Macademia'nın robotik ve mühendislik programı · ücretsiz seviye tespiti ve kişisel öğrenme yolu

Büyükler için · 16+ · mesleki

ESP32 ile Nesnelerin İnterneti

Bir ESP32'yi Wi-Fi'ye bağla, sensör verisini MQTT ile buluta gönder, uzaktan röle ve servo sür, canlı pano kur, pille aylarca çalıştır ve güvenli hâle getir. Broker, cihazlar ve bağlantı kaybı tarayıcıda benzetilir; aynı kod Wokwi'de ve gerçek kartta çalışır.

Ünite
10
Simülasyon
14
Saat
40
Hedef kitle
16 yaş ve üstü; meslek lisesi, ön lisans ve üniversite öğrencileri, elektronik ve yazılım alanında çalışanlar.
Süre
10 hafta, haftada yaklaşık 4 saat (toplam 40 saat: 30 saat ünite + 10 saat bitirme projesi).
Ön koşul
Arduino ile temel deneyim (pinMode, digitalWrite, Serial) ya da temel Python. Devre laboratuvarındaki DHT22 ve BME280 kitleri yeterli; gerçek ESP32 isteğe bağlı.

Üniteleri ve bitirme projesini tamamlayanlar Macademia katılım belgesi alır.

1. üniteyle başlaTüm simülasyonlarBitirme projesi

Kazanımlar

  • ESP32 ile Arduino Uno'yu karşılaştırmak, pin kısıtlarına uyan bir bağlantı planı çıkarmak
  • Kopmalara dayanıklı, bloklamayan Wi-Fi bağlantısı ve üstel geri çekilme yazmak
  • ESP32 üzerinde doğru durum kodları döndüren küçük bir REST API ve JSON gövdesi tasarlamak
  • MQTT konu ağacı tasarlamak; joker, QoS, kalıcı mesaj ve son vasiyeti doğru yerde kullanmak
  • Sensör verisini verimli bir yükle buluta göndermek, uzaktan eyleyiciyi idempotent komutlarla sürmek
  • Derin uyku ile pil ömrünü hesaplamak, OTA güncellemesini geri dönüşlü kurgulamak
  • TLS, cihaz başına kimlik bilgisi ve ACL ile bir IoT sistemini güvenli hâle getirmek; BLE temellerini açıklamak
  • Kural motorlu bir akıllı sera sistemini gereksinim, mimari, test ve demo ile teslim etmek

Üniteler

ÜniteKonuSimülasyonlar
1ESP32'ye giriş: Uno'dan bağlı karta
Çift çekirdek, 3,3 V mantık, Wi-Fi ve BLE: ESP32'yi Uno ile karşılaştır, pinlerinin kurallarını öğren, ilk kodu Arduino ve MicroPython ile yaz.
ESP32 pin planlayıcı
2Wi-Fi: bağlanmak, kopmak, yeniden bağlanmak
İstemci (STA) ve erişim noktası (AP) kipleri, WiFi.status() durumları, olaylar, RSSI ve üstel geri çekilmeyle bloklamayan yeniden bağlanma.
Wi-Fi bağlantı durumları ve yeniden bağlanma
3HTTP, REST ve JSON: ESP32 bir web sunucusu
Yollar, yöntemler ve durum kodlarıyla ESP32 üzerinde küçük bir REST API: JSON gövde doğrulama, idempotentlik, belirteç ve istemci tarafı.
REST oyun alanı: ESP32 web sunucusu
4MQTT temelleri: broker, konular ve jokerler
Yayımla-abone ol modeli, broker, istemci kimliği, konu tasarımı, + ve # jokerleri, $SYS ve PubSubClient ile umqtt.simple.
Tarayıcıda MQTT broker'ı, 3B akıllı sera: cihazlar, broker ve MQTT paketleri
5MQTT güvenilirliği: QoS, kalıcı mesaj, son vasiyet
QoS 0/1/2 el sıkışmaları ve yinelenen teslim, kalıcı (retained) mesaj, son vasiyet ve doğum mesajı, keepalive ve kalıcı oturum.
QoS 0, 1, 2: kayıplı bağlantıda teslim, Tarayıcıda MQTT broker'ı
6Sensörden buluta: okuma, yük biçimi ve trafik
DHT11, DHT22 ve BME280'i doğru hızda oku; JSON, CSV ya da ikili yükle gönder, "değişince bildir" ile trafiği azalt.
Sensörden buluta: yük ve trafik hesabı
7Uzaktan eyleyiciler ve canlı pano
Röle, MOSFET ve servoyu MQTT ile güvenle sür: idempotent komut, komut kimliği, cihaz gölgesi; telemetriyi canlı panoda çiz.
Uzaktan eyleyici: idempotent komut ve cihaz gölgesi, Canlı pano: halka tampon, seyreltme, uyarı
8Güç, derin uyku ve kablosuz güncelleme (OTA)
Pil ömrünü ortalama akımla hesapla, derin uyku ve RTC belleğiyle aylarca çalış; A/B bölümlü OTA ile sahadaki cihazı güvenle güncelle.
Güç bütçesi: derin uyku ve pil ömrü, OTA güncelleme: A/B bölümleri ve geri dönüş
9IoT güvenliği ve Bluetooth Low Energy
TLS, cihaz başına kimlik, depoya girmeyen sırlar ve MQTT ACL ile cihazı koru; BLE'nin GATT modelini ve reklam aralığının pil ömrüne etkisini öğren.
IoT güvenlik denetimi ve MQTT ACL, BLE: GATT hizmetleri ve reklam aralığı
10Akıllı ev ve akıllı sera: kural motoru ve sistem mimarisi
EĞER … İSE … kurallarıyla seranın pencere, fan, ısıtıcı ve sulamasını yönet; histerezis, BEKLE ve çevrim dışı güvenli varsayılanlarla bitirme projesinin mimarisini kur.
Akıllı sera: kural motoru, 3B akıllı sera: cihazlar, broker ve MQTT paketleri

Bitirme projesi

İki ESP32 düğümü, bir MQTT broker'ı, kural motoru ve canlı pano: sıcaklık, nem, ışık ve toprak nemine göre pencere, fan, ısıtıcı ve sulamayı yöneten, bağlantı koptuğunda güvenli kalan bir sistem.

Proje ve teslimler

İlgili

Esc
  • PanelAna sayfaSayfa
  • ModüllerTüm modüllerSayfa
  • ParçalarParça ansiklopedisiSayfa
  • Mühendislik yoluBüyükler için robotik: 128 parça, 7 seviyeSayfa
  • Robotik dersi (ESOF 323)Üniversite robotik dersi, 14 haftaSayfa
  • Drone dersiBüyükler için: parça, simülasyon, yazılım; 10 üniteSayfa
  • Blok atölyesiSerbest blok programlamaAraç
  • Devre laboratuvarıSanal Arduino ve devreAraç
  • Robot arenasıSanal robot sürüşüAraç
  • OyunlarBloklarla 8 öğretici oyunAraç
  • Mikro Kart atölyesiSanal LED kartı bloklarla programlaAraç
  • Robot atölyesiMikro Kart'ı robota tak, bloklarla görev yapAraç