ESP32で温度と湿度をAWS IoTへ送ってグラフ化してみた

はじめに

こちらの続きです。
ESP-IDFを使ってESP32からAWS-IoTにつないでみた

上記で利用したesp-aws-iotのサンプルをカスタマイズして、温湿度センサのデータをAWS IoTへ送ってみました。

【今回の環境】

• 開発環境：Windows 10 + MSP-IDF
• ボード：ESP32-DevKitC-32D
• センサ：Adafruit Si7021

センサはアスクルで買いました。アスクルは文房具だけじゃないのですね。

センサの接続

ESP32	Si7021
3V3	VIN
GND	GND
IO21	SDA
IO22	SCL

センサのデータを読み取るプログラム

Adafruit Si7021を操作するライブラリは、ArduinoやPython用のものはありましたが、ESP-IDFで使えそうなものはありません。とはいえI2Cの操作を一から書くのも自身が無かったので、ググって以下の記事を参考にさせていただきました。
Hardware Interactions: Part 4 – I2C Temperature and Humidity Sensor

まず、サンプルのsubscribe_publish_sample.cの中に、以下３つの関数を追加定義。

• int initSensor(void)
• float readTemp(void)
• float readHumid(void)

#include "driver/i2c.h"

// Commands for Si7021
#define SI_7021_ADDRESS                 0x40
#define SI_7021_MEASURE_HUMIDITY        0xE5
#define SI_7021_MEASURE_TEMPERATURE     0xE3
#define SI_7021_TIMEOUT                 (1000 / portTICK_RATE_MS)

static int initSensor(void)
{
    esp_err_t           error;

    i2c_config_t config;
    config.sda_io_num = 21;
    config.sda_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE;
    config.scl_io_num = 22;
    config.scl_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE;
    config.mode = I2C_MODE_MASTER;
    config.master.clk_speed = 100000;

    error = i2c_param_config(I2C_NUM_0, &config);
    if (error != ESP_OK) {
        ESP_LOGI(TAG, "Failed to configure shared i2c bus: %s", esp_err_to_name(error));
        return -1;
    }

    error = i2c_set_timeout(I2C_NUM_0, 100000);
    if (error != ESP_OK) {
        ESP_LOGI(TAG, "Failed set timeout for i2c bus: %s", esp_err_to_name(error));
        return -1;
    }

    error = i2c_driver_install(I2C_NUM_0, config.mode, 512, 512, 0);
    if (error != ESP_OK) {
        ESP_LOGI(TAG, "Failed to install driver for i2c bus: %s", esp_err_to_name(error));
        return -1;
    }

    return 0;
}

static float readTemp(void)
{
    i2c_cmd_handle_t    handle;
    esp_err_t           error;

    // Write measure humidity command
    handle = i2c_cmd_link_create();
    i2c_master_start(handle);

    i2c_master_write_byte(handle,
            SI_7021_ADDRESS << 1 | I2C_MASTER_WRITE,
            I2C_MASTER_ACK);
    i2c_master_write_byte(handle,
            SI_7021_MEASURE_TEMPERATURE,
            I2C_MASTER_ACK);

    i2c_master_stop(handle);
    error = i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_0, handle, SI_7021_TIMEOUT);
    i2c_cmd_link_delete(handle);
    if (error != ESP_OK) {
        ESP_LOGI(TAG, "Failed to write temperature command: %s", esp_err_to_name(error));
        return 0;
    }
    vTaskDelay(50 / portTICK_RATE_MS);

    // Read two bytes from the temperature and humidity sensor
    uint8_t tmpMSB;
    uint8_t tmpLSB;

    handle = i2c_cmd_link_create();
    i2c_master_start(handle);

    i2c_master_write_byte(handle,
        SI_7021_ADDRESS << 1 | I2C_MASTER_READ,
        I2C_MASTER_ACK);

    i2c_master_read_byte(handle, &tmpMSB, I2C_MASTER_ACK);
    i2c_master_read_byte(handle, &tmpLSB, I2C_MASTER_NACK);

    i2c_master_stop(handle);
    error = i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_0, handle, SI_7021_TIMEOUT);
    i2c_cmd_link_delete(handle);
    if (error != ESP_OK) {
        ESP_LOGI(TAG, "Failed to read temperature: %s", esp_err_to_name(error));
        return 0;
    }

    float temp = ((uint16_t) tmpMSB << 8) | (uint16_t) tmpLSB;
    temp *= 175.72;
    temp /= 65536;
    temp -= 46.85; 

    return temp;
}

static float readHumid(void)
{
    i2c_cmd_handle_t    handle;
    esp_err_t           error;

    // Write measure humidity command
    handle = i2c_cmd_link_create();
    i2c_master_start(handle);

    i2c_master_write_byte(handle,
            SI_7021_ADDRESS << 1 | I2C_MASTER_WRITE,
            I2C_MASTER_ACK);
    i2c_master_write_byte(handle,
            SI_7021_MEASURE_HUMIDITY,
            I2C_MASTER_ACK);

    i2c_master_stop(handle);
    error = i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_0, handle, SI_7021_TIMEOUT);
    i2c_cmd_link_delete(handle);
    if (error != ESP_OK) {
        ESP_LOGI(TAG, "Failed to write humidity command: %s", esp_err_to_name(error));
        return 0;
    }
    vTaskDelay(50 / portTICK_RATE_MS);

    // Read two bytes from the temperature and humidity sensor
    uint8_t humMSB;
    uint8_t humLSB;

    handle = i2c_cmd_link_create();
    i2c_master_start(handle);

    i2c_master_write_byte(handle,
        SI_7021_ADDRESS << 1 | I2C_MASTER_READ,
        I2C_MASTER_ACK);

    i2c_master_read_byte(handle, &humMSB, I2C_MASTER_ACK);
    i2c_master_read_byte(handle, &humLSB, I2C_MASTER_NACK);

    i2c_master_stop(handle);
    error = i2c_master_cmd_begin(I2C_NUM_0, handle, SI_7021_TIMEOUT);
    i2c_cmd_link_delete(handle);
    if (error != ESP_OK) {
        ESP_LOGI(TAG, "Failed to read humidity: %s", esp_err_to_name(error));
        return 0;
    }

    float humid = ((uint16_t) humMSB << 8) | (uint16_t) humLSB;
    humid *= 125;
    humid /= 65536;
    humid -= 6; 

    return humid;
}

そして、whileループの手前でinitSensor()を呼んでセンサを初期化し、whileループの中でメッセージを送っている部分を以下で置き換えます。

    sprintf(cPayload, "{\"Temperature\": %.02f, \"Humidity\": %.02f}", readTemp(), readHumid());
    paramsQOS1.payloadLen = strlen(cPayload);
    rc = aws_iot_mqtt_publish(&client, TOPIC, TOPIC_LEN, &paramsQOS1);

あとはいくつか微修正。
MQTTのトピック名を変更。

    const char *TOPIC = "esp32/temphumid";

whileループの中の待ち時間を1秒から20秒に変更。

    vTaskDelay(20 * 1000 / portTICK_RATE_MS);

ビルドと書込み

ビルドして書込みます。

idf.py build
idf.py -p COM3 flash

AWS IoTのコンソールで確認すると、良い感じでメッセージが送られてきています。

AWS側でグラフ化

グラフ化に際してはこちらを参考にさせていただきました。
AWS IoT に上げたデータをCloudWatchで簡単にグラフ化する

AWS IoTで「ルール」を作成

AWS IoTの「ACT」-「ルール」を開き、

「ルールの作成」へ。以下の設定をして「ルールの作成」をクリック。

項目	設定値
名前	ESP32_TempHumid
ルールクエリステートメント	SELECT * FROM 'esp32/temphumid'
アクション	CloudWatch Logsにメッセージデータを送信する
ロググループ名	ESP32_TempHumid（新規作成）
ロール	CloudWatch（新規作成）

CloudWatchでグラフ化

続いて、CloudWatchの画面で「インサイト」を開きます。
先ほど作成したロググループを選択し、クエリ欄に以下を入力して「クエリの実行」をクリックすると、ESP32から送られた温度の一分毎の平均値が表示されます。

stats avg(Temperature) by bin(1m)

「ダッシュボードに追加」をクリックし、新しく作ったダッシュボードに折れ線グラフを追加します。

もう一度「インサイト」に戻って、湿度についても同様に追加すると、温度と湿度が良い感じでグラフ表示されるようになりました。

おしまい。