我使用 M5 Stick C+ 在 MacBook 上进行了可视化的基础设施建设

2 年 ago
文, 翔
1 minute

首先

我打算利用光度传感器来制作一种IoT设备，用于测量光照的时间。
它可以实际测量房间中使用了多少电力，并获取制造设备信号塔（叠层信号灯）的点亮状态等用途。

这篇文章的简介

要创建IoT系统，需要两个容器。

    1. 值得注意的是，数据库是一个容器，用于存储并让各个用户提取内容。

 

    在将数据存入数据库之前，MQTT代理是一个用于存放传感器数据的池子。

在创建IoT程序之前，我们将介绍进行这两个准备步骤的方法。请注意，由于我们的目的是“先快速创建并尝试”，所以我们不会涉及太深的内容（尤其是与安全有关的内容）。请注意这一点。

希望的读者 (xī de dú zhě)

    IoTをやってみたいと思っているがインフラ関係の知識がない方

经过验证的环境

    • Macbook Pro (Apple Silicon)

 

    • Homebrew

 

    • PostgreSQL 14

 

    Mosquitto

建立数据库

我們將使用PostgreSQL。PostgreSQL是一個免費的關係型資料庫管理系統（RDBMS）。RDBMS簡單來說就是用來管理資料庫的軟體。在這個軟體中，我們可以創建資料庫。然而，在進入資料庫的話題之前，我們需要先確認一下應該創建什麼樣的內容。

表格设计（希望发送什么样的信息）

让我们考虑想要放入数据库中的内容。期望数据库存储光照传感器的原始传感器值，按时间顺序排列，但除此之外还存在其他重要内容。让我们列举出每个必需的内容是什么。

关于传感器值

我们将使用M5Stack用的光传感器模块[U021]作为本次的传感器。

 

這個裝置內部配備了光敏電阻，該信號會被LM393（雙差分比較器）進行放大。然而，我查閱了德州儀器公司的文件後，無法理解有關輸出的內容… 根據結果來看，返回的數值在0至4000之間的自然數範圍。
因此，該傳感器值被存儲為整數型，最大值為5000。
另外，較大的值表示光照較低，而較小的值表示光照較高。

关于日期和时间

为了知道数据是何时获取的，我们希望能够存储日期和时间。关于时间的粒度取决于测量的时间间隔。本次测量的时间间隔为每分钟一次，所以只要能获取测量时间的秒，就可以了。
基于以上考虑，我们决定以秒级别获取日期和时间。

关于地点

将地点表达有很多种方式。有的是通过名称表示，有的是通过纬度和经度这样的坐标数据表示，还有的是通过地址表示。另外，也可以将它们放入另一个地方（表格）并进行引用。这次我们将其设定为“客厅”或“厨房”等名称。根据本次用途，我认为最多30个字符就足够了，所以将其限定为最大30个字符。
因此，我们决定将地点存储为文本类型的数据。

数据库安装

使用Homebrew安装PostgreSQL。
首先，请确保已经安装了Homebrew（可以使用brew命令）。
如果尚未安装，请使用以下命令进行安装（请参考官方网站）。

% /bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
% (echo; echo 'eval "$(opt/homebrew/bin/brew shellenv"') >> /Users/mio/.zprofile

接下来我们将安装PostgreSQL。请键入以下命令。

% brew install postgresql@14

如果你没有记忆的话，但如果被告知需要继续进行数据库的初始化，请输入以下内容。
… 在上次购买 Macbook 后进行初始设置时，我拍了一张操作后的屏幕截图，因为似乎终端输出了自动执行的信息，所以我认为可能是不需要的。顺便提一下，如果是通过源代码安装的话，这个步骤是必须的。

% initdb --locale=C -E UTF-8 /opt/homebrew/var/postgresql@14

另外，如果输入上述内容时已经进行了初始化，只会返回错误而没有问题。我记得以前不小心做过这样的事情，因为目录内不为空，所以无法进行初始化，会出现错误提示。（对不清楚的部分表示抱歉）

我指定了版本，但这次的内容没有进行任何特殊操作，所以只要比14更新就没有问题。

创建数据库

用以下的命令创建数据库。名称设为【iot_db】。

% createdb -U (macのユーザ名) --encoding=UTF-8 --locale=ja_JP.UTF-8 --template=template0 iot_db

创建表

使用预先确定的数据内容创建表格。
表格类似于Excel表。数据库中的表格与Excel有所不同，可以在每个表格之间进行引用和合并。但是，在本次的内容中，我们并没有包含这种结构。

首先，您需要切换到可以输入SQL语言的数据库编程环境，可以从终端开始。请输入以下命令。

% psql -U (macのユーザ名) -d iot_db

如果在这里出现错误，可能是因为没有设置psql命令的路径，请检查路径是否正确。

当您完成环境的移动后，请输入以下命令。如果没有错误，应该已经创建了表格。

> CREATE TABLE IF NOT EXISTS
  signal_light_table
  (
    id BIGSERIAL NOT NULL PRIMARY KEY,
    location VARCHAR(30),
    sensor_value INTEGER,
    create_timestamp TIMESTAMP
  )
;

我们来试着用以下命令确认表已经创建。

> \dl

以上完成了儲存感測器數據的容器——資料庫的設定工作。
辛苦了，這真是個漫長的過程。

建立MQTT Broker

在这里，我们将安装和配置MQTT Broker。尽管有多个MQTT Broker可用，但我们将在这里使用Eclipse Mosquitto。

MQTT Broker指的是MQTT代理服务器。

MQTT是什么意思？

MQTT是一种通信协议。HTTP和HTTPS是著名的通信协议之一。
MQTT的特点是轻量级。与其他协议相比，传输数据量更小。这样可以节省通信费用。

安装MQTT代理

在这里我们也将使用Homebrew。请键入以下指令。

% brew install mosquitto

配置文件

安装完成后，将创建配置文件。该文件位于【/opt/homebrew/etc/mosquitto/mosquitto.conf】，因此您可以使用任何编辑器对其进行编辑。
只要存在以下三个设置，就可以使用。我已经通过注释掉和追加的方式启用了它们。

listener 1883
allow_anonymous true
max_queued_messages 1000
設定ファイル編集3.png

开始

当设置文件编写完成后，将其作为服务启动。

% brew services start mosquitto

进行连通性测试

我要打开两个终端。
在一个终端上（在下面的图表中，是右侧的终端），请输入以下命令。

% mosquitto_sub -t test

请在另一个终端（图表左侧）中输入以下命令。

% mosquitto_pub -t test -m Hello_World

当你在第一个终端看到【Hello_World】的显示时，表示成功。

pub-subテスト.png

请参考以下资料。

请参考下列资料。

请参考以下参考资料。

请参考以下资料供您参考。

请查阅以下资料。

PostgreSQL 是一种关系数据库管理系统。

    • Homebrew HP内のPostgreSQLページ

 

    • 公式 ソースコードからのインストール手順

 

    • Let’s Postgres

 

    PostgreSQL独自コマンドおよびSQLについて

蚊子

    • Eclipse Mosquitto公式ページ

 

    • AWSのMQTT解説記事

 

    IBMのMQTT解説記事

最后

我已经准备好了在物联网中使用的基本工具——PostgreSQL和Mosquitto。下一步我们将开始收集数据并展示。需要注意的是，这次只是为了验证先安装一下，这两个工具有很多设置选项。其中一些与性能和安全有关，建议在学习一定程度后再使用官方手册等重新学习。

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