Cloud e IoT e Industria 4.0 com Python

1. NodeMCU - ESP8266

O NodeMCU ESP8266 é uma placa de desenvolvimento de baixo custo que integra um microcontrolador ESP8266 com Wi-Fi.
É ideal para projetos de IoT (Internet das Coisas) devido à sua conectividade sem fio e facilidade de uso.
Pode ser programado em várias linguagens, incluindo MicroPython e Arduino IDE (C/C++).
MCU - Microcontroller Unit

2. Configurando o Ambiente de Desenvolvimento

Instalação do Driver do UART da Placa:
- Verifique qual placa está utilizando e o UART dela
- Para o NodeMCU ESP8266 com UART CH340 baixar no link - CH340 drive for Windows 10.
- Verificar se o MCU (Microcontroller Unit) é reconhecido pelo computador - depende no SO que você utilizar
Configuração do Ambiente Python
- Criar um novo ambiente virtual na pasta do projeto
```
> python3 -m venv .venv
```
- Ativar o novo ambiente virtual
```
# Unix (Linux/MacOS)
> source .venv/bin/activate 
# Windows
> .venv/Scripts/activate.bat
```
- Instale o pacotes esptool e adafruit-ampy
```
> (.venv) pip install esptool adafruit-ampy
```
  Agora estamos prontos para instalar o MicroPython no MCU.
Instalação do MicroPython no MCU
Baixe o firmware MicroPython para ESP8266 no site oficial do MicroPython - Firmware ESP8266 Generic 20241129
- Conecte o NodeMCU ao computador via USB.
- Apagar a firmware do MCU - sua porta vai depender o SO, verificar
```
> esptooll --port COM3 erase_flash
```
- Gravar a firmware nova
```
> esptooll --port COM3 write_flash -fm dout --flash_size=detect 0 ESP8266_GENERIC-20241129-v1.24.1.bin
```

3. Primeiros Passos com MicroPython

Conectando ao NodeMCU:
- Abra o editor de código e conecte-se à porta serial do NodeMCU.
- Abra o REPL (Read-Eval-Print Loop), um interpretador interativo de MicroPython.
Executando comandos básicos:
- print("Olá, Mundo!"): exibe uma mensagem no console.
- import network: importa a biblioteca para conexão wi-fi.
- sta_if = network.WLAN(network.STA_IF): ativa o modo estação do wi-fi.
- sta_if.active(True): Habilita o modo estação.
- sta_if.connect('NomeDaSuaRede', 'SenhaDaSuaRede'): Conecta a placa a rede wi-fi escolhida.
- sta_if.isconnected(): verifica se a conexão foi estabelecida com sucesso.

4. Interagindo com os Pinos GPIO

O NodeMCU possui diversos pinos GPIO (General Purpose Input/Output) que podem ser usados para controlar dispositivos externos.
Exemplo:
- from machine import Pin
- led = Pin(2, Pin.OUT): configura o pino 2 como saída.
- led.value(1): acende o LED conectado ao pino 2.
- led.value(0): apaga o LED.

5. Introdução ao Flask e MQTT

Flask:
- Um microframework web para Python que facilita a criação de APIs.
- No NodeMCU, é possível usar uma versão simplificada do Flask para criar APIs web.
MQTT:
- Um protocolo de mensagens leve e eficiente para IoT.
- Permite a comunicação entre dispositivos e servidores em tempo real.
É crucial entender que o ESP8266 tem limitações de processamento, e projetos muito complexos podem ter problemas de performance.

6. Recursos Adicionais

Documentação do MicroPython: micropython.org
Documentação do ESP8266: Espressif Systems
Exemplos de projetos e tutoriais: Pesquise por “NodeMCU ESP8266 MicroPython projetos” no Google e no Youtube.

Dicas para a Disciplina:

Comece com projetos simples para familiarizar os alunos com o básico do NodeMCU e MicroPython.
À medida que os alunos ganham confiança, introduza conceitos mais avançados, como Flask e MQTT.
Incentive os alunos a explorar e experimentar com diferentes projetos.
Divida os projetos em etapas menores, focando em um conceito por vez.
Incentive o trabalho em grupo e a troca de conhecimentos entre os alunos.

References