1-1. MQTT를 활용한 IoT 서비스 구성

2-1. 데이터 생성 -> 네트워크 연결 -> 데이터 처리 -> 서비스 제공
     - 데이터 생성: 센싱(센서를 통해 데이터 수집) 과정을 통해 디지털 데이터로 변환, 전달+제어의 기능
     - 네트워크 연결: 센싱 과정을 거쳐 변환된 데이터들을 통신 기술을 통해 다른 디바이스 or 서버로 전송
     - 데이터 처리: 전송받은 데이터를 저장하고 분석, 정보 추출
     - 서비스 제공: 추출된 정보를 기반으로 하여 사람이나 다른 사물이 이용할 수 있도록 서비스를 제공, 목적에 따라 적절한 서비스를 제공

3-1. 여러 클라이언트 간의 메시지를 조정하여 라우팅 및 중계 역할
     - 메시지 수신 및 필터링, 각 메시지를 구독하는 클라이언트 식별, 메시지 전송, MQTT 클라이언트 권한 부여 및 인증, 누락된 메시지 및 클라이언트 세션 처리

4-1. TCP/IP 프로토콜 위에서 동작하는 발행-구독 기반의 메시징 프로토콜
     - IoT 데이터를 효율적으로 전송할 때 사용
4-2. 장점
     - 가볍고 작아 작은 마이크로컨트롤러에도 효율적인 사용 가능
     - 확장성이 좋아 여러 디바이스에 연결 가능
     - 신뢰성 보장
     - 손쉬운 암호화로 보안 강화
     - 광범위한 지원
4-3. 작동 순서
     - 클라이언트가 브로커와 연결 설정
     - 브로커와 연결한 후 클라이언트가 메시지를 게시하거나 구독 가능
     - 브로커는 메시지를 수신하고 메시지에 관심있는 구독자에게 메시지를 전달
4-4. 키워드
     - 주제: 브로커가 클라이언트를 위한 메시지를 필터링, 파일 또는 폴더 디렉터리와 유사한 계층구조로 정렬
     - 게시: 클라이언트가 메시지를 게시하는 과정, 데이터 형식 결정
     - 구독: 클라이언트는 브로커에게 구독 의사를 보내 관심있는 주제에 대한 메시지를 수신

const int trigPin = 12;  // 초음파 센서의 트리거 핀
const int echoPin = 14;  // 초음파 센서의 에코 핀

long duration;          // 음파의 왕복 시간(마이크로초)
float distanceCm;       // 거리(cm)
float distanceInch;     // 거리(인치)

void setup() {
  Serial.begin(115200); // 시리얼 통신 시작 (통신 속도: 115200bps)
  pinMode(trigPin, OUTPUT);  // 트리거 핀을 출력으로 설정
  pinMode(echoPin, INPUT);   // 에코 핀을 입력으로 설정
}

void loop() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);           // 트리거 핀 LOW로 초기화
  delayMicroseconds(2);                 // 2 마이크로초 대기
  digitalWrite(trigPin, HIGH);          // 트리거 핀 HIGH로 설정하여 초음파 송신
  delayMicroseconds(10);                // 10 마이크로초 동안 
  digitalWrite(trigPin, LOW);           // 초음파 송신 종료
  
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);     // 에코 핀에서 초음파의 왕복 시간 측정
  
  distanceCm = duration * 0.034/2; // 거리 계산
  
  distanceInch = distanceCm * 0.393701; // 인치로 변환
  
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distanceCm);              // 거리 (cm)
  Serial.print("(cm)  ");
  Serial.print(distanceInch);            // 거리 (인치)
  Serial.println("(inch)");
  
  delay(1000);                           // 1초 대기
}

#include <WiFi.h>          //Wi-Fi 연결 관련 라이브러리
#include <PubSubClient.h>  //MQTT 프로토콜을 사용하기 위한 라이브러리

// 다음 변수들을 당신의 SSID와 비밀번호로 대체하세요.
const char* ssid = "zineeh";          // 사용하는 WiFi 네트워크 이름 (SSID)
const char* password = "SMARTDEVICE0514";  // 사용하는 WiFi 네트워크 비밀번호

const int trigPin = 12;  // 초음파 센서의 트리거 핀
const int echoPin = 14;  // 초음파 센서의 에코 핀

// MQTT 브로커 IP 주소를 여기에 입력하세요 (예: "192.168.1.144")
const char* mqtt_server = "test.mosquitto.org";
const int mqttPort = 1883;

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

long lastMsgTime = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, mqttPort);

  pinMode(echoPin, INPUT);  // 에코 핀을 입력으로 설정
  // 트리거 핀 초기화
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
}

void setup_wifi() {
  delay(10);
  // Wi-Fi 네트워크에 연결 시작
  Serial.println();
  Serial.print("연결 중인 Wi-Fi: ");
  Serial.println(ssid);

  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  Serial.println("");
  Serial.println("Wi-Fi 연결됨");
  Serial.println("IP 주소: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void reconnect() {
  // 연결이 될 때까지 반복
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("MQTT 연결 시도 중...");
    // 랜덤 클라이언트 ID 생성
    String clientId = "ESP32Client-";
    clientId += String(random(0xffff), HEX);
    Serial.print("클라이언트 ID: ");
    Serial.println(clientId);
    // 연결 시도
    if (client.connect(clientId.c_str())) {
      Serial.println("연결됨");
    } else {
      Serial.print("실패, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" 5초 후 다시 시도");
      // 5초 대기 후 다시 시도
      delay(5000);
    }
  }
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  // 클라이언트가 메시지를 처리하고 서버와 연결 유지
  client.loop();

  long now = millis();
  if (now - lastMsgTime > 1000) {  //1초 간격
    lastMsgTime = now;
    // 초음파 센서 값을 읽어옵니다.
    float sensorValue = readUltrasonicSensor();
    char sensorString[8];
    dtostrf(sensorValue, 1, 2, sensorString);
    client.publish("MQTT_24", sensorString);
  }
}

float readUltrasonicSensor() {
  // 트리거 핀을 10 마이크로초 동안 HIGH로 설정하여 초음파를 발사합니다.
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // 에코 핀에서 펄스의 지속 시간을 측정합니다.
  pinMode(echoPin, INPUT);
  float duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // 소리의 속도를 기준으로 거리를 계산합니다.(343m/s로 가정)
  float distance = duration * 0.0343 / 2.0;

  return distance;
}

const int buzzerPin = 2; //led 핀 번호 설절
 
void setup (){
  pinMode (buzzerPin,OUTPUT );//buzzerPin 을 출력으로 설정
}
 
void loop (){
  digitalWrite (buzzerPin, HIGH ); //buzzerPin 에 HIGH 값 쓰기
  delay (500 ); // 0.5 초 기다리기
  digitalWrite (buzzerPin, LOW ); //buzzerPin 에 LOW 값 쓰기
  delay (1000 ); // 1 초 기다리기
}

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
 
// 다음 변수들을 당신의 SSID와 비밀번호로 대체하세요.
const char* ssid = "zineeh";
const char* password = "SMARTDEVICE0514";

// MQTT 브로커 IP 주소를 여기에 입력하세요 (예: "192.168.1.144")
const char* mqtt_server = "test.mosquitto.org";
const int mqttPort = 1883 ;
const char * mqttTopic = "MQTT_buzzer"; // 사용자에 맞게 변경
const int buzzerPin = 2 ; // 부저에 연결된 GPIO 핀 번호
 
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup_wifi() {
  delay(10);
  // Wi-Fi 네트워크에 연결 시작
  Serial.println();
  Serial.print("연결 중인 Wi-Fi: ");
  Serial.println(ssid);

  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  Serial.println("");
  Serial.println("Wi-Fi 연결됨");
  Serial.println("IP 주소: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}
 
void setup(){
    // 시리얼 통신 초기화
  Serial.begin(115200);
  // Wi-Fi 연결 설정
  setup_wifi();

  client.setServer(mqtt_server, mqttPort);
  client.setCallback(callback);
 
  // 부저 핀을 출력 모드로 설정
  pinMode(buzzerPin,OUTPUT);
}
 
void loop(){
  if(!client.connected()){
    reconnect();
  }
  client.loop();//MQTT 클라이언트를 유지하기 위해 호출
}
 
void callback(char*topic , byte *payload , unsigned int length){
  Serial.print("Receivedmessage: ");
  Serial.print(topic);
  Serial.print(" ");
  for(int i = 0 ; i <length;i++){
    Serial.print((char)payload[i]);
  }
  Serial.println();
 
  if(strcmp(topic, mqttTopic)== 0){
    if(payload[0] == '1'){
     // 부저를 켜는 코드 작성
     digitalWrite(buzzerPin, HIGH); 
    }else if(payload[0] == '0'){
     // 부저를 끄는 코드 작성
     digitalWrite(buzzerPin, LOW); 
    }
  }
}
 
void reconnect(){
  while(!client.connected()){
    Serial.print("Connectingto MQTT Broker...");
   String clientId = "ESP32Client-";
   clientId += String(random(0xffff), HEX);
    if(client.connect(clientId.c_str())){
     Serial.println("Connected to MQTT Broker");
     client.subscribe(mqttTopic);
    }else {
     Serial.print("Failed, rc=");
     Serial.print(client.state());
     Serial.println("Retrying in 5 seconds...");
     delay(5000);
    }
  }
}

8-1. CoAP(Constrained Application Protocol): IoT를 위한 IPv6 위의 응용 프로토콜
     - 제약이 있는 장치들을 위한 특수한 애플리케이션 프로토콜
     - 비슷한 프로토콜을 사용하는 더 넓은 인터넷과 통신 가능
     - 디바이스들의 통신을 위해 IETF의 CoRE 워킹그룹에서 표준화한 프로토콜
     - , UDP의 단점을 보완한 통신 프로토콜
8-2. 지그비(ZigBee): 저속, 저비용, 저전력의 무선망을 위한 기술로 양방향 무선 개인 영역 통신망의 역할을 함
8-3. 로라(LoRa): LPWA 네트워크 기술 범주에 속하는 무선 LAN 네트워크용 무선 변조 기술
     - 사물인터넷 통신을 위해 만들어진 저전력 통신변조 기술
8-4. IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers): 전자기술 및 과학의 개발과 활용을 촉진하는 전기전자학회