Mejora del desarrollo edge IIoT con WebSockets: conectividad segura en tiempo real

Adaptado de Industrial Internet Application Development, por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli.

Capítulo 3. Desarrollo Edge IIoT (Continuación)

Por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Protocolos a nivel de aplicación – WebSocket

En esta sección, intentaremos construir una aplicación IoT simple para enviar datos desde un módulo de sensor de luz XD-80 a un dispositivo receptor, usando un hub Raspberry Pi y el protocolo WebSocket:

WebSocket se usa ampliamente cuando se necesita permitir la transferencia rápida de datos en tiempo real. El protocolo permite la interacción bidireccional entre un cliente y un servidor, y el streaming de múltiples mensajes usando la misma conexión TCP, lo que reduce la sobrecarga de comunicaciones.

En la siguiente tabla encontrará una descripción más detallada del protocolo para entender si es adecuado para sus necesidades:

Tabla 3: Especificaciones del protocolo WebSocket

Para construir la aplicación necesitaremos lo siguiente.

Software requerido:

• Node.js 6+ (https://nodejs.org/en/download/)
• RPIO (https://www.npmjs.com/package/rpio)
• WebSocket (https://www.npmjs.com/package/ws)
• Docker (https://docs.docker.com/engine/installation/)

Hardware requerido:

• Raspberry Pi 3 (modelo B)
• Adaptador de alimentación (2A/5V)
• Tarjeta microSD (8 GB+) y adaptador SD
• Módulo sensor de luz XD-80
• Protoboard y set de cables dupont
• Cable Ethernet para conexión de red cableada

Ensamblaje del dispositivo

Antes de construir la aplicación, debe conectar un sensor XD-80 a una Raspberry Pi mediante una protoboard.

Preparación de la tarjeta SD

Para preparar la tarjeta SD, siga la secuencia de acciones descrita:

1. Descargue la imagen más reciente de Raspbian LITE (disponible en https://raspberrypi.org/downloads/raspbian/).
2. Conecte su tarjeta SD a un ordenador y use Etcher (https://www.balena.io/etcher/) para flashear el archivo .img de Raspbian en la tarjeta SD.
3. Habilite SSH usando el siguiente comando:

cd /Volumes/boot
touch ssh

4. Para habilitar Wi‑Fi, cree conf con el siguiente contenido:

network={
 ssid="YOUR_SSID"
 psk="YOUR_WIFI_PASSWORD"
}

Para crear un archivo en una consola Linux, puede usar el editor GNU nano, preinstalado en la mayoría de distribuciones. Solo necesita ejecutar el comando nano NOMBRE_ARCHIVO y seguir las instrucciones mostradas.

5. Cree el directorio /home/pi/sensor
6. Cree el archivo /home/pi/sensor/package.json con el siguiente contenido:

{
 "name": "sensor",
 "version": "1.0.0",
 "description": "",
 "main": "index.js",
 "scripts": {
 "start": "node index.js",
 "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
 },
 "author": "",
 "license": "ISC",
 "dependencies": { "rpio": "^0.9.16", "ws": "^2.3.1" }
}

7. Cree el archivo /home/pi/sensor/index.js con el siguiente contenido, reemplazando REMOTE-SERVER-ADDRESS.com por un valor real:

var WebSocket = require('ws');
var rpio = require('rpio');

var ws;
var receiver = 'ws://REMOTE-SERVER-ADDRESS.com:8080';
rpio.open(11, rpio.INPUT);

var establishConnection = function () {
 ws = new WebSocket(receiver);
 ws.on('close', establishConnection);
 ws.on('error', establishConnection);
};
establishConnection();

var sendStatus = function () {
 var status = rpio.read(11) === 0;
 console.log('light status: ' + status);
 var data = JSON.stringify({
 device: 'raspberry',
 timestamp: Date.now(),
 light: status
 });

 try { ws.send(data); }
 catch (e) {console.log('failed to send data to ' + receiver);}

 setTimeout(sendStatus, 1000);
};
sendStatus();

8. Cree el archivo /home/pi/sensor/Dockerfile con el siguiente contenido:

FROM hypriot/rpi-node:boron-onbuild