Показания датчиков, каналы, формат данных

Каналы

Канал - это группа датчиков разных типов, показания с которых объединены в один график. Вы легко можете создать столько каналов, сколько нужно именно вам. Более того - если пожелаете, вы можете сделать канал публичным, т.е. доступным к просмотру всеми пользователями на странице Публичные каналы. К каналу можно прикрепить показания любых датчиков, полученных от любого из ваших контроллеров - при этом эти показания будут выводиться в общем графике, что, согласитесь, довольно удобно 

Получение данных от контроллера

Данные датчиков появляются в сервисе в тот момент, когда контроллер запрашивает систему на предмет наличия задач к выполнению (конечно, если вы сами разрешили такое действие в настройках контроллера). Сервис при получении данных от контроллера разбирает их, и сохраняет в базу данных, для дальнейшего показа вам на странице личного кабинета Каналы.

Формат данных

Здесь всё несколько сложнее, хотя и не так сложно, как кажется. Дело в том, что контроллер - это микроконтроллер, а не взрослый компьютер, поэтому - чем меньше данных будет по объёму - тем лучше. Именно поэтому я ушёл от развесистых форматов и никому не нужных усложнений, и сделал очень просто, как мне кажется.

Сервис поддерживает несколько типов датчиков:

• Т - Температура
• В - Влажность
• О - Освещённость
• П - Влажность почвы
• H - Значение pH

(буковки нарисованы только для удобства понимания). Теперь, когда мы знаем типы поддерживаемых датчиков, нам надо как-то передать их показания с контроллера на сервис. Я решил, что самым простым вариантом будет передача всех показаний скопом - датчиков редко когда бывает сотню, да и, строго говоря, сервис не рассчитывает на такой объём датчиков на одном контроллере 

Как контроллер передаёт показания

Поскольку протокол HTTP - текстовый, то и показания надо передавать в текстовом формате, тут со стандартами не поспоришь, знаете ли. Поэтому контроллер делает просто: берёт показания всех типов датчиков, складывает их в кучу и передаёт в закодированном в строковой HEX-формат виде. Звучит пугающе, но на самом деле всё просто: допустим, у нас есть число 255 - в этом случае контроллер передаст строку FF, т.е. строковое представление числа в шестнадцатеричной системе счисления.

К чему такие заморочки, спросите вы? В них, на самом деле, есть смысл: допустим, показания вашего датчика температуры - 25,35 градуса. Как их передать в максимально коротком текстовом виде? Если передавать строкой 25,35 - то это 5 байт, как видите. А вот если передавать закодированно, то легко можно обойтись тремя символами, в случае приведённой температуры контроллер передаст строку 195, где первые два символа - это целая часть показаний (25 градусов в десятеричной = 19 в шестнадцатеричной системе счисления), третий символ - дробная часть показаний (0,35 градуса), отражённая на диапазон 0-15. Плюс ко всему - не надо для каждого датчика иметь свою переменную в HTTP-запросе (как хочет тот же ThingSpeak) - а это, знаете ли, тоже по нескольку байт на один датчик! Оперативки у нас не вагон, поэтому было решено уйти от избыточности именно таким образом.

Итак, мы выяснили, каким образом кодируются символы. Осталось разобраться с порядком следования показаний...

Порядок следования показаний

Показания датчиков выдаются контроллером в переменной s, и представляют собой непрерывную последовательность дуплетов (каждый дуплет = 2 символа = 1 байт) или триплетов. Очерёдность следования показаний такова:

• Первый дуплет - количество показаний температурных датчиков;
• N триплетов - показания с каждого датчика температуры, где N - количество датчиков температуры. Например, если у вас два датчика температуры, то после первого дуплета будет идти 2 триплета показаний, по триплету на датчик, где первый дуплет датчика - это целое число градусов, и один байт - сотые доли градусов (значение после запятой), отражённые на диапазон 0-15. Пример: 01195 - один датчик температуры, его показания - 25,35 градуса. Показания датчиков температуры - в градусах Цельсия;
• Далее, один дуплет - количество показаний датчиков влажности;
• N*2 триплетов - показания с датчиков влажности, где N - количество датчиков влажности. Первый триплет показания с датчика - это значение влажности, второй триплет - значение температуры (как должно быть видно из этих вводных, датчики влажности отдают сразу два типа показаний - температуру и влажность);
• Далее, один дуплет - количество датчиков освещённости;
• N*4 дуплетов - показания с датчиков освещённости, где N - их количество, порядок байт - little-endian;
• Далее, один дуплет - количество датчиков влажности почвы;
• N триплетов - показания с датчиков влажности почвы, где N - их количество;
• Далее, один дуплет - количество датчиков pH;
• N триплетов - показания с датчиков pH, где N - их количество.

Индексы датчиков в контроллере

Контроллер передаёт показания всех датчиков, прописанных в нём, с сохранением порядка следования датчиков в контроллере. Если с какого-то датчика нет показаний, то для датчика передаётся символ -, и система понимает, что для этого датчика нет показаний.

Впрочем, вам не надо об этом беспокоиться - наша прошивка всё сделает за вас! Данная статья предназначена для имплементаторов своих прошивок, которые могут захотеть интегрировать их с сервисом.

Пример состояния контроллера

Ну и, напоследок, приведу абстрактный пример слепка состояния контроллера, где датчиков каждого типа - по пять штук, и, заодно - посмотрим, какое количество байт потребуется для передачи такого пакета. Все данные в пакете - просто для примера, и представляют собой цепочку значений F. В жизни, конечно, всё будет не так  Не забывайте, что данные, передаваемые контроллером, слеплены в одну строку, в примере они разделены для наглядности:

• 05FFFFFFFFFFFFFFF - температура
• 05FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF - влажность
• 05FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF - освещённость
• 05FFFFFFFFFFFFFFF - влажность почвы
• 05FFFFFFFFFFFFFFF - pH

Итак, как видно из примера - у нас 25 датчиков, и на их показания понадобилось 125 байт, т.е., в среднем - по 4,6 байт на один датчик (не учитывая байты их количества). Согласитесь - не так плохо, хотя и кажется избыточным на первый взгляд. Но при таком раскладе мы полностью избавлены от манипулирования дополнительной информацией, вроде указания при передаче индекса датчика, его типа, названия и прочей ненужной мишуры, которую вы вполне себе можете настроить в нашем сервисе, обозвав датчик так, как вам удобней.

Плюс в том, что в реальности датчиков освещённости используется не так много, датчиков pH может вовсе не быть, т.е. размер пакета будет меньше. Поэтому, надеюсь, мы с вами вместимся в оперативную память микроконтроллера 

И ещё один пример, когда с каких-то датчиков нет показаний (посмотрим, как в этом случае изменится размер пакета; считаем, что в каждой группе из пяти датчиков два - не работают):

• 05FFF-FFF-FFF - температура
• 05FFFFFF-FFFFFF-FFFFFF - влажность
• 05FFFFFFFF-FFFFFFFF-FFFFFFFF - освещённость
• 05FFF-FFF-FFF - влажность почвы
• 05FFF-FFF-FFF - значение pH

Что мы получили? 79 байт вместо 125 - неплохая экономия 

Надеюсь, приведённая выше информация будет полезной.