Actualización del firmware MQTTS para la placa IoT-02 el día 30/5/2020

Nuevas necesidades

El Firmware usado el 23/5/2020 ( IoT-02_mqtts_09 en GitHub ) puede manejar correctamente los temas MQTT mientras las peticiones tengan un intervalo mínimo de tiempo entre ellas.

En la clase de hoy vamos a estresar la placa IoT-02 haciéndole peticiones de temas (topics) cada segundo. Debido a la latencia de la red, es muy probable que algunas peticiones sean recibidas casi al mismo tiempo. ¿Y qué pasa si recibimos órdenes simultáneamente? Si las órdenes simultáneas son muy seguidas habrá dos procesos simultáneos de acceso al bus I2C, provocando la lectura errónea del sensor I2C.

Ejemplo de comunicación I2C

Señales I2C en el osciloscopio

Fuente de las imágenes de las señales I2C

El tiempo de una comunicación I2C, en la foto de la señales en la pantalla del osciloscopio, es de 150 microsegundos (el tiempo dependerá de la velocidad del dispositivo I2C maestro).

Tecnologías añadidas

Uso de FreeRTOS

No hace falta añadir ninguna biblioteca para usar FreeRTOS en el ESP32. Ya viene por defecto en el IDE de Arduino configurado fara funcionar con el ESP32.

FreeRTOS. Real-time operating system for microcontrollers

Multitasking on ESP32 with Arduino and FreeRTOS

Uso de Mutex. IoT-02_freeRTOS_04

Uso de un mutex para asegurar que la lectura del bus I2C se completa antes de requerir otra lectura. El mutex da exclusividad al primer proceso que lo solicita. Es una manera típica de sincronizar tareas ejectutándose en paralelo.

Terminal serie con la salida del firmware' IoT-02_freeRTOS_04 (en GitHub):

/home/jordi/Arduino/IoT-02_freeRTOS_04/IoT-02_freeRTOS_04.ino
Task 1 (0) --> T: 25.12
Task 2 (0) --> T: 25.12
Task 2 (1) --> T: 25.12
Task 1 (1) --> T: 25.12
Task 2 (2) --> T: 25.12
Task 2 (3) --> T: 25.13
Task 1 (2) --> T: 25.14
Task 2 (4) --> T: 25.14
Task 2 (5) --> T: 25.14
Task 1 (3) --> T: 25.15
Task 2 (6) --> T: 25.15
Task 2 (7) --> T: 25.16
Task 1 (4) --> T: 25.16
Task 2 (8) --> T: 25.16
Task 2 (9) --> T: 25.17 
Task 1 (5) --> T: 25.17
Ending task 2
Task 1 (6) --> T: 25.17
Task 1 (7) --> T: 25.18
Task 1 (8) --> T: 25.18
Task 1 (9) --> T: 25.19
Ending task 1

En la tarea task 1 se bloquea el acceso al bus I2C (lectura de temperatura) en cada llamada:

 for ( int i = 0; i < 10; i++ ) {
   xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY);
   Serial.print("Task 1 ("); Serial.print(i); Serial.print(") --> ");
   vReadTemperature();
   xSemaphoreGive(xMutex);
   vTaskDelay(xDelay);
 }
 Serial.println("Ending task 1");

En la tarea task 2 se bloquea el acceso al bus I2C (lectura de temperatura) leyendo de dos en dos:

 for ( int n = 0; n < 5; n++) {
   xSemaphoreTake(xMutex, portMAX_DELAY);
   for ( int i = 0; i < 2; i++ ) {
     Serial.print("Task 2 ("); Serial.print(nC); Serial.print(") --> ");
     vReadTemperature();
     vTaskDelay(xDelay);
     nC++;
   }
   xSemaphoreGive(xMutex);
 }

Bibliotecas (libraries)

JSON Library for Arduino

Nuevo firmware

IoT-02_mqtts_freeRTOS_json_12.zip IoT-02_mqtts_freeRTOS_json_12 en GitHub

Verificación de funcionamiento

Enlace con la herramienta de gestión de MAC via web. Código de la herramienta de gestión de MAC via web