3.4 Temperatura-Humedad: Gateway Archivo.ino

1. Instrucciones en Arduino IDE

Para el envío de los mensajes hacia el broker MQTT y Home Assistant se usa un dispositivo configurado como gateway.

Se usa un dispositivo en lugar de un concentrador en la etapa de prototipo considerando los costos involucrados. La próxima tarea es desarrollar el gateway usando un concentrador, cuyo valor es  más alto.

/* Gateway LoRa
  Lora/Wifi/MQTT/Home-Assistant
  Envia información por red Lora/Gateway WiFi
  hacia un broker MQTT y gestionar datos en Home-Assistant
  edelros@espol.edu.ec
  http://blog.espol.edu.ec/edelros/
  
  Referencia: Aaron.Lee www.heltec.cn
  https://github.com/Heltec-Aaron-Lee/WiFi_Kit_series
*/
#include "heltec.h"
#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// DISPOSITIVO LORA Banda ISM en Región 915Mhz
#define BAND  915E6 //433E6,868E6,915E6
// ranges from 6-12,default 7 see API docs
byte spread_factor = 8;

// LoRa Mensaje a enviar por direcciones
String paqueteEnv = "";
byte dir_local   = 0xC1; // Concentrador 1
byte dir_destino = 0xD1; // Dispositivo 1
byte msjContador = 0; // identificador de mensaje
// tiempo entre lecturas
long t_anterior = 0;
int  t_intervalo = 4000;

// LoRa Mensaje Recibido
byte dir_envio = 0xC1; // Concentrador 1
int dir_remite = 0xD0; // Inicia Remitente
String paqueteRcb = "";
byte   paqrcbID = 0;
byte   paqrcbEstado = 0;
  // 0:vacio, 1: nuevo, 2:incompleto
  // 3:otro destinatario, 4:Broadcast

 // Mensajes por Puerto Serial
volatile boolean serial_msj = true;

// WIFI: conexión a Router
char* ssid = "giotirni20";
char* password = "Anera2020@";

// MQTT: Servidor
char* MQTT_IP = "192.168.10.50";
uint16_t MQTT_puerto = 1883;
char* MQTT_usuario = "usuarioprueba";
char* MQTT_contrasena = "usuarioclave";

// MQTT: Dispositivo Sensor
char* MQTT_ID = "LoraGatewayC1";
char MQTT_TOPIC_T[50] = "invernadero/loraD1/temperatura";
char MQTT_TOPIC_H[50] = "invernadero/loraD1/humedad";
char MQTT_TOPIC_V[50] = "invernadero/loraD1/voltaje";
char MQTT_SensorEstado[10] = "OFF";
volatile boolean mqtt_desconectado = true;
// MQTT: Dispositivo Actuador
char* MQTT_COMMAND = "invernadero/loraD1/cambia";
char MQTT_ActuadorEstado[10] = "OFF";
volatile boolean actuador_estado = false;
volatile boolean actuador_bandera = false;
char temperatura[10]  = "00.00";
char humedad[10] = "00.00";
char voltaje[10] = "00.00";

// Clientes WiFi y MQTT
WiFiClient wificlient;
PubSubClient mqttclient(wificlient);

void setup(){
  Heltec.begin(false /*DisplayEnable Enable*/,
    true /*Heltec.Heltec.Heltec.LoRa Disable*/,
    serial_msj /*Serial Enable*/,
    true /*PABOOST Enable*/,
    BAND /*long BAND*/);
  // ranges from 6-12,default 7 see API docs
  LoRa.setSpreadingFactor(spread_factor);
  
  //LoRa.onReceive(cbk);
  LoRa.receive();
  
  // conexión WIFI y MQTT
  inicia_wifi();
  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED){
    inicia_mqtt();
    }
}

void loop(){
  // parametros de recepción
  int rssi_lora = 0;
  int snr_lora = 0;
  
  // Revisa mensajes LoRa entrantes
  int msjRcbLoRa = LoRa.parsePacket();
  if (msjRcbLoRa !=0){
    
    recibirlora(msjRcbLoRa);
    rssi_lora = LoRa.packetRssi();
    snr_lora = LoRa.packetSnr();
       
    if (serial_msj==true){
      Serial.println("remite,msjID,mensaje,estado,Rssi,Snr");
      Serial.print(String(dir_remite, HEX)); Serial.print(",");
      Serial.print(paqrcbID); Serial.print(",");
      Serial.print(paqueteRcb); Serial.print(",");
      Serial.print(paqrcbEstado); Serial.print(",");
      Serial.print(rssi_lora); Serial.print(",");
      Serial.println(snr_lora);
    }
    yield(); // procesa wifi
    
    // LED parpadea Rebibido Lora
    digitalWrite(LED, HIGH); delay(50);
    digitalWrite(LED, LOW); delay(50);
    digitalWrite(LED, HIGH); delay(50);
    digitalWrite(LED, LOW);
    yield(); // procesa wifi
    delay(100);
  }

  // Procesa a MQTT mensaje completo
  if (msjRcbLoRa !=0 && paqrcbEstado == 1){
    // Separa parámetros
    String t = paqueteRcb.substring(1,6);
    String h = paqueteRcb.substring(8,10);
    String v = paqueteRcb.substring(12);
    
    // procesa tópico MQTT
    
    // añade dispositivo
    String topico = "invernadero/lora";
    String remite = String(dir_remite, HEX);
    remite.toUpperCase();
    topico = topico + remite;
    
    // procesa topico
    String topicot = topico + "/temperatura";
    String topicoh = topico + "/humedad";
    String topicov = topico + "/voltaje";
    topicot.toCharArray(MQTT_TOPIC_T,topicot.length()+1);
    topicoh.toCharArray(MQTT_TOPIC_H,topicoh.length()+1);
    topicov.toCharArray(MQTT_TOPIC_V,topicov.length()+1);

    t.toCharArray(temperatura,t.length()+1);
    h.toCharArray(humedad,h.length()+1);
    v.toCharArray(voltaje,v.length()+1);
    Serial.println(topicov);

    
   publica_estado();
  }
  yield(); // procesa wifi
  delay(20);

  // reenviar a dispositivo
  if (actuador_bandera == true){
    msjContador = msjContador +1;
    enviarlora(dir_destino, dir_local, 
               msjContador, paqueteEnv);
    actuador_bandera = false;
  }
  yield(); // procesa wifi
  delay(20);
  
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED){
    inicia_wifi();
  }else{
    if (mqttclient.connected()==false){
      mqtt_desconectado = true;
      inicia_mqtt(); // reintento
    }
    if (mqttclient.connected()==true){
      if (mqtt_desconectado==true){
        publica_estado();
        mqtt_desconectado=false;
      }
      mqttclient.loop();
    }
  }
  yield(); // procesa wifi
}


void enviarlora(byte destino, byte remite,
                byte paqueteID, String paquete){
  // espera que el radio esté listo
  // para enviar un paquete
  while(LoRa.beginPacket() == 0){
    if (serial_msj==true){
      Serial.println("Esperando radio disponible...");
    }
    yield(); // procesa wifi
    delay(100);
  }
  // envio del mensaje LoRa
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.write(destino);
  LoRa.write(remite);
  LoRa.write(paqueteID);
  LoRa.write(paquete.length());
  LoRa.print(paquete);
  LoRa.endPacket();
}

void recibirlora(int tamano){
  if (tamano == 0){ 
    paqrcbEstado = 0; //vacio
    return;
  }
    
  // lectura de paquete
  paqueteRcb = "";
  dir_envio = LoRa.read();
  dir_remite  = LoRa.read();
  paqrcbID = LoRa.read();
  byte paqrcbTamano = LoRa.read();
  while(LoRa.available()){
    paqueteRcb += (char)LoRa.read();
  }
  
  if (paqrcbTamano != paqueteRcb.length()){
    paqrcbEstado = 2; // Tamaño incompleto
    return;
  }
  if (dir_envio != dir_local){
    paqrcbEstado = 3; // otro destino
    return;
  }
  if (dir_envio == 0xFF) {
    paqrcbEstado = 4; // Broadcast
    return;
  }
  paqrcbEstado = 1;  // mensaje Nuevo
}

void inicia_mqtt(void){
  int intentosmqtt = 5;
  int cuentamqtt = 0;
  
  if (serial_msj){
    Serial.print(" MQTT Conectando a ");
    Serial.println(MQTT_IP);
    }

  mqttclient.setServer(MQTT_IP, MQTT_puerto);
  mqttclient.connect(MQTT_ID, MQTT_usuario, MQTT_contrasena);
  mqttclient.setCallback(recibirmqtt);
  
  while (!mqttclient.connected() && (cuentamqtt<=intentosmqtt)){
    if (serial_msj){
      Serial.print(".");
    }
    cuentamqtt = cuentamqtt + 1;
    // LED Monitor parpadeo MQTT
    digitalWrite(LED, HIGH); delay(200);
    digitalWrite(LED, LOW); delay(200);
  }
  if (mqttclient.connected()){
      publica_estado();
  }
  if (serial_msj){
    //Fin de "...."
    Serial.println();
    Serial.print(" MQTT Conectado: ");
    Serial.print(mqttclient.connected());
    Serial.print("\t MQTT Estado: ");
    Serial.println(mqttclient.state());
  }
}

void publica_estado() { 

  if (mqttclient.connected()==true){
    mqttclient.publish(MQTT_TOPIC_T,temperatura,true);
    mqttclient.publish(MQTT_TOPIC_H,humedad,true);
    mqttclient.publish(MQTT_TOPIC_V,voltaje,true);
    mqttclient.subscribe(MQTT_COMMAND);
  }else{
    mqtt_desconectado = true;
  }
}

// llega mensaje MQTT, callback mqtt
void recibirmqtt(char* p_topic, byte* p_payload,
                  unsigned int p_length) {
  Serial.println("un mensaje mqtt");
  Serial.println(p_topic);
  // convierte a texto
  String payload;
  for (uint8_t i = 0; i < p_length; i++) {
    payload.concat((char)p_payload[i]);
    }
  // String dispositivo = p_topic[16] + String(p_topic[17]);
  char dispositivo[3] = "D0";
  dispositivo[1]=p_topic[17];
  dir_destino = (int) strtol(dispositivo,NULL,16);
  paqueteEnv = payload;
  actuador_bandera = true;

  if (mqttclient.connected()==true){
    mqttclient.subscribe(MQTT_COMMAND);
  }else{
    mqtt_desconectado = true;
  }
}

void inicia_wifi(void) {
  int intentoswifi = 10;
  int cuentawifi = 0;
  
  if (serial_msj){
    Serial.print(" WiFi Conectando a ");
    Serial.println(ssid);
    }
  
  WiFi.disconnect(true);
  delay(1000);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.setAutoConnect(true);
  WiFi.begin(ssid,password);
  delay(100);
  
  while(WiFi.status() != WL_CONNECTED && 
             cuentawifi < intentoswifi){
    if (serial_msj){
      Serial.print(".");
      }
    cuentawifi = cuentawifi + 1;
    // Parpadeo de Monitor Wifi
    digitalWrite(LED, HIGH);delay(300);
    digitalWrite(LED, LOW);delay(200);
  }
  if (serial_msj){
    // mensaje a serial
    Serial.println();
    if (WiFi.status() == WL_CONNECTED){
      Serial.print(" Estado: ");
      Serial.println(WiFi.status());
      Serial.print(" MAC: ");
      Serial.println(WiFi.macAddress());
      Serial.print(" IP: ");
      Serial.println(WiFi.localIP());
      Serial.print(" RSSI: ");
      Serial.println(WiFi.RSSI());
      Serial.println();
    }
    if (WiFi.status() != WL_CONNECTED){
        WiFi.printDiag(Serial);
        Serial.println();
    }
  }
}