Projeto de Comunicação MQTT com Arduino GIGA R1 WIFI

Este é um projeto simples que demonstra como usar um Arduino para se comunicar através do protocolo MQTT, publicando mensagens em um tópico específico e subscrevendo a esse tópico para receber mensagens.

Configuração do Ambiente

Requisitos de Hardware

Arduino
Conexão com uma rede Wi-Fi

Requisitos de Software

Arduino IDE
Biblioteca PubSubClient para Arduino
MQTTBox (ou outro cliente MQTT)

Configuração do Código

Lembrando que esse código é o início do projeto

Código no esp8266

#include "ESP8266WiFi.h"
#include <PubSubClient.h>

// Parâmetros de conexão
const char* ssid = "Penelopecharmosa"; // REDE
const char* password = "13275274";     // SENHA

// Broker MQTT
const char *mqtt_broker = "test.mosquitto.org";  // Host do broker
const char *topic = "estevam/teste";            // Tópico a ser subscrito e publicado
const char *mqtt_username = "";                 // Usuário
const char *mqtt_password = "";                 // Senha
const int mqtt_port = 1883;                     // Porta

// Pino do relé
const int relayPin = D1; // Pino do ESP8266 conectado ao relé

// Objetos
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

// Estado do relé
bool relayState = false; // Estado inicial do relé (desligado)

// Protótipos
bool connectMQTT();
void callback(char *topic, byte * payload, unsigned int length);
void toggleRelay(bool newState);

void setup(void)
{
  Serial.begin(9600);

  // Configurar o pino do relé como saída
  pinMode(relayPin, OUTPUT);

  // Desligar o relé inicialmente
  digitalWrite(relayPin, LOW);

  // Conectar à rede Wi-Fi
  WiFi.begin(ssid, password);

  // Aguardar a conexão
  Serial.println();
  Serial.print("Conectando");
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");

  // Enviar IP através da UART
  Serial.println(WiFi.localIP());

  // Conectar ao broker MQTT
  if (connectMQTT()) {
    // Inscrever-se ao tópico para receber comandos
    client.subscribe(topic);
  }
}

void loop() {
  // Verificar se há mensagens recebidas
  client.loop();
}

bool connectMQTT() {
  byte tentativa = 0;
  client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
  client.setCallback(callback);

  do {
    String client_id = "BOBSIEN-";
    client_id += String(WiFi.macAddress());

    if (client.connect(client_id.c_str(), mqtt_username, mqtt_password)) {
      Serial.println("Conexão bem-sucedida:");
      Serial.printf("Cliente %s conectado ao broker\n", client_id.c_str());
      return true;
    } else {
      Serial.print("Falha ao conectar: ");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println();
      Serial.print("Tentativa: ");
      Serial.println(tentativa);
      delay(2000);
    }
    tentativa++;
  } while (!client.connected() && tentativa < 5);

  Serial.println("Não foi possível conectar ao broker MQTT");
  return false;
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Mensagem recebida no tópico: ");
  Serial.println(topic);

  // Converter o payload para uma string
  String message = "";
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    message += (char)payload[i];
  }

  Serial.print("Mensagem: ");
  Serial.println(message);

  // Verificar se a mensagem é para ligar ou desligar o relé
  if (message == "ligar") {
    // Verificar se o relé já está ligado
    if (!relayState) {
      toggleRelay(true); // Ligar o relé
    }
  } else if (message == "desligar") {
    // Verificar se o relé já está desligado
    if (relayState) {
      toggleRelay(false); // Desligar o relé
    }
  }
}

void toggleRelay(bool newState) {
  // Atualizar o estado do relé
  relayState = newState;

  // Atualizar o estado do pino do relé
  digitalWrite(relayPin, newState ? HIGH : LOW);

  // Enviar o estado atual do relé para o tópico MQTT
  client.publish(topic, newState ? "ligado" : "desligado");
}

Código no arduino Giga R1 Wi-Fi

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// Parametros de conexão
const char* ssid = "Penelopecharmosa"; // REDE
const char* password = "13275274";     // SENHA

// MQTT Broker
const char *mqtt_broker = "test.mosquitto.org";  // Host do broker
const char *topic = "estevam/teste";            // Tópico a ser subscrito e publicado
const char *mqtt_username = "";                 // Usuário
const char *mqtt_password = "";                 // Senha
const int mqtt_port = 1883;                     // Porta

// Pino do relé
const int relayPin = 52; // Use o pino correto para o relé

// Variáveis
bool mqttStatus = false;
bool relayState = false; // Estado inicial do relé (desligado)

// Objetos
WiFiClient wifiClient;
PubSubClient client(wifiClient);

// Protótipos
bool connectMQTT();
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length);
void toggleRelay(bool state);

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  // Inicialização da conexão WiFi
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print(".");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("Conectado à rede WiFi!");

  // Inicialização da conexão MQTT
  client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
  client.setCallback(callback);
  mqttStatus = connectMQTT();

  // Configuração do pino do relé
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(relayPin, LOW); // Desliga o relé inicialmente
}

void loop() {
  if (mqttStatus) {
    if (!client.connected()) {
      connectMQTT();
    }
    client.loop();
  }
}

bool connectMQTT() {
  byte tentativa = 0;
  while (!client.connected() && tentativa < 5) {
    if (client.connect("arduinoClient", mqtt_username, mqtt_password)) {
      Serial.println("Conexão bem-sucedida ao broker MQTT!");
      client.subscribe(topic);
      return true;
    }
    else {
      Serial.print("Falha ao conectar: ");
      Serial.println(client.state());
      Serial.print("Tentativa: ");
      Serial.println(tentativa);
      delay(2000);
      tentativa++;
    }
  }
  Serial.println("Não foi possível conectar ao broker MQTT");
  return false;
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Mensagem recebida no tópico: ");
  Serial.println(topic);

  String message = "";
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    message += (char)payload[i];
  }

  Serial.print("Mensagem: ");
  Serial.println(message);

  if (message.equals("ligar")) {
    toggleRelay(true);
  }
  else if (message.equals("desligar")) {
    toggleRelay(false);
  }
}

void toggleRelay(bool state) {
  relayState = state;
  digitalWrite(relayPin, state ? HIGH : LOW);
  client.publish(topic, state ? "ligado" : "desligado");
}

Defina os parâmetros de conexão Wi-Fi e MQTT no código:
- SSID e senha da rede Wi-Fi (ssid e password)
- Endereço do broker MQTT (mqtt_broker)
- Tópico MQTT a ser usado (topic)
- Nome de usuário e senha do broker MQTT, se necessário (mqtt_username e mqtt_password)
- Porta MQTT (geralmente é 1883) (mqtt_port)
Compile e envie o código para o ESP8266 usando a Arduino IDE.

Configurando o Mosquitto e Usando `mosquitto_sub`

Este guia mostrará como configurar e utilizar o Mosquitto, um broker MQTT de código aberto, e como usar a ferramenta mosquitto_sub para se inscrever em um tópico MQTT.

Instalação do Mosquitto

Baixe e instale o Mosquitto de acordo com as instruções disponíveis em mosquitto.org.
Após a instalação, abra a pasta do Mosquitto.

Inicializando o Servidor Mosquitto

Abra um terminal na pasta do Mosquitto.
Inicie o servidor Mosquitto executando o seguinte comando:

mosquitto -c mosquitto.conf

Certifique-se de que o arquivo de configuração mosquitto.conf esteja presente na pasta e configurado conforme necessário.

Utilizando `mosquitto_sub`

Abra um novo terminal na pasta do Mosquitto.
Execute o comando mosquitto_sub para se inscrever em um tópico MQTT:

.\mosquitto_sub.exe -h localhost -t estevam/teste

-h localhost: Especifica o host do broker MQTT (neste caso, localhost).
-t estevam/teste: Especifica o tópico MQTT ao qual você deseja se inscrever.

Substitua estevam/teste pelo tópico MQTT desejado. 3. O mosquitto_sub agora está ouvindo por mensagens publicadas no tópico especificado.

Recebendo Mensagens MQTT

Quando uma mensagem é publicada no tópico estevam/teste, ela será exibida no terminal onde o mosquitto_sub está sendo executado. Você verá as mensagens MQTT conforme elas são recebidas.

Certifique-se de manter o terminal do mosquitto_sub aberto para continuar ouvindo por novas mensagens.

Configuração do MQTTBox

Abra o MQTTBox.
Configure um novo cliente MQTT:
- Nome do Cliente MQTT: Escolha um nome significativo (por exemplo, "Cafeteira IoT").
- Protocolo: MQTT/TCP.
- Nome de usuário e senha, se necessário, de acordo com as configurações do seu broker.
- Host: Endereço do seu broker MQTT (por exemplo, "localhost:1883").

Insira a mensagem a ser publicada:
- Topic to publish: Insira o mesmo tópico que foi definido no código (por exemplo, "estevam/teste").
- Payload: Insira a mensagem que deseja enviar.
Comece a ouvir as mensagens publicadas no tópico.

Execução do Projeto

Inicie o MQTTBox e configure-o conforme descrito acima.
Inicie o mosquitto_sub no terminal para se inscrever no mesmo tópico:

.\mosquitto_sub.exe -h localhost -t estevam/teste

O ESP8266 publicará mensagens no tópico especificado em intervalos regulares, conforme definido no código.
As mensagens publicadas pelo ESP8266 serão exibidas tanto no MQTTBox quanto no mosquitto_sub, demonstrando a comunicação bem-sucedida.

Funcionamento do Código

O código conecta-se à rede Wi-Fi e, em seguida, ao broker MQTT.
Após a conexão bem-sucedida, o código publica mensagens no tópico especificado em intervalos regulares (1 segundo).
Ele também se inscreve no mesmo tópico para receber mensagens, embora no exemplo fornecido não haja nenhuma ação específica quando uma mensagem é recebida.

ligando a cafeteira:

Agora que a conexão foi bem-sucedida e o cliente MQTT está conectado ao broker, você pode usar o MQTTBox ou outro cliente MQTT para enviar mensagens para o tópico "estevam/teste" e controlar o relé, que por sua vez controla a cafeteira elétrica.

Para ligar a cafeteira, você precisa enviar a mensagem "ligar" para o tópico MQTT "estevam/teste". E para desligar, envie a mensagem "desligar" para o mesmo tópico.

Aqui está um resumo do que fazer:

Abra o MQTTBox.
Configure um novo cliente MQTT conforme descrito anteriormente.
No campo "Topic to publish", insira "estevam/teste".
No campo "Payload", insira "ligar" (para ligar a cafeteira) ou "desligar" (para desligar a cafeteira).
Clique no botão "Publish" para enviar a mensagem.

Após o envio da mensagem, o ESP8266 irá recebê-la e, dependendo do conteúdo (ligar ou desligar), irá controlar o relé que, por sua vez, irá ligar ou desligar a cafeteira elétrica.

Certifique-se de que a cafeteira está conectada ao relé e que você está operando com segurança, evitando qualquer risco de choque elétrico.

Testar no client do navegador

https://testclient-cloud.mqtt.cool/

Utilizando um Broker Cloud:

Site: https://www.emqx.com/en/mqtt/public-mqtt5-broker

http://www.emqx.io/online-mqtt-client#/recent_connections/31923e3f-de96-490a-bd1d-74450aeeea11

A forma de conexão com dados no Broker são os mesmos, só muda os dados
Name: Cafeteira IoT
Client ID: mqttx_d544c2bf
Host: ws:// broker.emqx.io
Port: 8083
Path: /mqtt
Username: estevam
Password: user
topic: grupo5/cafeteira
QoS: 0 At most once
Mas se for fazer localmente com o software do emqx, o código abaixo é uma boa implementação

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// Parametros de conexão
const char* ssid = "Penelopecharmosa"; // REDE
const char* password = "13275274";     // SENHA

// MQTT Broker
const char *mqtt_broker = "test.mosquitto.org";  // Host do broker
const char *topic = "grupo5/cafeteira";            // Tópico a ser subscrito e publicado
const char *mqtt_username = "";                 // Usuário
const char *mqtt_password = "";                 // Senha
const int mqtt_port = 1883;                     // Porta

// Pino do relé
const int relayPin = 52; // Use o pino correto para o relé

// Variáveis
bool mqttStatus = false;
bool relayState = false; // Estado inicial do relé (desligado)

// Objetos
WiFiClient wifiClient;
PubSubClient client(wifiClient);

// Protótipos
bool connectMQTT();
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length);
void toggleRelay(bool state);

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  // Inicialização da conexão WiFi
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print(".");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("Conectado à rede WiFi!");

  // Inicialização da conexão MQTT
  client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
  client.setCallback(callback);
  mqttStatus = connectMQTT();

  // Configuração do pino do relé
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(relayPin, LOW); // Desliga o relé inicialmente
}

void loop() {
  if (mqttStatus) {
    if (!client.connected()) {
      connectMQTT();
    }
    client.loop();
  }
}

bool connectMQTT() {
  byte tentativa = 0;
  while (!client.connected() && tentativa < 5) {
    if (client.connect("arduinoClient", mqtt_username, mqtt_password)) {
      Serial.println("Conexão bem-sucedida ao broker MQTT!");
      client.subscribe(topic);
      return true;
    }
    else {
      Serial.print("Falha ao conectar: ");
      Serial.println(client.state());
      Serial.print("Tentativa: ");
      Serial.println(tentativa);
      delay(2000);
      tentativa++;
    }
  }
  Serial.println("Não foi possível conectar ao broker MQTT");
  return false;
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Mensagem recebida no tópico: ");
  Serial.println(topic);

  String message = "";
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    message += (char)payload[i];
  }

  Serial.print("Mensagem: ");
  Serial.println(message);

  if (message.equals("ligar")) {
    toggleRelay(false);
  }
  else if (message.equals("desligar")) {
    toggleRelay(true);
  }
}

void toggleRelay(bool state) {
  relayState = state;
  digitalWrite(relayPin, state ? HIGH : LOW);
  client.publish(topic, state ? "ligado" : "desligado");
}

Utilizando agora o MQTT ONE

https://mqtt.one/broker.html

server :b37.mqtt.one
MQTT Port :1883
WebSocket Port :8083
User :2bqsvw6678
Password :0efiqruwxy
Topic :2bqsvw6678/estevam

Código sem usar o MQTT ONE:

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// Parametros de conexão
const char* ssid = "Penelopecharmosa"; // REDE
const char* password = "13275274";     // SENHA

// MQTT Broker
const char *mqtt_broker = "test.mosquitto.org";  // Host do broker
const char *topic = "grupo5/cafeteira";            // Tópico a ser subscrito e publicado
const char *mqtt_username = "";                 // Usuário
const char *mqtt_password = "";                 // Senha
const int mqtt_port = 1883;                     // Porta

Código usando o MQTT ONE:

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// Parametros de conexão
const char* ssid = "Penelopecharmosa"; // REDE
const char* password = "13275274";     // SENHA

// MQTT Broker
const char *mqtt_broker = "b37.mqtt.one";  // Host do broker
const char *topic = "2bqsvw6678/estevam";            // Tópico a ser subscrito e publicado
const char *mqtt_username = "2bqsvw6678";                 // Usuário
const char *mqtt_password = "0efiqruwxy";                 // Senha
const int mqtt_port = 1883;                     // Porta

Código completo com o MQTT ONE

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

// Parametros de conexão
const char* ssid = "Penelopecharmosa"; // REDE
const char* password = "13275274";     // SENHA

// MQTT Broker
const char *mqtt_broker = "b37.mqtt.one";  // Host do broker
const char *topic = "2bqsvw6678/";            // Tópico a ser subscrito e publicado
const char *mqtt_username = "2bqsvw6678";                 // Usuário
const char *mqtt_password = "0efiqruwxy";                 // Senha
const int mqtt_port = 1883;                     // Porta

// Pino do relé
const int relayPin = 52; // Use o pino correto para o relé

// Variáveis
bool mqttStatus = false;
bool relayState = false; // Estado inicial do relé (desligado)

// Objetos
WiFiClient wifiClient;
PubSubClient client(wifiClient);

// Protótipos
bool connectMQTT();
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length);
void toggleRelay(bool state);

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  // Inicialização da conexão WiFi
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print(".");
    delay(1000);
  }
  Serial.println("Conectado à rede WiFi!");

  // Inicialização da conexão MQTT
  client.setServer(mqtt_broker, mqtt_port);
  client.setCallback(callback);
  mqttStatus = connectMQTT();

  // Configuração do pino do relé
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(relayPin, LOW); // Desliga o relé inicialmente
}

void loop() {
  if (mqttStatus) {
    if (!client.connected()) {
      connectMQTT();
    }
    client.loop();
  }
}

bool connectMQTT() {
  byte tentativa = 0;
  while (!client.connected() && tentativa < 5) {
    if (client.connect("arduinoClient", mqtt_username, mqtt_password)) {
      Serial.println("Conexão bem-sucedida ao broker MQTT!");
      client.subscribe(topic);
      return true;
    }
    else {
      Serial.print("Falha ao conectar: ");
      Serial.println(client.state());
      Serial.print("Tentativa: ");
      Serial.println(tentativa);
      delay(2000);
      tentativa++;
    }
  }
  Serial.println("Não foi possível conectar ao broker MQTT");
  return false;
}

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Mensagem recebida no tópico: ");
  Serial.println(topic);

  String message = "";
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    message += (char)payload[i];
  }

  Serial.print("Mensagem: ");
  Serial.println(message);

  if (message.equals("ligar")) {
    toggleRelay(false);
  }
  else if (message.equals("desligar")) {
    toggleRelay(true);
  }
}

void toggleRelay(bool state) {
  relayState = state;
  digitalWrite(relayPin, state ? HIGH : LOW);
  client.publish(topic, state ? "ligado" : "desligado");
}

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Utilizando `mosquitto_sub`

Recebendo Mensagens MQTT

Configuração do MQTTBox

Execução do Projeto

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