使い道はさておき SeeeduinoXIAOにEthertnet付けてMQTTで温度湿度送信する

漠然と、無線LANよりイーサネット接続の方が消費電流少ないとおもったので、
SpeeeduinoXIAOにイーサネットアダプタをつけて
温度・湿度測定した値をMQTT送信出来るようにしたのを作ってみました。

概要:

SpeeeduinoXIAOにENC28J60イーサネットアダプタをSPI接続し、
DHT11温度・湿度センサーを1Wire接続しています。
DHT11にはデータ線にプルアップ抵抗必要なので10kΩの抵抗をつけます。

プログラムはイーサネットを利用可能にした後、センサー値を読み取り、
MQTTでブローカー(ラズベリーパイ)に送信しています。

部品表:

Seeeduino XIAO
　ENC28J60　イーサネットアダプタ　
　DHT11 温度・湿度センサー
　プルアップ用10kΩ抵抗
　モバイルバッテリー

回路図:

プログラム:

ArduinoIDEを使っています。
　XIAOは”追加のボードマネージャー”に以下のURLを追記して設定します。

https://files.seeedstudio.com/arduino/package_seeeduino_boards_index.json

DHT11は"ライブラリを管理"でDHT11を検索し"DHT sensor library by Adafrut"をインストールします。
　ENC28J60は”ENC28J60”で検索し"EthernetENC by Notbert,Juraj,,,"　をインストールします。

XIAO-DHT11-ENC28J60.ino
#include "EthernetENC.h"
#include <PubSubClient.h>
#include <DHT.h>

//ENC28J60
#define USE_THIS_SS_PIN       1
#define MODULE "ENC28J60"
byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
//ENC28J60

//DHT11 DHT 22 (AM2302) DHT 21 (AM2301)
#define DHTPIN 3
#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11 DHT22 DHT21
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
//DHT11

//MQTT
const char* mqttServer = "192.168.0.XXX";        // Broker address
const int mqtt_port = 1883;
const char* mqtt_user = "USER-NAME";
const char* mqtt_password = "USER-PASSWD";
const char* MQTT_ID       = "XIAO-ENC28J60";  // Name of our device, must be unique
#define dht11_topic "sensor/dht11"
#define dht11_topic2 "sensor/dummy-110"
#define TIMER_SET 10  //10 x 15 = 2.5min
//MQTT

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
}
EthernetClient ethClient;
PubSubClient client(mqttServer, mqtt_port, callback, ethClient);

void setup() {
  dht.begin();
//  Serial.begin(115200);
//  while (!Serial);

  //ENC28J60
  delay(10);
  Ethernet.init(USE_THIS_SS_PIN);
  Ethernet.begin(mac);
//  Serial.print(F("Connected! IP address: "));
//  Serial.println(Ethernet.localIP());
  delay(10);
client.setServer(mqttServer, mqtt_port);
client.setCallback(callback);
// Allow the hardware to sort itself out
  delay(10);
}

void reconnect() {
    // Loop until we're reconnected
    while (!client.connected()) {
//        Serial.println("Attempting MQTT connection...");
        delay(10);
        if (client.connect(MQTT_ID,mqtt_user,mqtt_password)) {
//            Serial.println("connected");
        } else {
//            Serial.print("failed with state ");
//            Serial.println(client.state());
            // Wait 5 seconds before retrying
            delay(5000);
        }
    }
}

void loop() 
{
     float h = dht.readHumidity();
     float t = dht.readTemperature();
    if (isnan(h) || isnan(t)) {
//        Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
        return;
    }
    
    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
        if(!client.loop()) {
         client.connect(MQTT_ID,mqtt_user,mqtt_password);  
    }
    
delay(100);
    String data = ""+String(t)+","+String(h);
    Serial.println(data);
delay(500);
    client.publish(dht11_topic, data.c_str(), false);
delay(500);
// Wait 
  uint8_t count;
  // 15Sec x TIMER_SET
  for( count=0; count<TIMER_SET; count++) {
 delay(15000);
    client.publish(dht11_topic2,"", false); 
 delay(1000);
  }

delay(100);
 
}

※DHT11のデータピンとENC28J60のCSピン接続ピン変更は以下の箇所変更すれば良い。
　#define DHTPIN 3　
　#define USE_THIS_SS_PIN 1
　測定間隔は　TIME_SET の値を変更します。

MQTTについて:

XIAOはMQTTのパブリッシャー(送信者）で　ブロカーにデータを送信します。
ブローカーはサブスクライバー(受信者)にデータを送信し、サブスクライバーが
データを受け取る仕組みです。
私はラズベリーパイにブローカーとサブスクライバーをデータ受信時に受信時刻が記録できるよう設定してXIAOからのデータを受信するようにしています。

肝心な所だけMQTTの設定:

ラズベリーパイ(rasbian)にmosquitto-clients とmosquittoをインストールします。

sudo apt install mosquitto-clients mosquitto

エディタで平文パスワードファイルを作成します。ファイル名password.txtで中身は以下の通り

USER-NAME:USER-PASSWD

暗号化コマンドでそのファイルを暗号化します。中を見ると暗号化されています。

mosquitto_passwd -U password.txt

暗号化終了したファイルを/etc/mosquittoにコピーします。
/etc/mosquitto/mosquitto.confを編集して暗号化パスワードファイルの位置等を書き込みます

#allow_anonymous true
allow_anonymous false
password_file /etc/mosquitto/password.txt

終わったらmosquittoを再起動します

sudo systemctl restart mosquitto

データの受信:

ラズベリーパイで以下のコマンドを実行します。

$mosquitto_sub -h 192.168.0.xxx -u USER-NAME -P USER-PASSWD -t sensor/dht11 -F '@Y,@m,@d,"@H:@M",%p'

データ受信すると　受信時刻と測定値が表示されます。
受信例　2022,04,01,"16:29",17.60 54.00

※ファイル保存したい場合。※毎回使いたいならこのコマンドを/etc/rc.localに追加します。

mosquitto_sub -h 192.168.0.xxx -u USER-NAME -P USER-PASSWD -t sensor/dht11 -F '@Y,@m,@d,"@H:@M",%p'  >>/home/pi/DHT11.log

ちょっとした事:

1,XIAOはシリアル出力の設定をしたままだとモバイルバッテリーでプログラム起動しませんでした。
　シリアル出力系のコメント外して動作確認時終了したら、コメントにしてモバイルバッテリーに接続すると良いです。
　2,測定はTIME_SETで間隔を指定しています。実際の所20秒間隔以上にすると動作しなくなったので、ダミー送信を15秒に一回するようにしています。ダミーでも本当に送信しているので、ダミーの方のトピックを指定すれば15秒に一回送信しているのが見えます。

MACアドレスについて:

このプログラムサンプルに書かれているMACADDRESSはArduinoIDEのサンプルプログラムに書かれていたものです。
　とても厳格に実施するなら、もう使っていないイーサネットアダプタや廃棄パソコンから
MACADDRESSを拾って割り当てると良いかと思います。

最後に:

無線接続より消費電流低いと思い作ってみましたが、思いのほか消費電流が多い事 (常時160mA位消費している)なので、ブレッドボード試作で終了しました。
プログラムはネットで検索したものを組み合わせしました、いろいろな方に感謝です。