====== Výroba Wi-Fi teploměru s ESP8266 ======

Wi-Fi teploměr jsem skládal z těchto součástek:

  * [[https://dratek.cz/arduino/1162-nodemcu-cp2102-lua-wi-fi-esp8266.html|vývojová deska ESP8266]]
  * [[https://dratek.cz/arduino/1361-bme280-modul-mereni-teploty-vlhkosti-a-barometrickeho-tlaku-precizni.html|BME280 Modul Měření Teploty Vlhkosti a Barometrického Tlaku]]

Pro programování jsem na destičku esp8266 nahrál Micropython. Cílem je, aby se destička připojovala k Mosquitto a posílala tak zprávy skrze MQTT protokol. 

<adm warning>**Edit 2.1.2024:** Nakonec jsem Micropython opustil, protože se mi nepodařilo dosáhnout stabilního obnovování připojení při výpadku Wi-Fi či MQTT. Původní příspěvek ponechávám, nicméně na závěr připojím kód v C++ pro vyčítání dat ze senzoru a automatickou obnovu spojení v případě výpadku.</adm>

Jako výborný zdroj posloužil článek [[https://randomnerdtutorials.com/esp32-mqtt-publish-subscribe-arduino-ide/|
ESP32 MQTT – Publish and Subscribe with Arduino IDE senzor BME280]]. Nicméně v článku nepoužívají Python - kód jsem čerpat tedy odjinud.

Později jsem objevil tento článek [[https://randomnerdtutorials.com/micropython-bme280-esp32-esp8266/|MicroPython: BME280 with ESP32 and ESP8266 (Pressure, Temperature, Humidity)]] ze kterého jsem čerpal jak zapojení senzoru, tak kód Pythonu pro senzor.


===== Připojení destičky k Wi-Fi =====

Micropython počítá se 2 soubory:

  * boot.py
  * main.py

Snažil jsem se pochopit na co který použít. Pochopil jsem, že nejprve se po startu načte boot.py a potom teprve main.py. V rámci best practises je doporučeno používat oba, ale vzápětí jsem se dočetl, že když se rozhodnu použít jenom **main.py** a do něj nahrát veškerý svůj kód, tak je to také ok.

Zatím jsem to tedy udělal tak, že nastavení a připojení Wi-Fi jsem nahrál do **boot.py** a čtení dat z čidla a obsluha MQTT je zase main.py. 

Nyní tedy kód boot.py pro připojení k Wi-Fi:

<code python>
# This file is executed on every boot (including wake-boot from deepsleep)
#import esp
#esp.osdebug(None)
import uos, machine
#uos.dupterm(None, 1) # disable REPL on UART(0)
import gc
#import webrepl
#webrepl.start()
gc.collect()


SSID = 'Wi-fi'
PASS = 'super_secret_password'

def connect():
    import network
    sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
    if not sta_if.isconnected():
        sta_if.active(True)
        sta_if.connect(SSID, PASS)
        while not sta_if.isconnected():
            pass # wait till connection
    print('network config:', sta_if.ifconfig())
    
connect()

</code> 

První co mě napadlo je, jak ošetřit to, že se Wi-Fi odpojí - třeba spadne síť. Jak vyřešit opětovný reconnect. Dobrá zpráva je, že není potřeba dělat nic a současný kód stačí. Testoval jsem kód tak, že jsem vypínal a zapínal Wi-Fi na mém routeru a vždycky, když jsem Wi-Fi zapnul, tak se připojilo i zařízení ESP8266 aniž bych musel cokoli dělat. Což mě docela mile překvapilo. 

==== Změna Wi-Fi sítě ====

Narazil jsem na zajímavý problém v kódu. Zdá se, že ESP8266 si po úspěšném připojení k Wi-Fi ukládá SSID sítě a heslo do paměti. Protože v rámci testování jsem vytvořil jinou síť, změnil jsem v kódu údaje a ESP8266 se ne a ne připojit k nové síti. Byl jsem v situaci, kdy obě sítě běžely a ESP8266 se připojovalo pořád k původní, i když v kódu po ní nic nezůstalo. A nepomohl mi ani reset zařízení či odpojení od napájení. 

Nakonec jsem to vyřešil v kódu tak, že jsem na první spuštění upravil funkci **connect()** takto:

<code python>
def connect():
    import network
    sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
    sta_if.connect(SSID, PASS)
    if not sta_if.isconnected():
        sta_if.active(True)
        sta_if.connect(SSID, PASS)
        while not sta_if.isconnected():
            pass # wait till connection
    print('network config:', sta_if.ifconfig())
</code> 

Jakmile jsme se připojil k nové Wi-Fi, tak jsem kód vrátil do původního stavu. Nechtělo se mi hlouběji zkoumat, jak to vlastně funguje a hledat elegantnější řešení, protože pro můj účel mi to stačilo.


===== BME280 MicroPython knihovna =====

Pro senzor BME280 je potřeba knihovna, která bude umět se senzorem pracovat. Knihovna musí být pro Python a našel jsem ji v tomto zdroji [[https://randomnerdtutorials.com/micropython-bme280-esp32-esp8266/|MicroPython: BME280 with ESP32 and ESP8266 (Pressure, Temperature, Humidity)]]. Stačí ji nakopírovat do ESP8266 a uložit jako soubor **BME280.py**.

<code python>
from machine import I2C
import time

# BME280 default address.
BME280_I2CADDR = 0x76

# Operating Modes
BME280_OSAMPLE_1 = 1
BME280_OSAMPLE_2 = 2
BME280_OSAMPLE_4 = 3
BME280_OSAMPLE_8 = 4
BME280_OSAMPLE_16 = 5

# BME280 Registers

BME280_REGISTER_DIG_T1 = 0x88  # Trimming parameter registers
BME280_REGISTER_DIG_T2 = 0x8A
BME280_REGISTER_DIG_T3 = 0x8C

BME280_REGISTER_DIG_P1 = 0x8E
BME280_REGISTER_DIG_P2 = 0x90
BME280_REGISTER_DIG_P3 = 0x92
BME280_REGISTER_DIG_P4 = 0x94
BME280_REGISTER_DIG_P5 = 0x96
BME280_REGISTER_DIG_P6 = 0x98
BME280_REGISTER_DIG_P7 = 0x9A
BME280_REGISTER_DIG_P8 = 0x9C
BME280_REGISTER_DIG_P9 = 0x9E

BME280_REGISTER_DIG_H1 = 0xA1
BME280_REGISTER_DIG_H2 = 0xE1
BME280_REGISTER_DIG_H3 = 0xE3
BME280_REGISTER_DIG_H4 = 0xE4
BME280_REGISTER_DIG_H5 = 0xE5
BME280_REGISTER_DIG_H6 = 0xE6
BME280_REGISTER_DIG_H7 = 0xE7

BME280_REGISTER_CHIPID = 0xD0
BME280_REGISTER_VERSION = 0xD1
BME280_REGISTER_SOFTRESET = 0xE0

BME280_REGISTER_CONTROL_HUM = 0xF2
BME280_REGISTER_CONTROL = 0xF4
BME280_REGISTER_CONFIG = 0xF5
BME280_REGISTER_PRESSURE_DATA = 0xF7
BME280_REGISTER_TEMP_DATA = 0xFA
BME280_REGISTER_HUMIDITY_DATA = 0xFD


class Device:
  """Class for communicating with an I2C device.

  Allows reading and writing 8-bit, 16-bit, and byte array values to
  registers on the device."""

  def __init__(self, address, i2c):
    """Create an instance of the I2C device at the specified address using
    the specified I2C interface object."""
    self._address = address
    self._i2c = i2c

  def writeRaw8(self, value):
    """Write an 8-bit value on the bus (without register)."""
    value = value & 0xFF
    self._i2c.writeto(self._address, value)

  def write8(self, register, value):
    """Write an 8-bit value to the specified register."""
    b=bytearray(1)
    b[0]=value & 0xFF
    self._i2c.writeto_mem(self._address, register, b)

  def write16(self, register, value):
    """Write a 16-bit value to the specified register."""
    value = value & 0xFFFF
    b=bytearray(2)
    b[0]= value & 0xFF
    b[1]= (value>>8) & 0xFF
    self.i2c.writeto_mem(self._address, register, value)

  def readRaw8(self):
    """Read an 8-bit value on the bus (without register)."""
    return int.from_bytes(self._i2c.readfrom(self._address, 1),'little') & 0xFF

  def readU8(self, register):
    """Read an unsigned byte from the specified register."""
    return int.from_bytes(
        self._i2c.readfrom_mem(self._address, register, 1),'little') & 0xFF

  def readS8(self, register):
    """Read a signed byte from the specified register."""
    result = self.readU8(register)
    if result > 127:
      result -= 256
    return result

  def readU16(self, register, little_endian=True):
    """Read an unsigned 16-bit value from the specified register, with the
    specified endianness (default little endian, or least significant byte
    first)."""
    result = int.from_bytes(
        self._i2c.readfrom_mem(self._address, register, 2),'little') & 0xFFFF
    if not little_endian:
      result = ((result << 8) & 0xFF00) + (result >> 8)
    return result

  def readS16(self, register, little_endian=True):
    """Read a signed 16-bit value from the specified register, with the
    specified endianness (default little endian, or least significant byte
    first)."""
    result = self.readU16(register, little_endian)
    if result > 32767:
      result -= 65536
    return result

  def readU16LE(self, register):
    """Read an unsigned 16-bit value from the specified register, in little
    endian byte order."""
    return self.readU16(register, little_endian=True)

  def readU16BE(self, register):
    """Read an unsigned 16-bit value from the specified register, in big
    endian byte order."""
    return self.readU16(register, little_endian=False)

  def readS16LE(self, register):
    """Read a signed 16-bit value from the specified register, in little
    endian byte order."""
    return self.readS16(register, little_endian=True)

  def readS16BE(self, register):
    """Read a signed 16-bit value from the specified register, in big
    endian byte order."""
    return self.readS16(register, little_endian=False)


class BME280:
  def __init__(self, mode=BME280_OSAMPLE_1, address=BME280_I2CADDR, i2c=None,
               **kwargs):
    # Check that mode is valid.
    if mode not in [BME280_OSAMPLE_1, BME280_OSAMPLE_2, BME280_OSAMPLE_4,
                    BME280_OSAMPLE_8, BME280_OSAMPLE_16]:
        raise ValueError(
            'Unexpected mode value {0}. Set mode to one of '
            'BME280_ULTRALOWPOWER, BME280_STANDARD, BME280_HIGHRES, or '
            'BME280_ULTRAHIGHRES'.format(mode))
    self._mode = mode
    # Create I2C device.
    if i2c is None:
      raise ValueError('An I2C object is required.')
    self._device = Device(address, i2c)
    # Load calibration values.
    self._load_calibration()
    self._device.write8(BME280_REGISTER_CONTROL, 0x3F)
    self.t_fine = 0

  def _load_calibration(self):

    self.dig_T1 = self._device.readU16LE(BME280_REGISTER_DIG_T1)
    self.dig_T2 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_T2)
    self.dig_T3 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_T3)

    self.dig_P1 = self._device.readU16LE(BME280_REGISTER_DIG_P1)
    self.dig_P2 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_P2)
    self.dig_P3 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_P3)
    self.dig_P4 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_P4)
    self.dig_P5 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_P5)
    self.dig_P6 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_P6)
    self.dig_P7 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_P7)
    self.dig_P8 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_P8)
    self.dig_P9 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_P9)

    self.dig_H1 = self._device.readU8(BME280_REGISTER_DIG_H1)
    self.dig_H2 = self._device.readS16LE(BME280_REGISTER_DIG_H2)
    self.dig_H3 = self._device.readU8(BME280_REGISTER_DIG_H3)
    self.dig_H6 = self._device.readS8(BME280_REGISTER_DIG_H7)

    h4 = self._device.readS8(BME280_REGISTER_DIG_H4)
    h4 = (h4 << 24) >> 20
    self.dig_H4 = h4 | (self._device.readU8(BME280_REGISTER_DIG_H5) & 0x0F)

    h5 = self._device.readS8(BME280_REGISTER_DIG_H6)
    h5 = (h5 << 24) >> 20
    self.dig_H5 = h5 | (
        self._device.readU8(BME280_REGISTER_DIG_H5) >> 4 & 0x0F)

  def read_raw_temp(self):
    """Reads the raw (uncompensated) temperature from the sensor."""
    meas = self._mode
    self._device.write8(BME280_REGISTER_CONTROL_HUM, meas)
    meas = self._mode << 5 | self._mode << 2 | 1
    self._device.write8(BME280_REGISTER_CONTROL, meas)
    sleep_time = 1250 + 2300 * (1 << self._mode)

    sleep_time = sleep_time + 2300 * (1 << self._mode) + 575
    sleep_time = sleep_time + 2300 * (1 << self._mode) + 575
    time.sleep_us(sleep_time)  # Wait the required time
    msb = self._device.readU8(BME280_REGISTER_TEMP_DATA)
    lsb = self._device.readU8(BME280_REGISTER_TEMP_DATA + 1)
    xlsb = self._device.readU8(BME280_REGISTER_TEMP_DATA + 2)
    raw = ((msb << 16) | (lsb << 8) | xlsb) >> 4
    return raw

  def read_raw_pressure(self):
    """Reads the raw (uncompensated) pressure level from the sensor."""
    """Assumes that the temperature has already been read """
    """i.e. that enough delay has been provided"""
    msb = self._device.readU8(BME280_REGISTER_PRESSURE_DATA)
    lsb = self._device.readU8(BME280_REGISTER_PRESSURE_DATA + 1)
    xlsb = self._device.readU8(BME280_REGISTER_PRESSURE_DATA + 2)
    raw = ((msb << 16) | (lsb << 8) | xlsb) >> 4
    return raw

  def read_raw_humidity(self):
    """Assumes that the temperature has already been read """
    """i.e. that enough delay has been provided"""
    msb = self._device.readU8(BME280_REGISTER_HUMIDITY_DATA)
    lsb = self._device.readU8(BME280_REGISTER_HUMIDITY_DATA + 1)
    raw = (msb << 8) | lsb
    return raw

  def read_temperature(self):
    """Get the compensated temperature in 0.01 of a degree celsius."""
    adc = self.read_raw_temp()
    var1 = ((adc >> 3) - (self.dig_T1 << 1)) * (self.dig_T2 >> 11)
    var2 = ((
        (((adc >> 4) - self.dig_T1) * ((adc >> 4) - self.dig_T1)) >> 12) *
        self.dig_T3) >> 14
    self.t_fine = var1 + var2
    return (self.t_fine * 5 + 128) >> 8

  def read_pressure(self):
    """Gets the compensated pressure in Pascals."""
    adc = self.read_raw_pressure()
    var1 = self.t_fine - 128000
    var2 = var1 * var1 * self.dig_P6
    var2 = var2 + ((var1 * self.dig_P5) << 17)
    var2 = var2 + (self.dig_P4 << 35)
    var1 = (((var1 * var1 * self.dig_P3) >> 8) +
            ((var1 * self.dig_P2) >> 12))
    var1 = (((1 << 47) + var1) * self.dig_P1) >> 33
    if var1 == 0:
      return 0
    p = 1048576 - adc
    p = (((p << 31) - var2) * 3125) // var1
    var1 = (self.dig_P9 * (p >> 13) * (p >> 13)) >> 25
    var2 = (self.dig_P8 * p) >> 19
    return ((p + var1 + var2) >> 8) + (self.dig_P7 << 4)

  def read_humidity(self):
    adc = self.read_raw_humidity()
    # print 'Raw humidity = {0:d}'.format (adc)
    h = self.t_fine - 76800
    h = (((((adc << 14) - (self.dig_H4 << 20) - (self.dig_H5 * h)) +
         16384) >> 15) * (((((((h * self.dig_H6) >> 10) * (((h *
                          self.dig_H3) >> 11) + 32768)) >> 10) + 2097152) *
                          self.dig_H2 + 8192) >> 14))
    h = h - (((((h >> 15) * (h >> 15)) >> 7) * self.dig_H1) >> 4)
    h = 0 if h < 0 else h
    h = 419430400 if h > 419430400 else h
    return h >> 12

  @property
  def temperature(self):
    "Return the temperature in degrees."
    t = self.read_temperature()
    ti = t // 100
    td = t - ti * 100
    return "{}.{:02d}C".format(ti, td)

  @property
  def pressure(self):
    "Return the temperature in hPa."
    p = self.read_pressure() // 256
    pi = p // 100
    pd = p - pi * 100
    return "{}.{:02d}hPa".format(pi, pd)

  @property
  def humidity(self):
    "Return the humidity in percent."
    h = self.read_humidity()
    hi = h // 1024
    hd = h * 100 // 1024 - hi * 100
    return "{}.{:02d}%".format(hi, hd)

</code>



===== Čtení dat ze senzoru BME280 =====

S knihovnou je pak jednoduché vyčítat hodnoty ze senzoru:

<code python>
# Complete project details at https://RandomNerdTutorials.com

from machine import Pin, I2C
from time import sleep
import BME280

# ESP32 - Pin assignment
i2c = I2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=10000)
# ESP8266 - Pin assignment
#i2c = I2C(scl=Pin(5), sda=Pin(4), freq=10000)

while True:
  bme = BME280.BME280(i2c=i2c)
  temp = bme.temperature
  hum = bme.humidity
  pres = bme.pressure
  # uncomment for temperature in Fahrenheit
  #temp = (bme.read_temperature()/100) * (9/5) + 32
  #temp = str(round(temp, 2)) + 'F'
  print('Temperature: ', temp)
  print('Humidity: ', hum)
  print('Pressure: ', pres)

  sleep(5)
</code> 


===== Posílání dat skrze MQTT v MicroPythonu =====

Nejprve jsem si nainstaloval MQTT server Mosquitto a napsal jednoduchý kód v MicroPythonu pro komunikaci, dle článku [[https://bhave.sh/micropython-mqtt/|Secrets of MicroPython: MQTT on ESP32]].

==== Ochrana kódu proti odpojení od MQTT serveru ====

Wi-fi a její automatické připojení je sice vyřešeno, ale jiná věc je, že může sehlat spojení s MQTT serverem. Prostě a jednoduše MQTT server třeba spadne a zařízení nemůže naslouchat nebo posílat data. 

V článku [[https://randomnerdtutorials.com/micropython-mqtt-esp32-esp8266/|MicroPython – Getting Started with MQTT on ESP32/ESP8266]] jsem se inspiroval, jak toto ošetřit. Řešení není až tak uspokojivé, jak jsem si představoval, protože ve chvíli, kdy se připojení rozpadne a dojde na MQTT k chybě, restartuje se celé zařízení ESP8266. Moje představa byla, že se zařízení bude zkoušet obnovit jenom MQTT připojení. 

Protože se mi to nedařilo, tak jsem se prozatím spokojil s restartem celého zařízení. Výsledný kód tak vypadá takto:

<code python>
from umqtt.simple import MQTTClient
from time import sleep
from machine import Pin, I2C
from time import sleep
import ubinascii
import BME280



CLIENT_NAME = ubinascii.hexlify(machine.unique_id())
BROKER_ADDR = '192.168.1.120'


print(CLIENT_NAME)


# ESP8266 - Pin assignment
i2c = I2C(scl=Pin(5), sda=Pin(4), freq=10000)
    

def connect_and_subscribe():
    mqttc = MQTTClient(CLIENT_NAME, BROKER_ADDR, keepalive=60)
    mqttc.connect()
    return mqttc
    
def restart_and_reconnect():
    print('Failed to connect to MQTT broker. Reconnecting...')
    sleep(10)
    machine.reset()


try:
    mqttc = connect_and_subscribe()
except OSError as e:
    restart_and_reconnect()
    
    
BTN_TOPIC = b'dum/pracovna/svetelnost'


while True:
    bme = BME280.BME280(i2c=i2c)
    temp = bme.temperature
    hum = bme.humidity
    pres = bme.pressure
    print('Temperature: ', temp , ' hum: ', hum )
    
    try:
        mqttc.publish( BTN_TOPIC, str('temp:'+ temp + ', hum:' + hum + ', pres: ' + pres).encode() )
    except OSError as e:
        restart_and_reconnect()
                
    sleep(5)

</code>


==== Úprava kódu po zapnutí autentizace na MQTT ====

Nejprve jsem musel přidat proměné s uživatelským jménem a heslem:

<code python>
USER = b'majordomus'
PASSWORD = b'supersecretpassword'
</code>

A poté upravit připojení tak, aby bralo proměnné v potaz:

<code python>
mqttc = MQTTClient(CLIENT_NAME, BROKER_ADDR, 1883, USER, PASSWORD, keepalive=60)
</code>



==== Problém s přerušením spojení s MQTT serverem ====

V provozu se mi ukázalo, že když dojde k přerušení spojení s MQTT serverem, tak mi nezbyde nic jiného, než zařízení fyzicky resetovat. Což není zrovna příjemný počin - zejména, pokud budu mít více takových zařízení. Hledal jsem způsob, jak kontrolovat, zda nedošlo k přerušení spojení. Protože výjimky pro spuštění restart_and_reconnect nebyla v mém případě spuštěna.

Proto jsem vytvořil funkci, která kontroluje, zda je připojení aktivní. V rámci funkce posílám testovací zprávu na mqtt servrer. Podmínkou je, že řeším Quality Of Service = 1, tedy čekám na odpověď ze serveru, zda byla zpráva opravdu doručena. Pokud nebyla, vyvolá se výjimka. 

<code python>
def is_connected(mqttc):
    try:
        mqttc.publish(b"connection_test", b"test", qos=1)
        return True
    except OSError:
        return False
</code>

<adm warning>**Edit 2.1.2024**: Nakonec se ukázalo, že ani toto ošetření nefunguje. Zařízení se prostě po restartu MQTT serveru nebo Wi-Fi sítě nepřipojí. A co ještě hůř - do 14 dnů od spuštění se náhodně odpojí - aniž by došlo k výpadku na síti. Samozřejmě může dojít k mikrovýpadku, který ani nezaznamenám a to může být příčina. 

Proto jsem použití MicroPython přehodnotil. Vede mě k tomu víc důvodů:

  * softwarová podpora - je mnoho kódu v C pro Arduino, ale málo pro MicroPython. Pro další vzdělávání je to problém. Navíc u MicroPythonu se musí využívat knihovny, které jsou nějak minimalizované. Proto kód pro Micropython není jednoduše přenesitelný na Python a naopak, jak jsem si mylně sliboval.
  * výkon/rychlost - program zkompilovaný pro C++ mi přijde, že se připojuje rychleji k síti a MQTT
  * bezpečnost použití - kód v C je kompilovaný. Takže když někdo přijde k zařízení s esp8266, nebude mít jednoduché vyčíst hesla k Wi-Fi, certifikát atp. Kdežto při použití Micro Pythonu to bude velmi jednoduché. Stačí zařízení na chvíli připojit k USB portu a program a certifikát v otevřené podobě.
  * od C++ očekávám větší stabilitu - co se týče čipu esp8266

Proto jsem myšlenku použití Micro Pythonu pro moje účely opustil a raději si napíšu program v C++. V rámci stránky připojuji i kód v C++ pro esp8266.
</adm>


==== Finální verze kódu po dalších úpravách ====

<code bash>
from umqtt.simple import MQTTClient
from time import sleep
from machine import Pin, I2C
from time import sleep
import ubinascii
import BME280
import ujson


CLIENT_NAME = ubinascii.hexlify(machine.unique_id())
BROKER_ADDR = '192.168.1.20'
USER        = b'majordomus'
PASSWORD    = b'MQTTuserPassword'
MQTT_TOPIC  = b'dum/sensor/bme280'



with open("key.der", 'rb') as f:
            key = f.read()
            
with open("cert.der", 'rb') as f:
            cert = f.read()


ssl_params = dict()
ssl_params["cert"] = cert
ssl_params["key"] = key


print(CLIENT_NAME)


# ESP8266 - Pin assignment
i2c = I2C(scl=Pin(5), sda=Pin(4), freq=10000)

  

def connect_and_subscribe():
    mqttc = MQTTClient(CLIENT_NAME, BROKER_ADDR, 8883, USER, PASSWORD, ssl=True, ssl_params=ssl_params, keepalive=60)
    mqttc.connect()
    return mqttc
    
def restart_and_reconnect():
    print('Failed to connect to MQTT broker. Reconnecting...')
    sleep(10)
    # Místo resetování ESP8266 zkuste znovu navázat spojení s MQTT serverem
    try:
        mqttc = connect_and_subscribe()
    except OSError as e:
        restart_and_reconnect()
        # alternativou je reset celého zařízení
        #machine.reset()


def is_connected(mqttc):
    try:
        mqttc.publish(b"connection_test", b"test", qos=1)
        return True
    except OSError:
        return False
        

try:
    mqttc = connect_and_subscribe()
except OSError as e:
    restart_and_reconnect()
    
    

while True:
    bme = BME280.BME280(i2c=i2c)
    
    data = {}
    data['temperature'] = bme.temperature
    data['humidity']  = bme.humidity
    data['pressure'] = bme.pressure
    
    
    if not is_connected(mqttc):
        restart_and_reconnect()
    
    
    print(ujson.dumps(data))
    
    try:
        mqttc.publish( MQTT_TOPIC, str(ujson.dumps(data)).encode() )
    except OSError as e:
        restart_and_reconnect()
                
    sleep(5)

</code>




===== Zdroje s inspirací =====

  * [[https://randomnerdtutorials.com/esp8266-and-node-red-with-mqtt/|ESP8266 and Node-RED with MQTT (Publish and Subscribe) DHT11 sensor]]
  * [[http://xanadu.khnet.info/esp8266therm.php|ESP8266 a měření teploty se senzorem DHT22 - připojení na baterii a výdrž]]
  * [[https://bhave.sh/micropython-ntp/|Sync time in MicroPython using NTP]]
  * [[https://bhave.sh/|Projekty v kombinaci s MicroPyhtonem]]



===== Kód pro teploměr s ESP8266 napsaný v C++  =====

I když jsem začal stránku s tím, že budu používat MicroPython, přešel jsem kvůli stabilitě a dalším důvodům k C++. Co se týče certifikátů, tak řešení s certifikáty je popsáno na stránce [[it:iot:self-signed-certificate|]]. A tady už je kód v C++ pro ESP8266 kmpilovaný v Arduino IDE:

<code cpp>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClientSecure.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#include <ArduinoJson.h>

#include "client_crt.h"  // client certificate
#include "client_key.h"  // client key



const char* WiFiName = "IOT-WiFi";
const char* WiFiPassword = "supersecretpassword";


// MQTT connection
const char* clientName = "thermometer";
const char* mqttBroker = "192.168.0.120";
const int mqttPort = 8883;
const char* mqttUser = "user";
const char* mqttPassword = "supersecretpassword";
const char* mqttTopic = "/sensor/bme280";

Adafruit_BME280 bme;



WiFiClientSecure espClient;
PubSubClient mqttClient(espClient);




void setupWiFi() {
  
  
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(WiFiName, WiFiPassword);
  
  // connect to WiFi
  Serial.print("Connecting to WiFi...");
  
  // wait for connecting to the server
  // during this waiting it will write dot to serial link
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  // write new line, Wi-Fi network and IP address of connection
  Serial.println("");
  Serial.print("Connected to WiFi ");
  Serial.println(WiFiName);
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  WiFi.setAutoReconnect(true);
  WiFi.persistent(true);

}


void reconnectMQTT() {

  int retryCount = 0;

  while (!mqttClient.connected()) {

    Serial.println("Attempting to connect to MQTT server...");

    // SSL/TLS certificate and key settings
    // The BearSSL::X509List and BearSSL::PrivateKey objects must be in scope (alive)
    // for the duration of their usage by espClient. If these objects are defined
    // within a separate function and used here, they will be destroyed when that 
    // function exits, leading to undefined behavior and potential device resets.
    // A solution to this is to declare them as global variables if they need to 
    // be used across multiple functions.
    BearSSL::X509List cert(cert_der, cert_der_len);
    BearSSL::PrivateKey key(key_der, key_der_len);



    espClient.setInsecure();
    espClient.setClientRSACert(&cert, &key);  // Setting the client's cert and key

    mqttClient.setServer(mqttBroker, mqttPort);


    if (mqttClient.connect(clientName, mqttUser, mqttPassword)) {
      
      Serial.println("Connected to MQTT");
      
    } else {
      Serial.print("Failed, rc=");
      Serial.print(mqttClient.state());
      Serial.println(" trying again in 5 seconds");
      delay(5000); // 5-second delay between attempts

      retryCount++;

      if (retryCount > 5) {  // Restart the ESP if it fails to connect 5 times
        //ESP.restart();
      }

    }
  }

}



void setup() {

 
  // put your setup code here, to run once:

  
  // start communication on serial line
  Serial.begin(9600);


  // Inicializace BME280
  if (!bme.begin(0x76)) {  // BME280 I2C  sensor address
    Serial.println("Nepodařilo se najít senzor BME280!");
    while (1);
  }
  
  setupWiFi();
  
  reconnectMQTT();

}


void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:

  if (!mqttClient.connected()) {
    reconnectMQTT();
  }
  mqttClient.loop();


  // send message each 5 sec
  static unsigned long lastMsg = 0;
  unsigned long now = millis();

  if (now - lastMsg > 5000) {
    lastMsg = now;

    // read data from BME280
    float humidity = bme.readHumidity();
    float temperature = bme.readTemperature();
    float pressure = bme.readPressure() / 100.0F;


    // Vytvoření JSON objektu
    StaticJsonDocument<200> doc;
    
    doc["humidity"] = humidity;
    doc["temperature"] = temperature;
    doc["pressure"] = pressure;

    // Serializace JSON objektu do řetězce
    char jsonBuffer[200];
    serializeJson(doc, jsonBuffer);

    // Odeslání JSON řetězce na MQTT server
    mqttClient.publish(mqttTopic, jsonBuffer);
        
  }
 

}

</code>

<adm warning>Ještě jsem se poučil s MQTT s pojmenováním zařízení. Protože jsem měl už zařízení se stejným názvem thermometer na síti, tak se mi zařízení neustále odpojovalo od MQTT. Přejmenování zařízení problém vyřešilo.</adm>