描述

1) 簡而言之

所以今天我們將把我們的汽車連接到互聯網。字面上地。使用 Arduino MKR1000 和 ELM327 微控制器，我們將使用 MQTT 協議將各種數據從汽車的發動機控制單元（RPM、發動機溫度、速度......）發送到 IBM Watson Cloud。此外，我們將使用 Node-RED（可在 IBM Watson Cloud 上獲得）和使用 SwiftUI 和 CocoaPod 的 MQTT 庫的自定義 iOS 應用程序創建響應式 Web 應用程序界面。

2) 需要硬件

該項目的核心是基于 Arduino MKR1000。這個小設備的優點是嵌入式 WiFi 屏蔽，它允許我們創建與 IBM Watson Cloud 的連接。下一部分是 ELM327 - 通過 UART 連接到 Arduino 的微控制器。這個小家伙允許我們使用 Arduino 發送的 PID 代碼讀取 ECU 的數據。由于我們正在將車輛連接到互聯網，因此查看它的位置是一種很好的方式。所以出于這個原因，我們也在使用 NEO-6M GPS 模塊。

3) IBM 沃森云

Watson Cloud 是處理和可視化收集到的數據的絕佳解決方案。它有各種資源，但您基本上需要的是在https://cloud.ibm.com/上注冊并為IoT 平臺創建資源。此資源用作 MQTT 代理，并將為代理（服務器）生成 URL。在平臺內部，我們將為兩個 MQTT 客戶端 - Arduino 和 iOS 應用程序創建身份驗證憑證。我們還可以將代理的安全性更改為可選的 TLS，因為我們在端口 1883 上以純文本形式發送數據。接下來是創建Node-RED資源。這將允許我們處理來自 MQTT 客戶端（發布者/訂閱者）的數據，還可以創建一個 Web 界面。成功創建 Node-RED 資源后，我們必須導入自定義調色板。對于 Node-RED 資源和 IoT 平臺資源之間的互連，請導入node-red-contrib-scx-ibmiotap 。用于創建 web-app ui 導入nodered-dashboard。最后但同樣重要的是，要將 Node-RED 與 IoT 平臺互連，請返回到 Watson Cloud 中的 Node-RED 資源，選擇Connections/CreateConnection并選擇連接到 IoT 平臺的資源。

值得一提的是，我們正在使用 IBM Watson Cloud 的免費版本。但由于我們使用 MQTT 發送小型 ECU 數據（JSON 格式）（最小開銷大小僅為 2 字節），云的容量為 200 MB/月意味著最終有足夠的空間。

在圖 3.1 中，我們可以看到最終的 Node-RED 流程，可在本文末尾找到。基本上，您需要修改深藍色節點 - 根據您的 IoT 平臺更改 MQTT 憑據。所有其他塊可以保持不變。也許有一個問題，為什么我們有這么多功能塊 - 答案是，它們用于基于 MQTT 主題拆分數據 - 例如，如果我們有帶有引擎溫度的 web-app 儀表，我們將只發送引擎溫度并跳過其他數據（RPM，速度.......）。

圖 3.1：Node-RED 流程

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成功導入流程代碼后，點擊部署按鈕。要訪問已創建的 Web 應用 UI ，請將 URL 中的/red/xxxxxx替換為/ui

3) 硬件連接

由于 Arduino MKR1000 默認只有一個 UART 連接，因此將 GPS 模塊 RX 引腳連接到 Arduino 引腳 0，將 TX 引腳連接到 Arduino 引腳 1。我們將在 in.ino 代碼中定義第二個 UART。

4) Arduino 軟件

Arduino 代碼附在本文末尾。您需要做的是確保安裝了以下庫：

WiFi101.h

MQTTClient.h

布線_private.h

TinyGPS++.h

接下來根據您的 IoT 平臺（代理和客戶端憑據）更改您的 Wi-Fi 憑據和 MQTT 憑據。還有頭文件premenne.h的代碼- 確保將此文件放入項目文件夾，因為它獲取用于從車輛 ECU 檢索數據的函數，并將它們從 HEX 轉換為 DEC。

5) iOS 應用程序

這部分是完全可選的，不會影響您的網絡應用程序的運行。但是，如果您想擁有專門的應用程序，請按照下列步驟操作：

• 創建新的 Xcode 項目

• 使用終端使用以下命令安裝 Cocoapods：sudo gem install cocoapod和pod setup 。這個過程需要一段時間，所以不用擔心。

• 將終端內的目錄更改為項目文件夾并發出以下命令：pod init

• 打開創建的 pod 文件并將目標 iOS 版本更改為 13.0。還將MQTT 庫名稱插入 pod 文件為：pod 'CocoaMQTT'并保存文件

• 在終端發出podinstall命令，這將開始將 MQTT 庫包含到您的項目中的過程

SwiftUI 項目代碼包含在本文末尾，您需要更改的只是 ContentView 中基于 IBM IoT 平臺的 MQTT 憑證。應用程序的輸出如圖 5.1 所示，我們可以看到 3 個水平部分：

a) 頂部按鈕 - 用于連接到 MQTT 代理和發布/訂閱我們選擇的主題（溫度、RPM ......）

b) MapView - 帶有注釋標記的地圖，通知我們車輛的當前位置

c) 水平滾動菜單 - 帶有 ECU 數據的儀表

圖 5.1：iOS 應用程序

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6) web-app 的最終輸出

創建的 Node-RED Web 應用程序 UI 從漢堡菜單中獲得兩個選擇：靜態測試 - 用于從 ECU 中僅檢索一個值和動態測試 - 每 2 秒從 ECU 檢索值（基于.ino 延遲 - 可以更改）。靜態測試界面如下圖所示。

圖 6.1：Node-RED 網絡應用 UI

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