توضیحات

آموزش ساخت برنامه اینترنت اشیا با کیت ESP32

نام دوره : IoT Application Development with the ESP32 Using the ESP-IDF

پیش‌نیاز:

• کیت توسعه ESP32
• سنسور DHT22 در صورت تمایل برای دریافت دما و رطوبت
• ال‌ای‌دی RGB در صورت تمایل برای ایجاد وضعیت‌های رنگی
• سیم جامپر و برد بورد
• آشنایی با زبان برنامه‌نویسی C

توضیحات

توصیف کلی و اطلاعات پس‌زمینه:

در این دوره، ما یک اپلیکیشن کامل مبتنی بر WiFi با استفاده از ESP-IDF (چارچوب توسعه اینترنت اشیا اسپرس‌لیف) توسعه می‌دهیم.

یک کتابخانه از مؤلفه‌ها و سنسورها را یکپارچه می‌کنیم، و ESP32 را برای اتصال به AWS IoT و ارسال/دریافت پیام‌ها از طریق AWS IoT Core با استفاده از پروتکل MQTT پیکربندی خواهیم کرد.

WiFi به طور گسترده‌ای در بسیاری از راه‌حل‌های اینترنت اشیا (IoT) و اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) استفاده می‌شود و اساس اپلیکیشنی است که در این دوره توسعه می‌دهیم و امکان اتصال به فضای ابری AWS IoT (یا هر پلتفرم ابری سازگار دیگری که انتخاب می‌کنید) را فراهم می‌سازد.

ESP32 یک سری از میکروکنترلرهای ارزان‌قیمت و کم‌مصرف SoC (سیستم روی تراشه) با WiFi داخلی و بلوتوث دوحالته است.

ESP-IDF چارچوب رسمی توسعه اینترنت اشیا برای ESP32 است که یک SDK کامل برای توسعه اپلیکیشن‌های عمومی به زبان‌های C و C++ فراهم می‌کند.

در حال حاضر میلیون‌ها دستگاه با ESP-IDF کار می‌کنند و انواع محصولات متصل به شبکه از لامپ‌های ساده تا دستگاه‌های صنعتی با آن ساخته می‌شوند.

ESP-IDF بر پایه FreeRTOS اجرا می‌شود که در سیستم‌های نهفته بسیار محبوب است، بنابراین تکنیک‌ها و دانشی که در این دوره به دست می‌آورید، در سایر پروژه‌های مبتنی بر FreeRTOS نیز کاربرد خواهد داشت.

همچنین هسته FreeRTOS در ESP-IDF برای پشتیبانی از چند هسته‌ای تغییر یافته و ما در این دوره از هر دو هسته ESP32 استفاده خواهیم کرد.

اگر به کار با ESP32 علاقه‌مند هستید و قصد دارید مهارت‌های توسعه نرم‌افزارهای نهفته خود را ارتقا دهید، استفاده مستقیم از ESP-IDF یک انتخاب عالی است.

این چارچوب طراحی مناسبی دارد و پس از شروع کار، پیاده‌سازی ویژگی‌های جدید بسیار راحت خواهد بود.

همچنین هرگونه به‌روزرسانی، رفع باگ یا تغییر در ESP-IDF بلافاصله در دسترس شما خواهد بود، بدون اینکه منتظر پورت شدن به آردوینو باشید.

درباره دوره آموزش ساخت برنامه اینترنت اشیا با کیت ESP32:

برای بسیاری از افراد، بهترین روش یادگیری، انجام یک پروژه واقعی است. به همین دلیل، در این دوره یک اپلیکیشن قدرتمند مبتنی بر WiFi طراحی کرده‌ام که به فضای ابری (AWS IoT) متصل می‌شود تا به‌عنوان ابزار یادگیری استفاده شود — به‌جای نشان دادن مثال‌های کوچک که به‌راحتی می‌توانید در اینترنت پیدا کنید.

هدف این دوره این است که در استفاده از ESP-IDF راحت شوید، از کدهای اپلیکیشن دید بگیرید، الهام بگیرید برای پروژه‌های خودتان، و در نهایت در زمان یادگیری صرفه‌جویی کنید.

با پیروی گام به گام از این پروژه، مطمئن هستم که در توسعه اپلیکیشن‌های قابل گسترش مبتنی بر WiFi و یکپارچه‌سازی با پلتفرم‌های ابری با استفاده از ESP-IDF احساس راحتی خواهید کرد. همچنین یاد می‌گیرید چگونه از مستندات، API ها و توابع مرتبط استفاده کنید و به‌طور مؤثر اهداف خود را محقق سازید.

در این دوره تمرکز بر تئوری نیست بلکه بر تمرین و پیاده‌سازی عملی است. البته برای هر بخش، مقداری اطلاعات پس‌زمینه‌ای در مورد API های ESP-IDF و نیازهای اپلیکیشن ارائه خواهد شد تا بدانید در آن بخش چه کاری انجام می‌دهیم و چطور انجامش می‌دهیم.

در این پروژه از پلاگین ESP-IDF برای Eclipse (یا Espressif IDE) استفاده می‌کنیم که برای ویندوز، مک و لینوکس موجود است و یک نصب کامل با تمام پیش‌نیازها برای برنامه‌نویسی ESP32 فراهم می‌کند. این راه‌اندازی بسیار ساده و مؤثر است، به‌ویژه برای کاربران ویندوز.

نکات برجسته دیگر:

• استفاده از سبک برنامه‌نویسی ماژولار
• استفاده از هر دو هسته ESP32 با xTaskCreatePinnedToCore
• استفاده از صف پیام FreeRTOS برای ارتباط بین وظایف
• استفاده از «باینری سِمافور» FreeRTOS برای سیگنال‌دهی از یک روال وقفه (ISR)
• ماشین حالت در برنامه WiFi برای قابلیت گسترش در آینده
• استفاده از حافظه غیرفرار (NVS) برای ذخیره و بارگذاری اطلاعات WiFi
• آموزش ایجاد سرور HTTP و طراحی صفحه وب
• پیاده‌سازی به‌روزرسانی OTA (از طریق WLAN با ارسال فایل بروزرسانی از طریق صفحه وب به ESP32)
• یکپارچه‌سازی با فضای ابری – اتصال به AWS IoT Core با استفاده از چارچوب AWS IoT برای ESP
• ارسال اطلاعات (مانند دما، رطوبت و سیگنال WiFi) به AWS IoT با پروتکل MQTT
• ارسال و دریافت داده از داشبورد AWS
• استفاده از کتابخانه ESP-IDF Components & Sensors

سخت‌افزار:

• کیت توسعه ESP32
• ال‌ای‌دی RGB و مقاومت
• سنسور DHT22 یا هر سنسور دیگر از کتابخانه ESP-IDF
• سیم جامپر
• برد بورد

نرم‌افزار:

• ESP-IDF Eclipse (Espressif IDE)
• از مرورگر Google Chrome برای تست صفحه وب استفاده خواهیم کرد

دوره  آموزش ساخت برنامه اینترنت اشیا با کیت ESP32 برای چه کسانی مناسب است:

• افرادی که تجربه‌ای در زبان C دارند و به توسعه اپلیکیشن برای ESP32 علاقه‌مندند
• متخصصانی که قصد دارند با توسعه نرم‌افزارهای نهفته روی ESP32 شروع کنند
• علاقه‌مندانی که می‌خواهند مهارت‌های خود را فراتر از آردوینو با استفاده از ESP-IDF گسترش دهند