În acest laborator, studenții vor învăța:

• Cum să obțină date dintr-un API gratuit fără cheie.
• Cum să parseze datele JSON primite de la API.
• Cum să creeze mai multe tipuri de grafice pentru a vizualiza datele, folosind libraria Matplotlib.
• Cum să trimită și să primească mesaje folosind MQTT pentru comunicația IoT.

Un API (Application Programming Interface) este un set de reguli și protocoale care permite unei aplicații să acceseze date sau funcționalități dintr-o altă aplicație.

JSON este un format de schimb de date simplu și ușor de citit, folosit pentru transmiterea de date structurate.

Matplotlib este o librărie de vizualizare pentru Python, utilizată pentru a crea o varietate de grafice, inclusiv grafice liniare, diagrame de bare și grafice de tip pie.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) este un protocol de mesagerie ușor pentru IoT, utilizat pentru a comunica între dispozitive prin topicuri la care se abonează și publică date.

Plecând de la configurarea pentru laboratorul precendent va fi necesară adăugarea unor noi librării:

• matplotlib
• paho-mqtt

Ambele librării vor fi necesare pentru crearea subscriber-ului. Pentru simplitate recomandăm utilizarea Python pentru crearea acestuia. Scopul subscriber-ului în cadrul acestui laborator va fi de a crea o agregare vizuală a datelor.

Instalați librăriile necesare cu ajutorul comenzii:

pip install requests matplotlib paho-mqtt

Vom folosi API-ul gratuit de la Open-Meteo pentru a obține date despre prognoza meteo. URL-ul API-ului:

https://api.open-meteo.com/v1/forecast?latitude=44.4268&longitude=26.1025&hourly=temperature_2m

meteo.py

import requests
 
url = "https://api.open-meteo.com/v1/forecast?latitude=44.4268&longitude=26.1025&hourly=temperature_2m"
 
response = requests.get(url)
 
if response.status_code == 200:
    data = response.json()
    temperatures = data['hourly']['temperature_2m']
    times = data['hourly']['time']
    for time, temp in zip(times[:10], temperatures[:10]):
        print(f"{time}: {temp}°C")
else:
    print("Eroare la obținerea datelor. Cod status:", response.status_code)

Codul pentru Vizualizare - Tipuri Multiple de Grafice:

view_data.py

import matplotlib.pyplot as plt
 
plt.figure(figsize=(10, 5))
plt.plot(times[:10], temperatures[:10], marker='o', label="Temperatura (°C)")
plt.xticks(rotation=45)
plt.title("Evolutia Temperaturii in Bucuresti")
plt.xlabel("Ora")
plt.ylabel("Temperatura (°C)")
plt.legend()
plt.show()

Pentru a trimite și primi mesaje „Hello World” folosind MQTT, vom folosi `umqtt` pentru publicare pe Raspberry Pi și `paho-mqtt` pentru abonare pe laptop.

hello.py

import network
import time
from umqtt.simple import MQTTClient
 
ssid = 'Numele_Retelei'
password = 'Parola_Retelei'
mqtt_server = 'IP-ul_Brokerului'
topic = "test/topic"
client_id = "pico_publisher"
 
wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.connect(ssid, password)
while not wlan.isconnected():
    time.sleep(1)
 
client = MQTTClient(client_id, mqtt_server)
client.connect()
try:
    while True:
        message = b"Hello World"
        client.publish(topic, message)
        print(f"Mesaj trimis: {message.decode()}")
        time.sleep(10)
finally:
    client.disconnect()

subscribe.py

from paho.mqtt import client as mqtt_client
 
broker = 'localhost'
port = 1883
topic = "test/topic"
client_id = "python_subscriber"
 
def connect_mqtt():
    def on_connect(client, userdata, flags, rc):
        if rc == 0:
            client.subscribe(topic)
    client = mqtt_client.Client(client_id)
    client.on_connect = on_connect
    client.connect(broker, port)
    return client
 
def on_message(client, userdata, msg):
    print(f"Mesaj primit pe topicul '{msg.topic}': {msg.payload.decode()}")
 
client = connect_mqtt()
client.on_message = on_message
client.loop_forever()

client = mqtt_client.Client(client_id = client_id, callback_api_version = mqtt_client.CallbackAPIVersion.VERSION1)

Acest ghid vă oferă un punct de pornire pentru conectarea și utilizarea dispozitivului Nordic Thingy:52. Pentru a interacționa cu Nordic Thingy:52, în următoarele rânduri vă prezentam pașii de configurare, conectarea la dispozitiv și accesarea senzorilor și funcțiilor sale.

Thingy:52 este o platformă de prototipare IoT, echipată cu senzori, actuatori și conectivitate Bluetooth Low Energy (BLE). Instrucțiunile de mai jos acoperă configurarea BLE și utilizarea uneltelor software de la Nordic.

• Dispozitiv Nordic Thingy:52
• Smartphone sau computer cu suport Bluetooth
• Aplicația nRF Connect (disponibilă pentru iOS, Android, Windows, MacOS și Linux)
• SDK Nordic Thingy:52 (opțional, utilizat pentru programarea în mod custom a dispozitivului) - nu este în scopul laboratorului

Odată ce Thingy:52 este conectat, puteți începe să accesați senzorii și funcțiile sale prin aplicația nRF Connect sau dezvoltând o aplicație proprie capabilă să comunice prin BLE.

• Senzorii de Mediu:
  • Accesați date despre temperatură, umiditate, presiune atmosferică și calitatea aerului în cadrul Serviciului de Mediu din aplicație.
• Senzorii de Mișcare:
  • Thingy:52 include un senzor de mișcare pe 9 axe. Verificați Serviciul de Mișcare pentru a monitoriza datele de la accelerometru, giroscop și compas.
• Controlul Sunetului și Difuzorului:
  • Puteți reda sunet sau monitoriza datele audio de pe Thingy:52 accesând Serviciul de Sunet.
• Senzorul de Lumină și Culoare:
  • Senzorul de lumină măsoară intensitatea luminii ambientale și culorile, iar aceste date sunt accesibile prin Serviciul de Lumină.

Pentru a opri Thingy:52, apăsați și țineți apăsat butonul de pornire până când LED-ul se stinge.