Система обміну короткими повідомленнями на базі ESP8266 та MQTT

Abstract

Ця робота присвячена розробці прототипу розподіленої системи обміну короткими повідомленнями з використанням мікроконтролера ESP8266 та протоколу MQTT. В контексті стрімкого розвитку Інтернету речей (IoT) та доступності бездротових технологій з'єднання, системи обміну повідомленнями займають ключову роль у забезпеченні ефективної взаємодії між пристроями. Дослідження включає аналіз технічних аспектів ESP8266 та MQTT, розробку методів оптимізації системи, вивчення питань безпеки та інших ключових аспектів, що впливають на надійність та ефективність обміну даними в IoT. Результати дослідження спрямовані на практичне застосування у розробці інноваційних IoT-проектів, надаючи фахівцям засоби для оптимального використання ESP8266 та MQTT з максимальною продуктивністю та забезпечуючи необхідний рівень безпеки та надійності систем обміну короткими повідомленнями. Пояснювальна записка бакалаврської роботи складається зі вступу, трьох розділів, висновків та трьох додатків. У вступі визначається актуальність теми, сформульовані мета, об’єкт, предмет та завдання дослідження та розроблення бакалаврської роботи. У першому розділі проведено предметний огляд та існуючі рішення. У другому розділі описано детально архітектуру системи, протокол, обробка помилок, програмне та апаратне забезпеченню, з фокусом на протокол MQTT. У третьому розділі роботи розглянуті наступні етапи: реалізація на базі ESP8266 та MQTT, розробка програмного забезпечення, вивчення алгоритмів для прошивки NodeMCU та впровадження коротких повідомлень з використанням модуля BME680. У висновках наведено аналіз виконаної роботи та отриманих результатів дослідження та розроблення. У додатку А наведено Довідку з перевірки на унікальність. У додатку Б – код для підключення ESP8266 до MQTT-сервера і роботи з датчиком Adafruit BME680. У додатку В – Wi-Fi MQTT клієнт на ESP8266. В цілому, бакалаврська робота без додатків містить 81 с., 46 рис., 2 табл., 23 джерела посилання. This work is devoted to the development of a prototype of a distributed short messaging system using the ESP8266 microcontroller and the MQTT protocol. In the context of the rapid development of the Internet of Things (IoT) and the availability of wireless communication technologies, messaging systems play a key role in ensuring effective interaction between devices. The research includes analysis of the technical aspects of ESP8266 and MQTT, development of system optimization methods, study of security issues and other key aspects affecting the reliability and efficiency of data exchange in IoT. The results of the research are aimed at practical application in the development of innovative IoT projects, providing specialists with the means to optimize the use of ESP8266 and MQTT with maximum performance and ensuring the required level of security and reliability of short message exchange systems. The explanatory note of the bachelor's thesis consists of an introduction, three chapters, conclusions, and three appendices. The introduction defines the relevance of the topic, formulates the purpose, object, subject, and objectives of the research and development of the bachelor's thesis. The first chapter provides a substantive overview and existing solutions. The second chapter describes in detail the system architecture, protocol, error handling, software, and hardware, with a focus on the MQTT protocol. The third section of the paper discusses the following stages: implementation based on ESP8266 and MQTT, software development, study of algorithms for NodeMCU firmware, and implementation of short messages using the BME680 module. The conclusions provide an analysis of the work performed and the results of research and development. Appendix A contains the Uniqueness Checker Reference. Appendix B contains the code for connecting ESP8266 to the MQTT server and working with the Adafruit BME680 sensor. Appendix C - Wi-Fi MQTT client on ESP8266. In total, the bachelor's thesis without appendices contains 81 pages, 46 figures, 2 tables, 23 references.