ThingsBoardとデータを送受信する

#include <DHT20.h>温湿度センサーDHT20を使うためのライブラリを読み込みます。

#include <Wire.h>I2C通信を使うためのWireライブラリを読み込みます。I2Cは、少ない信号線でセンサーなどとデータをやり取りする通信方式です。

#include <WiFi.h>CherryIoTをWi-Fiへ接続するためのライブラリを読み込みます。

#include <WiFiClientSecure.h>暗号化された通信を行うためのWiFiClientSecureライブラリを読み込みます。

#include <PubSubClient.h>MQTT通信を行うためのPubSubClientライブラリを読み込みます。MQTTは、機器とクラウドの間で軽量にデータを送受信する通信方式です。

const char* ssid = "xxxxx";CherryIoTを接続するWi-FiのSSIDを、ssidへ保存します。

const char* password = "xxxxx";Wi-Fiのパスワードを、passwordへ保存します。

const char* mqtt_server = "thingsboard.cloud";MQTTの接続先をThingsBoard Cloudに設定します。

const int mqtt_port = 8883;暗号化されたMQTT通信に使用する8883番ポートを、mqtt_portへ保存します。

const char* token = "xxxxx";ThingsBoardで作成したデバイスのアクセストークンを、tokenへ保存します。

const char* temperature_key = "temperature";ThingsBoardへ送る温度データの項目名を、temperature_keyへ保存します。

const char* humidity_key = "humidity";ThingsBoardへ送る湿度データの項目名を、humidity_keyへ保存します。

DHT20 DHT;DHT20を操作するためのDHTオブジェクトを作ります。

WiFiClientSecure espClient;ThingsBoardと暗号化通信を行うためのespClientオブジェクトを作ります。

PubSubClient client(espClient);espClientを使ってMQTT通信するためのclientオブジェクトを作ります。

const int ledPin = 4;コネクタBのLEDに対応するGPIO4を、定数ledPinへ保存します。

void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {ThingsBoardからMQTTメッセージを受信したときに実行する処理を、callback関数にまとめます。topicには受信先のトピック名、payloadには受信データ、lengthにはデータの長さが渡されます。

String topicStr = String(topic);受信したトピック名を扱いやすいString型へ変換し、topicStrへ保存します。

String message;受信したメッセージを組み立てるためのmessageを用意します。

for (unsigned int i = 0; i < length; i++) {受信したデータの長さだけ繰り返し処理します。

message += (char)payload[i];受信したデータを1文字ずつmessageへ追加します。

Serial.println("[MQTT] Topic: " + topicStr);受信したMQTTトピックをシリアルモニターへ表示します。

Serial.println("[MQTT] Payload: " + message);受信したメッセージの内容をシリアルモニターへ表示します。

if (topicStr.startsWith("v1/devices/me/rpc/request/")) {受信したトピックがThingsBoardからのRPC操作かを確認します。RPCは、ネットワーク経由で機器側の処理を呼び出す仕組みです。

String requestId = topicStr.substring(strlen("v1/devices/me/rpc/request/"));RPCのトピックからリクエスト番号を取り出し、requestIdへ保存します。getStateへの返信先を作るときに使用します。

if (message.indexOf(""method":"setState"") >= 0) {受信したメッセージが、LEDの状態を変更するsetState命令かを確認します。

bool ledState = message.indexOf("true") >= 0;受信内容にtrueが含まれているかを確認し、LEDをONにするかOFFにするかをledStateへ保存します。

digitalWrite(ledPin, ledState ? HIGH : LOW);ledStateがtrueならLEDを点灯し、falseなら消灯します。

Serial.println(ledState ? "LED ON" : "LED OFF");LEDの状態に合わせて「LED ON」または「LED OFF」をシリアルモニターへ表示します。

else if (message.indexOf(""method":"getState"") >= 0) {受信したメッセージが、現在のLED状態を取得するgetState命令かを確認します。

bool currentState = digitalRead(ledPin) == HIGH;現在のLED出力を読み取り、点灯しているかどうかをcurrentStateへ保存します。

String responseTopic = "v1/devices/me/rpc/response/" + requestId;getStateの結果を返すための返信先トピックを、requestIdを使って作ります。

String responsePayload = currentState ? "true" : "false";現在のLED状態を、ThingsBoardへ返すtrueまたはfalseの文字列へ変換します。

client.publish(responseTopic.c_str(), responsePayload.c_str());現在のLED状態をThingsBoardへ返信します。

Serial.println("Reported LED state: " + responsePayload);ThingsBoardへ返信したLED状態をシリアルモニターへ表示します。

void InitWiFi() {Wi-Fiへ接続する処理を、InitWiFi関数にまとめます。

Serial.print("Connecting to WiFi");Wi-Fiへの接続を開始することをシリアルモニターへ表示します。

WiFi.begin(ssid, password);設定したSSIDとパスワードを使ってWi-Fiへの接続を開始します。

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {Wi-Fiへ接続されるまで処理を繰り返します。

Serial.print(".");接続待ちであることを「.」で表示します。

Serial.println(" WiFi connected");Wi-Fiへ接続できたことをシリアルモニターへ表示します。

void reconnect() {ThingsBoardとのMQTT接続が切れたときに再接続する処理を、reconnect関数にまとめます。

while (!client.connected()) {ThingsBoardへ接続できるまで処理を繰り返します。

Serial.println("[TB] Connecting to ThingsBoard...");ThingsBoardへの接続を開始することをシリアルモニターへ表示します。

if (client.connect("ESP32C3Client", token, NULL)) {「ESP32C3Client」というクライアント名とアクセストークンを使ってThingsBoardへMQTT接続します。NULLはパスワードを指定しないことを表します。

Serial.println("[TB] Connected to ThingsBoard!");ThingsBoardへ接続できたことをシリアルモニターへ表示します。

client.subscribe("v1/devices/me/rpc/request/+");ThingsBoardから送られるRPC操作を受信できるよう、RPC用のMQTTトピックを購読します。+は任意のリクエスト番号を受け取るための記号です。

} else {client.setCallback(callback);ThingsBoardへ接続できなかった場合は、受信時に使うcallback関数を設定してから接続エラーの情報を表示します。

Serial.print("[TB] Failed, rc=");ThingsBoardへの接続に失敗したことをシリアルモニターへ表示します。

Serial.print(client.state());MQTT接続に失敗したときの状態コードをシリアルモニターへ表示します。

Serial.println(" try again in 5 seconds");5秒後に再接続することをシリアルモニターへ表示します。

void setup() {setup関数は、CherryIoTの電源を入れたときやリセットしたときに1回だけ実行されます。ここで通信や端子の初期設定を行います。

Serial.begin(115200);ThingsBoardとの接続状況や測定値をPCへ表示するため、115200bpsでシリアル通信を開始します。

Wire.begin(1, 3);温湿度センサーとI2C通信するため、SDAをGPIO1、SCLをGPIO3として通信を開始します。

pinMode(ledPin, OUTPUT);LEDへ信号を出力できるように、ledPinをOUTPUT（出力）に設定します。

digitalWrite(ledPin, LOW);起動時のLEDを消灯状態にします。

espClient.setInsecure();ThingsBoardとの暗号化通信でサーバー証明書の検証を省略する設定にします。

InitWiFi();InitWiFi関数を呼び出し、Wi-Fiへ接続します。

client.setServer(mqtt_server, mqtt_port);MQTTの接続先として、ThingsBoard Cloudのサーバーと8883番ポートを設定します。

client.setCallback(callback);MQTTメッセージを受信したときにcallback関数を実行するよう設定します。

void loop() {loop関数はsetup関数のあとに繰り返し実行されます。ThingsBoardとの接続を維持しながら、温度と湿度の測定・送信を繰り返します。

if (!client.connected()) {ThingsBoardとのMQTT接続が切れていないか確認します。

reconnect();接続されていない場合はreconnect関数を呼び出して再接続します。

client.loop();MQTT接続を維持し、ThingsBoardから届くメッセージを処理します。

DHT.read();DHT20へ測定を指示し、現在の温度と湿度のデータを読み取ります。

float humidity = DHT.getHumidity();読み取った湿度をhumidityへ保存します。

float temperature = DHT.getTemperature();読み取った温度をtemperatureへ保存します。

if (!isnan(humidity) && !isnan(temperature)) {温度と湿度の両方を正常に取得できたときだけ、表示と送信を行います。

Serial.print("Temperature: ");シリアルモニターへ「Temperature: 」と表示します。

Serial.println(temperature);測定した温度をシリアルモニターへ表示します。

Serial.print("Humidity: ");シリアルモニターへ「Humidity: 」と表示します。

Serial.println(humidity);測定した湿度をシリアルモニターへ表示します。

String payload = "{";ThingsBoardへ送る温度と湿度をJSON形式にまとめるため、payloadの作成を始めます。JSONは項目名と値を組み合わせてデータを表す形式です。

payload += """ + String(temperature_key) + "":" + String(temperature, 2) + ",";temperatureという項目名と、小数点以下2桁にした温度をpayloadへ追加します。

payload += """ + String(humidity_key) + "":" + String(humidity, 2);humidityという項目名と、小数点以下2桁にした湿度をpayloadへ追加します。

payload += "}";JSONの最後に「}」を追加して、送信データを完成させます。

client.publish("v1/devices/me/telemetry", payload.c_str());完成した温度と湿度のJSONを、ThingsBoardのテレメトリとして送信します。テレメトリは機器からクラウドへ送る測定値などのデータです。