Projekt Stacji Pogodowej (Klient-Serwer)

Projekt zaliczeniowy z przedmiotu Zaawansowane Programowanie w Pythonie na kierunku Fizyka Techniczna, Politechnika Warszawska.

Cel projektu

Zbudowanie dwuczęściowego systemu do pomiaru parametrów środowiskowych i ich bezprzewodowego przesyłania. Całość opiera się na mikrokontrolerach z układem RP2040 z wykorzystaniem środowiska MicroPython. System działa w architekturze klient-serwer, wykorzystując do komunikacji zewnętrzną sieć Wi-Fi.

Wykorzystany sprzęt

• Moduł pomiarowy (Serwer HTTP):

  • Raspberry Pi Pico W
  • Czujnik BME280 (pomiar temperatury, ciśnienia i wilgotności) podłączony przez I2C
  • Pimoroni Pico GFX Pack (mały ekran LCD do podglądu działania i adresu IP przypisanego przez router)

• Moduł wyświetlający (Klient):

  • Pimoroni Inky Frame 4.0" (ekran typu e-paper)

Zasada działania

Skrypt serwera (Pico W z czujnikiem) w pierwszej kolejności łączy się z zewnętrzną siecią Wi-Fi, a następnie działa w pętli, odczytując dane fizyczne z układu BME280. Został na nim postawiony prosty serwer HTTP oparty na gniazdach (sockets). Posiada on zdefiniowany timeout na 2 sekundy, aby uniknąć zablokowania pętli głównej w przypadku braku zapytań. Gdy przychodzi żądanie, mikrokontroler pakuje dane pomiarowe do formatu JSON i odsyła do klienta.

Skrypt klienta (Inky Frame) po uwierzytelnieniu i połączeniu z tą samą zewnętrzną siecią Wi-Fi, nawiązuje połączenie TCP z adresem IP serwera i wysyła surowe żądanie HTTP GET. Po odebraniu odpowiedzi (odrzuceniu nagłówków i zdekodowaniu pliku JSON), wyciąga poszczególne parametry. Następnie odświeża trójkolorowy ekran e-ink z aktualnymi wartościami i zatrzymuje pętlę na 5 minut (time.sleep()), co jest wymuszone charakterystyką pracy ekranów elektroforetycznych.

Instrukcja uruchomienia

Przed uruchomieniem skryptów na mikrokontrolerach należy wgrać dedykowany firmware MicroPython od firmy Pimoroni (zawierający wbudowane moduły takie jak picographics czy breakout_bme280).

Ze względu na wykorzystanie zewnętrznej infrastruktury sieciowej, w kodzie źródłowym obu urządzeń (lub w dedykowanym pliku konfiguracyjnym, np. secrets.py) należy uzupełnić poświadczenia Wi-Fi (SSID oraz hasło) dla docelowej sieci, w której będą pracować moduły. Odczytanie adresu IP przypisanego serwerowi przez DHCP jest możliwe z poziomu ekranu Pico GFX Pack.