial os caracteres H ou L.

====Código JSON====
Este código pode ser utilizado para '''importar''' (import) no NodeRED.
<syntaxhighlight lang="JSON">
[{"id":"fee37637.72233","type":"tab","label":"Arduino Serial","disabled":false,"info":""},{"id":"b97eb549.0db798","type":"serial in","z":"fee37637.72233","name":"Arduino","serial":"86e325ae.59b348","x":110,"y":180,"wires":[["2e5a2d9e.4453da"]]},{"id":"2e5a2d9e.4453da","type":"split","z":"fee37637.72233","name":"","splt":",","spltType":"str","arraySplt":1,"arraySpltType":"len","stream":false,"addname":"","x":230,"y":180,"wires":[["2aa8df93.3ec588"]]},{"id":"2aa8df93.3ec588","type":"change","z":"fee37637.72233","name":"to number","rules":[{"t":"set","p":"payload","pt":"msg","to":"$number(msg.payload)\t","tot":"jsonata"}],"action":"","property":"","from":"","to":"","reg":false,"x":360,"y":180,"wires":[["db260146.9d974"]]},{"id":"db260146.9d974","type":"switch","z":"fee37637.72233","name":"","property":"parts.index","propertyType":"msg","rules":[{"t":"eq","v":"0","vt":"str"},{"t":"eq","v":"1","vt":"str"}],"checkall":"true","repair":false,"outputs":2,"x":490,"y":180,"wires":[["c5f75e6a.a0479"],["63c6807d.fec12"]]},{"id":"c5f75e6a.a0479","type":"debug","z":"fee37637.72233","name":"Umidade","active":true,"tosidebar":true,"console":false,"tostatus":true,"complete":"payload","targetType":"msg","x":660,"y":140,"wires":[]},{"id":"63c6807d.fec12","type":"debug","z":"fee37637.72233","name":"Temperatura","active":true,"tosidebar":true,"console":false,"tostatus":true,"complete":"payload","targetType":"msg","x":670,"y":220,"wires":[]},{"id":"64cc4feb.1aeaf8","type":"inject","z":"fee37637.72233","name":"Arduino led:OFF","topic":"","payload":"L","payloadType":"str","repeat":"","crontab":"","once":false,"onceDelay":0.1,"x":140,"y":320,"wires":[["cfab411b.d58238"]]},{"id":"9ead2dbb.fc5f88","type":"inject","z":"fee37637.72233","name":"Arduino led:ON","topic":"","payload":"H","payloadType":"str","repeat":"","crontab":"","once":false,"onceDelay":0.1,"x":140,"y":380,"wires":[["cfab411b.d58238"]]},{"id":"cfab411b.d58238","type":"serial out","z":"fee37637.72233","name":"Arduino led","serial":"86e325ae.59b348","x":400,"y":360,"wires":[]},{"id":"86e325ae.59b348","type":"serial-port","z":"","serialport":"/dev/ttyACM0","serialbaud":"57600","databits":"8","parity":"none","stopbits":"1","waitfor":"","dtr":"none","rts":"none","cts":"none","dsr":"none","newline":"500","bin":"false","out":"interbyte","addchar":"","responsetimeout":"10000"}]
</syntaxhighlight>

==Node-RED e Arduino com comunicação Ethernet==

O Node-RED pode interagir com um '''Arduíno''' com ''shield'' '''Ethernet''' utilizando funções que permitem trabalhar com protocolos da pilha TCP/IP, como o '''HTTP'''.

Como exemplo foi utilizado um '''Arduino UNO''', rodando o exemplo '''WebServer''' da biblioteca '''Ethernet'''. Para ilustração foi utilizado um '''sensor de temperatura''' (LM35) conectado a uma entrada analógica do Arduíno. 

A comunicação entre o Node-RED e o Arduíno é realizada através de uma '''requisição HTTP''' enviada periodicamente. Os dados recebidos de temperatura são mostrados na janela de ''Debug''.

[[Arquivo:NodeRED-Ethernet.png|600px]]

No fluxo de programa utilizado no Node-RED , além da '''requisição HTTP''', é utilizado um nó do tipo <code>html</code> para extrair dados do '''código HTML''' recebido, no caso a temperatura medida no sensor. Como a mensagem com o valor da temperatura é um <code>string</code>, a mesma foi convertida para número com o nó <code>change</code>.

====Código JSON====
Este código pode ser utilizado para '''importar''' (import) no NodeRED.
<syntaxhighlight lang="JSON">
[{"id":"e32a26c8.647428","type":"tab","label":"HTTP Request","disabled":false,"info":""},{"id":"65d95c5b.73b244","type":"inject","z":"e32a26c8.647428","name":"","props":[{"p":"payload"},{"p":"topic","vt":"str"}],"repeat":"5","crontab":"","once":false,"onceDelay":"5","topic":"","payload":"","payloadType":"str","x":90,"y":40,"wires":[["7caf9c00.2decc4"]]},{"id":"9a56605e.6d442","type":"debug","z":"e32a26c8.647428","name":"","active":true,"tosidebar":true,"console":false,"tostatus":false,"complete":"payload","targetType":"msg","statusVal":"","statusType":"auto","x":550,"y":360,"wires":[]},{"id":"7caf9c00.2decc4","type":"http request","z":"e32a26c8.647428","name":"","method":"GET","ret":"txt","paytoqs":"ignore","url":"192.168.1.50","tls":"","persist":false,"proxy":"","authType":"","x":170,"y":120,"wires":[["f2d75c50.60cbb"]]},{"id":"f2d75c50.60cbb","type":"html","z":"e32a26c8.647428","name":"","property":"payload","outproperty":"payload","tag":"html","ret":"html","as":"multi","x":290,"y":180,"wires":[["51500381.9020bc"]]},{"id":"51500381.9020bc","type":"change","z":"e32a26c8.647428","name":"to number","rules":[{"t":"set","p":"payload","pt":"msg","to":"$number(msg.payload)","tot":"jsonata"}],"action":"","property":"","from":"","to":"","reg":false,"x":380,"y":280,"wires":[["9a56605e.6d442","34aa0b43.eee4f4"]]},{"id":"34aa0b43.eee4f4","type":"ui_gauge","z":"e32a26c8.647428","name":"","group":"fd7f12fc.84992","order":0,"width":0,"height":0,"gtype":"gage","title":"Temperatura","label":"units","format":"{{value}}","min":0,"max":"100","colors":["#00b500","#e6e600","#ca3838"],"seg1":"","seg2":"","className":"","x":470,"y":420,"wires":[]},{"id":"fd7f12fc.84992","type":"ui_group","name":"WebServer","tab":"44879675.6029a8","order":1,"disp":true,"width":"6","collapse":false,"className":""},{"id":"44879675.6029a8","type":"ui_tab","name":"Home","icon":"dashboard","disabled":false,"hidden":false}]
</syntaxhighlight>

==''Dashboard'' para o Node-RED==

O '''Node-RED''' também permite construir '''painéis de controle''', ou '''''dashboards''''', para monitorar e controlar aplicações de Internet das Coisas. 

Para isto, deve ser instalado o módulo:
 node-red-dashboard 

No exemplo foi utilizado o nó <code>gauge</code> (medidor) para mostrar a temperatura em um medidor com ponteiro.

Para acessar a '''''dashboard''''', utilizar a '''URL''':
 localhost:1880/ui

[[Arquivo:NodeRED-Dashboard.png|600px]]

===''Dashboard'' em aplicativo móvel===

Além disto, o Node-RED também permite exportar a '''''dashboard''''' para um aplicativo rodando em um dispositivo móvel.

Para isto, deve ser instalado no Node-RED o módulo:
 node-red-contrib-remote

No '''dispositivo móvel''' deve se instalado o aplicativo:
 Remote-RED

Para exportar a ''dashboard'' ao dispositivo móvel deve-se utilizar o nó
 remote access
para gerar o '''QR-code''' que deverá ser lido pelo aplicativo móvel.

==Node-RED e comunicação servidor Web em ESP8266==

O '''Node-RED''' pode interagir com um '''ESP8266''' também utilizando funções que permitem trabalhar com protocolos da pilha TCP/IP, como o '''HTTP'''.

Neste exemplo foi utilizado um '''ESP8266''', rodando o exemplo de '''[[ESP8266: Laboratorios|WebServer]]''' que testamos anteriormente.

Neste exemplo, foi montado no Node-RED um fluxo e ''dashboard'' para interagir com o WebSerever rodando no ESP8266 sem nenhuma modificação.

[[Arquivo:NodeRED_ESP8266_WebServer.png|600px]]

Neste fluxo foram utilizadas várias '''requisições HTTP''' ao '''WebServer'''. Quando um dos botões for pressionado, primeiramente uma requisição HTTP é enviada para verificar o estado dos leds (aceso ou apagado). Se o led estiver apagado (por exemplo), uma nova requisição HTTP é enviada para acender o led. Por fim, uma outra requisição HTTP é enviada para atualizar o estado dos leds no ''Dashboard''.

Para pesquisar no código '''HTML''' foi utilizado o nó <code>html</code> para pesquisar pela tag <code>p</code>, que encapsula informações mostradas na página, como o estado dos leds. Na sequência são utilizados nós <code>switch</code> para extrair o trecho de código que interessa acerca do estado dos leds.

[[Arquivo:NodeRED_ESP8266_Dashboard.png|600px]]

====Código JSON====
Este código pode ser utilizado para '''importar''' (import) no NodeRED.
<syntaxhighlight lang="JSON">
[{"id":"e96ac271.1067a","type":"tab","label":"ESP WebServer","disabled":false,"info":""},{"id":"aab8cf2d.6fcea","type":"http request","z":"e96ac271.1067a","name":"Led Off","method":"GET","ret":"txt","paytoqs":"ignore","url":"192.168.1.18/5/off","tls":"","persist":false,"proxy":"","authType":"","x":560,"y":200,"wires":[["1e89343d.a21dfc"]]},{"id":"851d1b06.c75948","type":"ui_button","z":"e96ac271.1067a","name":"","group":"fd7f12fc.84992","order":3,"width":0,"height":0,"passthru":false,"label":"button Led1","tooltip":"","color":"","bgcolor":"","className":"","icon":"","payload":"","payloadType":"str","topic":"topic","topicType":"msg","x":90,"y":40,"wires":[["fb212db3.7f709"]]},{"id":"ba6ed7e5.f62808","type":"switch","z":"e96ac271.1067a","name":"","property":"payload","propertyType":"msg","rules":[{"t":"eq","v":"GPIO 5 - State on","vt":"str"},{"t":"eq","v":"GPIO 5 - State off","vt":"str"}],"checkall":"true","repair":false,"outputs":2,"x":410,"y":220,"wires":[["aab8cf2d.6fcea"],["34eec61b.83eb4a"]]},{"id":"34eec61b.83eb4a","type":"http request","z":"e96ac271.1067a","name":"Led On","method":"GET","ret":"txt","paytoqs":"ignore","url":"192.168.1.18/5/on","tls":"","persist":false,"proxy":"","authType":"","x":560,"y":240,"wires":[["1e89343d.a21dfc"]]},{"id":"fb212db3.7f709","type":"http request","z":"e96ac271.1067a","name":"","method":"GET","ret":"txt","paytoqs":"ignore","url":"192.168.1.18","tls":"","persist":false,"proxy":"","authType":"","x":170,"y":100,"wires":[["752f276b.235f68"]]},{"id":"3b422db0.6f43b2","type":"switch","z":"e96ac271.1067a","name":"","property":"parts.index","propertyType":"msg","rules":[{"t":"eq","v":"0","vt":"str"}],"checkall":"true","repair":false,"outputs":1,"x":270,"y":220,"wires":[["ba6ed7e5.f62808"]]},{"id":"752f276b.235f68","type":"html","z":"e96ac271.1067a","name":"","property":"payload","outproperty":"payload","tag":"p","ret":"html","as":"multi","x":210,"y":160,"wires":[["3b422db0.6f43b2"]]},{"id":"ae727bc3.0f9498","type":"ui_button","z":"e96ac271.1067a","name":"","group":"fd7f12fc.84992","order":3,"width":0,"height":0,"passthru":false,"label":"button Led2","tooltip":"","color":"","bgcolor":"","className":"","icon":"","payload":"","payloadType":"str","topic":"topic","topicType":"msg","x":90,"y":320,"wires":[["e987cd28.ce07b"]]},{"id":"e987cd28.ce07b","type":"http request","z":"e96ac271.1067a","name":"","method":"GET","ret":"txt","paytoqs":"ignore","url":"192.168.1.18","tls":"","persist":false,"proxy":"","authType":"","x":170,"y":380,"wires":[["7a88bf73.f9ec1"]]},{"id":"2ab529a4.1d0806","type":"switch","z":"e96ac271.1067a","name":"","property":"parts.index","propertyType":"msg","rules":[{"t":"eq","v":"2","vt":"str"}],"checkall":"true","repair":false,"outputs":1,"x":270,"y":500,"wires":[["bd92b9db.a07b58"]]},{"id":"7a88bf73.f9ec1","type":"html","z":"e96ac271.1067a","name":"","property":"payload","outproperty":"payload","tag":"p","ret":"html","as":"multi","x":210,"y":440,"wires":[["2ab529a4.1d0806"]]},{"id":"bd92b9db.a07b58","type":"switch","z":"e96ac271.1067a","name":"","property":"payload","propertyType":"msg","rules":[{"t":"eq","v":"GPIO 4 - State on","vt":"str"},{"t":"eq","v":"GPIO 4 - State off","vt":"str"}],"checkall":"true","repair":false,"outputs":2,"x":410,"y":500,"wires":[["20260dcf.58ab72"],["2f37a565.d7879a"]]},{"id":"20260dcf.58ab72","type":"http request","z":"e96ac271.1067a","name":"Led Off","method":"GET","ret":"txt","paytoqs":"ignore","url":"192.168.1.18/4/off","tls":"","persist":false,"proxy":"","authType":"","x":560,"y":480,"wires":[["1e89343d.a21dfc"]]},{"id":"2f37a565.d7879a","type":"http request","z":"e96ac271.1067a","name":"Led On","method":"GET","ret":"txt","paytoqs":"ignore","url":"192.168.1.18/4/on","tls":"","persist":false,"proxy":"","authType":"","x":560,"y":520,"wires":[["1e89343d.a21dfc"]]},{"id":"1b83799b.4ca0c6","type":"inject","z":"e96ac271.1067a","name":"","props":[{"p":"payload"},{"p":"topic","vt":"str"}],"repeat":"","crontab":"","once":false,"onceDelay":"5","topic":"","payload":"","payloadType":"str","x":590,"y":360,"wires":[["1e89343d.a21dfc"]]},{"id":"1e89343d.a21dfc","type":"http request","z":"e96ac271.1067a","name":"","method":"GET","ret":"txt","paytoqs":"ignore","url":"192.168.1.18","tls":"","persist":false,"proxy":"","authType":"","x":790,"y":360,"wires":[["37d85f02.0de88"]]},{"id":"8c65e113.52f68","type":"debug","z":"e96ac271.1067a","name":"Led 2","active":true,"tosidebar":true,"console":false,"tostatus":false,"complete":"payload","targetType":"msg","statusVal":"","statusType":"auto","x":1090,"y":500,"wires":[]},{"id":"2210322.991dace","type":"debug","z":"e96ac271.1067a","name":"Led 1","active":true,"tosidebar":true,"console":false,"tostatus":false,"complete":"payload","targetType":"msg","statusVal":"","statusType":"auto","x":1090,"y":420,"wires":[]},{"id":"b157f07e.7552e","type":"switch","z":"e96ac271.1067a","name":"","property":"parts.index","propertyType":"msg","rules":[{"t":"eq","v":"0","vt":"str"},{"t":"eq","v":"2","vt":"str"}],"checkall":"true","repair":false,"outputs":2,"x":890,"y":480,"wires":[["2210322.991dace","ddde2cdd.732df"],["8c65e113.52f68","6aa4c80c.efa0e8"]]},{"id":"ddde2cdd.732df","type":"ui_text","z":"e96ac271.1067a","group":"fd7f12fc.84992","order":1,"width":0,"height":0,"name":"","label":"Led 1","format":"{{msg.payload}}","layout":"row-center","className":"","x":1090,"y":460,"wires":[]},{"id":"6aa4c80c.efa0e8","type":"ui_text","z":"e96ac271.1067a","group":"fd7f12fc.84992","order":1,"width":0,"height":0,"name":"","label":"Led 2","format":"{{msg.payload}}","layout":"row-center","className":"","x":1090,"y":540,"wires":[]},{"id":"37d85f02.0de88","type":"html","z":"e96ac271.1067a","name":"","property":"payload","outproperty":"payload","tag":"p","ret":"html","as":"multi","x":830,"y":420,"wires":[["b157f07e.7552e"]]},{"id":"fd7f12fc.84992","type":"ui_group","name":"WebServer","tab":"44879675.6029a8","order":1,"disp":true,"width":"6","collapse":false,"className":""},{"id":"44879675.6029a8","type":"ui_tab","name":"Home","icon":"dashboard","disabled":false,"hidden":false}]
</syntaxhighlight>

==Node-RED e Firebase==

O '''Node-RED''' pode interagir com a '''plataforma de computação em nuvem Firebase''' mantida pela '''Google'''. Para tal o '''módulo''' correspondente deve ser instalado no '''Node-RED''': 
 '''node-red-contrib-firebase'''

'''Dados''' manuseados pelo '''Node-RED''' podem ser salvos no '''Firebase Realtime database''', o qual implementa um '''banco de dados''' '''NoSQL''' que fornece as aplicações clientes atualizações em tempo real (“''realtime''” ''updates'') quando os dados mudam na base de dados. As '''operações básicas''' no '''banco de dados''' são:
*set() - Salva dado em uma referência específica, substituindo o valor anterior.
*push() - Adiciona dado em uma lista de valores.
*once() - Lê dado de uma referência e acompanha qualquer mudança no mesmo.

O nó '''firebase modify''' permite '''modificar''' ou '''adicionar dados''' no banco de dados do '''Firebase'''.

==Node-RED e OpenWheather==

O '''Node-RED''' pode interagir com a plataforma em nuvem '''OpenWeather''', a qual mantem dados '''meteorológicos''' históricos e atuais de diversas localidades do globo terrestre. Para tal o '''módulo''' correspondente deve ser instalado no '''Node-RED''': 
 '''node-red-node-openweathermap'''

Assim, uma aplicação pode correlacionar dados medidos localmente por sensores meteorológicos com dados obtidos através desta plataforma.

==Projeto: NodeRED interagindo com Arduíno ou ESP8266==

Construir uma aplicação com '''NodeRED''' para, através de uma '''dashboard''', monitorar sensores e controlar dispositivos conectados em um '''Arduíno''' e/ou um '''ESP8266'''.

O '''NodeRED''' solicitar atualização da medida de '''sensor de temperatura''' (ou outro) e comandar dois dispositivos conectados ao microcontrolador (como leds) através de botões na  '''dashboard'''.

A troca de dados entre o NodeRED e os microcontroladores pode ser realizada pelo protocolo '''HTTP''' ou '''MQTT'''.

Utilizar recursos para armazenar os dados medidos na plataforma '''Firebase''' e também correlacionar com dados obtidos de outras fontes, como o '''OpenWeather'''.

==Referências==
<references />

==Referências==
<references />

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[[Usuário:Evandro.cantu|Evandro.cantu]] ([[Usuário Discussão:Evandro.cantu|discussão]]) 18h10min de 25 de novembro de 2021 (-03)
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[[Categoria: Computação em Nuvem]] [[Categoria: IoT]]