MQTT OBD車輛遙測(cè)開(kāi)源

描述

1) 簡(jiǎn)而言之

所以今天我們將把我們的汽車連接到互聯(lián)網(wǎng)。字面上地。使用 Arduino MKR1000 和 ELM327 微控制器，我們將使用 MQTT 協(xié)議將各種數(shù)據(jù)從汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（RPM、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、速度......）發(fā)送到 IBM Watson Cloud。此外，我們將使用 Node-RED（可在 IBM Watson Cloud 上獲得）和使用 SwiftUI 和 CocoaPod 的 MQTT 庫(kù)的自定義 iOS 應(yīng)用程序創(chuàng)建響應(yīng)式 Web 應(yīng)用程序界面。

2) 需要硬件

該項(xiàng)目的核心是基于 Arduino MKR1000。這個(gè)小設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是嵌入式 WiFi 屏蔽，它允許我們創(chuàng)建與 IBM Watson Cloud 的連接。下一部分是 ELM327 - 通過(guò) UART 連接到 Arduino 的微控制器。這個(gè)小家伙允許我們使用 Arduino 發(fā)送的 PID 代碼讀取 ECU 的數(shù)據(jù)。由于我們正在將車輛連接到互聯(lián)網(wǎng)，因此查看它的位置是一種很好的方式。所以出于這個(gè)原因，我們也在使用 NEO-6M GPS 模塊。

3) IBM 沃森云

Watson Cloud 是處理和可視化收集到的數(shù)據(jù)的絕佳解決方案。它有各種資源，但您基本上需要的是在https://cloud.ibm.com/上注冊(cè)并為IoT 平臺(tái)創(chuàng)建資源。此資源用作 MQTT 代理，并將為代理（服務(wù)器）生成 URL。在平臺(tái)內(nèi)部，我們將為兩個(gè) MQTT 客戶端 - Arduino 和 iOS 應(yīng)用程序創(chuàng)建身份驗(yàn)證憑證。我們還可以將代理的安全性更改為可選的 TLS，因?yàn)槲覀冊(cè)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>端口 1883 上以純文本形式發(fā)送數(shù)據(jù)。接下來(lái)是創(chuàng)建Node-RED資源。這將允許我們處理來(lái)自 MQTT 客戶端（發(fā)布者/訂閱者）的數(shù)據(jù)，還可以創(chuàng)建一個(gè) Web 界面。成功創(chuàng)建 Node-RED 資源后，我們必須導(dǎo)入自定義調(diào)色板。對(duì)于 Node-RED 資源和 IoT 平臺(tái)資源之間的互連，請(qǐng)導(dǎo)入node-red-contrib-scx-ibmiotap 。用于創(chuàng)建 web-app ui 導(dǎo)入nodered-dashboard。最后但同樣重要的是，要將 Node-RED 與 IoT 平臺(tái)互連，請(qǐng)返回到 Watson Cloud 中的 Node-RED 資源，選擇Connections/CreateConnection并選擇連接到 IoT 平臺(tái)的資源。

值得一提的是，我們正在使用 IBM Watson Cloud 的免費(fèi)版本。但由于我們使用 MQTT 發(fā)送小型 ECU 數(shù)據(jù)（JSON 格式）（最小開(kāi)銷大小僅為 2 字節(jié)），云的容量為 200 MB/月意味著最終有足夠的空間。

在圖 3.1 中，我們可以看到最終的 Node-RED 流程，可在本文末尾找到。基本上，您需要修改深藍(lán)色節(jié)點(diǎn) - 根據(jù)您的 IoT 平臺(tái)更改 MQTT 憑據(jù)。所有其他塊可以保持不變。也許有一個(gè)問(wèn)題，為什么我們有這么多功能塊 - 答案是，它們用于基于 MQTT 主題拆分?jǐn)?shù)據(jù) - 例如，如果我們有帶有引擎溫度的 web-app 儀表，我們將只發(fā)送引擎溫度并跳過(guò)其他數(shù)據(jù)（RPM，速度.......）。

圖 3.1：Node-RED 流程

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成功導(dǎo)入流程代碼后，點(diǎn)擊部署按鈕。要訪問(wèn)已創(chuàng)建的 Web 應(yīng)用 UI ，請(qǐng)將 URL 中的/red/xxxxxx替換為/ui

3) 硬件連接

由于 Arduino MKR1000 默認(rèn)只有一個(gè) UART 連接，因此將 GPS 模塊 RX 引腳連接到 Arduino 引腳 0，將 TX 引腳連接到 Arduino 引腳 1。我們將在 in.ino 代碼中定義第二個(gè) UART。

4) Arduino 軟件

Arduino 代碼附在本文末尾。您需要做的是確保安裝了以下庫(kù)：

WiFi101.h

MQTTClient.h

布線_private.h

TinyGPS++.h

接下來(lái)根據(jù)您的 IoT 平臺(tái)（代理和客戶端憑據(jù)）更改您的 Wi-Fi 憑據(jù)和 MQTT 憑據(jù)。還有頭文件premenne.h的代碼- 確保將此文件放入項(xiàng)目文件夾，因?yàn)樗@取用于從車輛 ECU 檢索數(shù)據(jù)的函數(shù)，并將它們從 HEX 轉(zhuǎn)換為 DEC。

5) iOS 應(yīng)用程序

這部分是完全可選的，不會(huì)影響您的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的運(yùn)行。但是，如果您想擁有專門的應(yīng)用程序，請(qǐng)按照下列步驟操作：

• 創(chuàng)建新的 Xcode 項(xiàng)目

• 使用終端使用以下命令安裝 Cocoapods：sudo gem install cocoapod和pod setup 。這個(gè)過(guò)程需要一段時(shí)間，所以不用擔(dān)心。

• 將終端內(nèi)的目錄更改為項(xiàng)目文件夾并發(fā)出以下命令：pod init

• 打開(kāi)創(chuàng)建的 pod 文件并將目標(biāo) iOS 版本更改為 13.0。還將MQTT 庫(kù)名稱插入 pod 文件為：pod 'CocoaMQTT'并保存文件

• 在終端發(fā)出podinstall命令，這將開(kāi)始將 MQTT 庫(kù)包含到您的項(xiàng)目中的過(guò)程

SwiftUI 項(xiàng)目代碼包含在本文末尾，您需要更改的只是 ContentView 中基于 IBM IoT 平臺(tái)的 MQTT 憑證。應(yīng)用程序的輸出如圖 5.1 所示，我們可以看到 3 個(gè)水平部分：

a) 頂部按鈕 - 用于連接到 MQTT 代理和發(fā)布/訂閱我們選擇的主題（溫度、RPM ......）

b) MapView - 帶有注釋標(biāo)記的地圖，通知我們車輛的當(dāng)前位置

c) 水平滾動(dòng)菜單 - 帶有 ECU 數(shù)據(jù)的儀表

圖 5.1：iOS 應(yīng)用程序

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6) web-app 的最終輸出

創(chuàng)建的 Node-RED Web 應(yīng)用程序 UI 從漢堡菜單中獲得兩個(gè)選擇：靜態(tài)測(cè)試 - 用于從 ECU 中僅檢索一個(gè)值和動(dòng)態(tài)測(cè)試 - 每 2 秒從 ECU 檢索值（基于.ino 延遲 - 可以更改）。靜態(tài)測(cè)試界面如下圖所示。

圖 6.1：Node-RED 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 UI

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