App Inventor, Firebase y NodeMcu

El trinomio anterior nos va a permitir

AppInventor -> Crear aplicaciones para móviles por medio de programación de bloques. No es necesario conocer  el lenguaje de programación.

Veremos que AppInventor genera algunos errores que nos impide avanzar. En ese caso, cambiaremos a la plataforma de kodular, que es similar pero que, aun mostrando los mismos errores, nos dejara crear la APK

Firebase -> Base de datos de google en tiempo real. Conociendo una clave y  la dirección URL de la base de datos, vamos a poder guardar  y leer datos para nuestros proyectos

NodeMcu, nuestra placa de desarrollo

 

Empezamos con App Inventor.

 

Firebase

La base de datos se genera en la página oficial, que nos va a reconocer si ya estamos logeados

 Ver y hacer la actividad que viene en ->https://www.youtube.com/watch?v=1vHqDSKnObk

Una vez que tengamos algo de conocimientos sobre el NodeMcu en   un  breve curso de  Luis del Valle sobre Arduino en este LINK , pasaremos a los enlaces entre firebase y NodeMcu

5º Ver video de introducción de cómo crear una base firebase->https://www.youtube.com/watch?v=-DU41rcVcs0  y ->https://www.youtube.com/watch?v=c5_1DUZ5Oko

 

Visto la teoría general, vamos a por un proyecto concreto que use todo lo anterior.

Veremos cómo abrir la puerta del parking de nuestro Instituto con Kodular, firebase y NodeMcu

Abrimos nuestro editor Kodular, donde ya hemos añadido las etiquetas para que aparezcan los datos que necesitamos

Añadimos las etiquetas que necesitamos. He puesto 5, para latitud, longitud, altura, localización de la calle y otro para mostrar si la puerta esta abierta o cerrada. Además nuestro botón de abrir la puerta

Vamos al la sección de Blocks y explicamos que hemos añadido

En la imagen tenemos que Cuando el sensor de localización cambia la posición  el sensor 1, entonces se ejecuta las siguientes tareas

a) Se pone el texto en la etiqueta 1 el obtenido al tomar la latitud ( esto lo hace el sensor de ubicación )

b ) Se pone el texto en la etiqueta 2 el obtenido al tomar la longitud

c ) Se pone el texto en la etiqueta 3 el obtenido al tomar la altitud

d ) Se pone el texto en la etiqueta 4 el obtenido  al obtener la dirección actual

Bloque 2

En el bloque de arriba se trabaja con la base de datos

Cuando hacemos click en el botón, se ejecuta la llamada a la base de datos y guardamos el número 1 en la etiqueta valor ( si no existe, la base de datos, la crea )

Hemos tomado el valor 1 para referir que la puerta se abre. Veremos en nuestro NodeMcu, que si esto ocurre porque hemos dado orden de abrir la puerta, pasado un tiempo el nodemcu parará este valor a 0

 En las dos siguientes líneas guardamos los valores de latitud y longitud, necesarias para saber si le coche está cerca de la puerta o no.

En la línea final, ponemos el color de fondo del botón en verde

Bloque 3:

En este bloque, ponemos la etiqueta 5 el contenido  que tiene el campo valor de la base de datos

Primero aparece el cuando cambia la base de datos, luego un ejecutar tareas, pero con un condicional

Si comparamos las etiquetas de la base y vemos la denominada valor, entonces ponemos la etiqueta 5 el contenido que hemos obtenido en el campo valor

Luego ponemos el color de fondo del botón como azul

 

 

Conexión del relé y el NodeMcu

En la imagen tenemos la conexión necesaria para nuestro sistema.

Hay que considerar que la salida de la placa es 3,3 voltios y la tensión de trabajo de la placa que tiene el relé es 5 voltios

Aún así, hemos comprobado que es suficiente para que se active el relé cuando recibe la señal

La conexión de la señal ( cable verde ) es la salida de D7 de la placa del NodeMCU

En la parte izquierda tenemos la salida del relé, siendo NA = Normalmente abierto

NC -> Normalmente cerrado

El terminal que falta es el común

Si queremos mandar la señal al motor de la puerta, tenemos que usar el común ( abajo ) y el NA

Programa del NodeMCU

Esto va muy rápido. Queremos poner nuestra placa en marcha pero todavía no hemos hablado de la interface para programar y , sobre todo, los problemas que nos vamos a encontrar.

En otras secciones de esta web hemos dicho que para poder volcar nuestros proyectos a la placa necesitamos instalar el IDE de arduino, que tenemos en la página oficial, así que el primer paso es hacer la instalación de dicho programa,.

Consejo. Antes de entrar en aguas mas profundas, es mejor probar algo sencillo. Por ejemplo, elegir el ejemplo blink que ya viene en nuestro IDE y comprobar que podemos volcar programas sencillos a nuestra placa, para lo cual, tenemos que instalar el gestor de placa de la familia esp8266 ( ver punto 1 que se indica en caja roja )

Nuestro proyecto necesita librerías extra y en su instalación hemos encontrado los siguientes problemas que detallo:

 

Ya podemos entrar nuestro programa.

Recordamos que todo lo que empieza por // son comentarios y no se ejecutan en el programa

//Código de Arduino para crear una clave aleatoria en una base de datos firebase mas el código necesario para actuar sobre la variable valor que según sea , se abre ( valor=1 ) o no se abre ( valor=0 )

• // Entramos las librerías necesarias

• #include <ESP8266WiFi.h> // MODIFICAR SEGÚN VÍDEO!!!

• #include <FirebaseArduino.h> // MODIFICAR SEGÚN VÍDEO!!!

• #define DEBUG(a) Serial.println(a);

• // En la anterior, las funciones DEBUG se usan para visualizar los resultados . mas Info en ->https://www.luisllamas.es/convertir-texto-a-numero-arduino/

• int ledPin = 13; // este es el puerto que coincide con D7 marcado en la placa

• // Las dos siguientes líneas es para la conexión WIFI

• #define SSID "Red wifi" // nombre del wifi

• #define PASSWORD "Clave de la wifi" // password del wifi

• // Las dos siguientes son para la url de la base de datos y la clave de seguridad

• #define FIREBASE_HOST "url de la firebase" //poner direccion de la database de Firebase sin https:// ni el ultimo /

• #define FIREBASE_AUTH "mi clave secreta"// poner código secreto. Ruta->>>> Configuración:  proyecto-cuentas servicio-secretos de la base de datos. Hay que tener en cuenta que una de las librerías que se usan para (FirebaseArduino), necesita cambiar la clave de fingerprint. Si no se hace, no va a funcionar. Para hacerlo, seguir el manual que viene en ->https://www.youtube.com/watch?v=ZZ5JvSA-Ed8 o bien el resumen que dejamos en el siguiente cuadro

Hay una "huella de dedo" que representa un valor para poder verificar una conexión de modo seguro, sin ser replicadas por otros que la puedan interceptar. Para ello, tenemos que añadir el código en hexadecimal a uno de nuestros archivos. Vemos los pasos

1º Tenemos visitar la web  ->https://www.grc.com/fingerprints.htm<- donde vamos a añadir la url de nuestra firebase, por ejemplo, https://europa-cce982-default-rtdb.europe-west1.firebasedatabase.app/

2º Una vez que tengamos el código en hexadecimal, vamos a la ruta -> Documents\Arduino\libraries\firebase-arduino-master\src
El nombre del archivo que tenemos que abrir es FirebaseHttpClient.h
3º Al final del archivo tenemos la línea :
static const char kFirebaseFingerprint[] = "03:D6:42:23:03:D1:0C:06:73:F7:E2:BD:29:47:13:C3:22:71:37:1B"; // 2020-02

donde la clave la tenemos que cambiar por la generada anteriormente. Guardamos, cerrados el IDE y abrimos de nuevo nuestro proyecto.

Seguimos explicando nuestro programa

• int randomNumber; // Se crea una variable para usar como número aleatorio. Esta parte la usamos para comprobar la grabación de un dato en la base de datos. No es útil por ahora en nuestro sistema, se puede usar para completar la práctica con una función más.

• void setup() { // Empieza la configuración

• Serial.begin(9600);

• pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); // el diodo de la placa lo ponemos como salida. Veremos que ahora mismo enciende de vez en cuando. Si vemos el la respuesta  por el puerto serie, observamos un error que tenemos que solucionar. Podemos seguir trabajando sobre el proyecto, pero este error hay que solucionarlo. Posible solución en ->https://youtu.be/9DNS_3Cu7NU

• pinMode(ledPin, OUTPUT); // Ponemos nuestro puerto como salida. De ahí al relé

• // Secuencias para empezar la conexión a la red WIFI

• WiFi.begin(SSID, PASSWORD); // sustituimos por nuestros valores de la red WIFI

• Serial.print("Conectamos");

• while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // si no se conecta, imprimimos un punto y esperamos 500 milisegundos.

• Serial.print(".");

• delay(500);

• }

• Serial.println(); // estamos aquí porque hemos conectado

• Serial.print("Conectado: ");

• Serial.println(WiFi.localIP());  // Se imprime la dirección IP

• Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH);  // Ahora conectamos con la base de datos

• int n = 0; // valor n a cero ??

• void loop() { // empieza el bucle de ejecución del programa

• randomNumber = random(1,100);// generamos un número aleatorio del 1 al 100

• // Aquí crearemos una etiqueta en Firebase y le asignaremos un valor.

• Firebase.setInt("ejemplo", randomNumber);// Se crea la variable entera ejemplo dentro de la base de datos y se pone el valor que se ha generado antes ( ramdomNumber).

• //Firebase.SetInt se puede sustituir por otras como Firebase.setString. En vez de crear una variable numérica, se crea una de string. Investigar esto para poder reducir el código y no usar la conversión de string a float que estamos usando en este programa ...

• // Mostramos error si no conseguimos la conexión a la base de datos

• if (Firebase.failed()) {

• Serial.print("Tenemos problemas con la conexión:");

• Serial.println(Firebase.error()); // se imprime el error

• return; }

• delay(100); // esperamos 100 milisegundos

• // En la firebase hemos creado la etiqueta Prueba donde se van a guardar los datos que se envían desde la APK. Vamos a mostrarlos

• Serial.print("resultado AppInventor: ");

• Serial.print("Latitud: "); // imprimimos en consola la palabra Latitud

• Serial.println(Firebase.getString("Prueba/latitud"));//  Mostramos la variable que hemos obtenido en la conexión. Fijaros que después de Firebase se encuentra getString, que significa Obtener cadena

• Serial.print("Longitud: ");

• Serial.println(Firebase.getString("Prueba/longitud"));// Lo mismo para la longitud

• // tenemos que pasar ahora de string a float para poder comparar valores numéricos. Con los string no se puede

• float longitud;

• longitud = Firebase.getString("Prueba/longitud").toFloat(); // pasamos de string a float

• DEBUG(longitud);

• float latitud;  // lo mismo para latitud

• latitud = Firebase.getString("Prueba/latitud").toFloat();

• DEBUG(latitud);

• Serial.println(longitud);

• Serial.print("Valor del mando: ");  // leemos el valor del mando, que recordamos se guarda en el campo "valor". Si es 1 se tiene que poner a funcionar ( abrir puerta )

• Serial.println(Firebase.getString("Prueba/valor"));// Se imprime el resultado del campo valor

• delay(500);

• // Ponemos el condicional para que , cumpliendo unas condiciones, se active. Esas condiciones son que el valor está a 1, que la longitud sea mayor de un determinado valor, que tambien sea menor que otro ( estamos acotando zona ), que la latitud esté entre los dos valores que se indican...

• // Tenemos que cambiar esos valores por lo dados en la puerta del  IES Mare Nostrum. También se puede reducir código si usamos la expresión  a< valor <b.  Modificar cuando se compruebe que funciona

• if (Firebase.getString("Prueba/valor")=="\"1\"" and longitud > -4.7 and longitud < -4.5 and latitud > 36.2 and latitud < 36.8 );

• {Serial.println("Se debe encender el mando: ");

• digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);// Se activa led de la placa

• digitalWrite(ledPin, HIGH);// se activa puerto de la placa y el reé funciona

• delay(5000);  //  Dejamos 5 segundos el relé encendido

• // ahora ponemos el valor a cero a todos los campos de la base de datos, incluido el campo Valor. Es necesario para no tener la puerta siempre abierta
  Firebase.setString("Prueba/valor", "0");
  Firebase.setString("Prueba/latitud", "0");
  Firebase.setString("Prueba/longitud", "0");
  }

• Serial.println("Puerta cerrada: "); // No se da orden de abrir

• digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);// Apagamos el led de la placa

• digitalWrite(ledPin, LOW);// apagamos el puerto de la placa

• }
   

Mejoras

A nuestro proyecto básico le podemos añadir mejoras como la activación del sistema cuando  se detecte que el coche se aproxima o un sistema de autentificación de usuarios

Respecto a lo primero