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MQTT OBD车辆遥测开源
廉鼎琮
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描述
1) 简而言之
所以今天我们将把我们的汽车连接到互联网。字面上地。使用 Arduino MKR1000 和 ELM327 微控制器，我们将使用 MQTT 协议将各种数据从汽车的发动机控制单元（RPM、发动机温度、速度......）发送到 IBM Watson Cloud。此外，我们将使用 Node-RED（可在 IBM Watson Cloud 上获得）和使用 SwiftUI 和 CocoaPod 的 MQTT 库的自定义 iOS 应用程序创建响应式 Web 应用程序界面。
2) 需要硬件
该项目的核心是基于 Arduino MKR1000。这个小设备的优点是嵌入式 WiFi 屏蔽，它允许我们创建与 IBM Watson Cloud 的连接。下一部分是 ELM327 - 通过 UART 连接到 Arduino 的微控制器。这个小家伙允许我们使用 Arduino 发送的 PID 代码读取 ECU 的数据。由于我们正在将车辆连接到互联网，因此查看它的位置是一种很好的方式。所以出于这个原因，我们也在使用 NEO-6M GPS 模块。
3) IBM 沃森云
Watson Cloud 是处理和可视化收集到的数据的绝佳解决方案。它有各种资源，但您基本上需要的是在https://cloud.ibm.com/上注册并为IoT 平台创建资源。此资源用作 MQTT 代理，并将为代理（服务器）生成 URL。在平台内部，我们将为两个 MQTT 客户端 - Arduino 和 iOS 应用程序创建身份验证凭证。我们还可以将代理的安全性更改为可选的 TLS，因为我们在端口 1883 上以纯文本形式发送数据。接下来是创建Node-RED资源。这将允许我们处理来自 MQTT 客户端（发布者/订阅者）的数据，还可以创建一个 Web 界面。成功创建 Node-RED 资源后，我们必须导入自定义调色板。对于 Node-RED 资源和 IoT 平台资源之间的互连，请导入node-red-contrib-scx-ibmiotap 。用于创建 web-app ui 导入nodered-dashboard。最后但同样重要的是，要将 Node-RED 与 IoT 平台互连，请返回到 Watson Cloud 中的 Node-RED 资源，选择Connections/CreateConnection并选择连接到 IoT 平台的资源。
值得一提的是，我们正在使用 IBM Watson Cloud 的免费版本。但由于我们使用 MQTT 发送小型 ECU 数据（JSON 格式）（最小开销大小仅为 2 字节），云的容量为 200 MB/月意味着最终有足够的空间。
在图 3.1 中，我们可以看到最终的 Node-RED 流程，可在本文末尾找到。基本上，您需要修改深蓝色节点 - 根据您的 IoT 平台更改 MQTT 凭据。所有其他块可以保持不变。也许有一个问题，为什么我们有这么多功能块 - 答案是，它们用于基于 MQTT 主题拆分数据 - 例如，如果我们有带有引擎温度的 web-app 仪表，我们将只发送引擎温度并跳过其他数据（RPM，速度.......）。
成功导入流程代码后，点击部署按钮。要访问已创建的 Web 应用 UI ，请将 URL 中的/red/xxxxxx替换为/ui
3) 硬件连接
由于 Arduino MKR1000 默认只有一个 UART 连接，因此将 GPS 模块 RX 引脚连接到 Arduino 引脚 0，将 TX 引脚连接到 Arduino 引脚 1。我们将在 in.ino 代码中定义第二个 UART。
4) Arduino 软件
Arduino 代码附在本文末尾。您需要做的是确保安装了以下库：
WiFi101.h
MQTTClient.h
布线_private.h
TinyGPS++.h
接下来根据您的 IoT 平台（代理和客户端凭据）更改您的 Wi-Fi 凭据和 MQTT 凭据。还有头文件premenne.h的代码- 确保将此文件放入项目文件夹，因为它获取用于从车辆 ECU 检索数据的函数，并将它们从 HEX 转换为 DEC。
5) iOS 应用程序
这部分是完全可选的，不会影响您的网络应用程序的运行。但是，如果您想拥有专门的应用程序，请按照下列步骤操作：
- 创建新的 Xcode 项目
- 使用终端使用以下命令安装 Cocoapods：sudo gem install cocoapod和pod setup 。这个过程需要一段时间，所以不用担心。
- 将终端内的目录更改为项目文件夹并发出以下命令：pod init
- 打开创建的 pod 文件并将目标 iOS 版本更改为 13.0。还将MQTT 库名称插入 pod 文件为：pod 'CocoaMQTT'并保存文件
- 在终端发出podinstall命令，这将开始将 MQTT 库包含到您的项目中的过程
SwiftUI 项目代码包含在本文末尾，您需要更改的只是 ContentView 中基于 IBM IoT 平台的 MQTT 凭证。应用程序的输出如图 5.1 所示，我们可以看到 3 个水平部分：
a) 顶部按钮 - 用于连接到 MQTT 代理和发布/订阅我们选择的主题（温度、RPM ......）
b) MapView - 带有注释标记的地图，通知我们车辆的当前位置
c) 水平滚动菜单 - 带有 ECU 数据的仪表
6) web-app 的最终输出
创建的 Node-RED Web 应用程序 UI 从汉堡菜单中获得两个选择：静态测试 - 用于从 ECU 中仅检索一个值和动态测试 - 每 2 秒从 ECU 检索值（基于.ino 延迟 - 可以更改）。静态测试界面如下图所示。
如果您有任何问题，请随时提问。
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