ESP32 ile Nesnelerin İnterneti: tüm simülasyonlar

Her simülasyon tarayıcında, deterministik olarak, hesap ve donanım gerekmeden çalışır. Her biri bir üniteye bağlı; notlar, kod ve quiz için üniteyi aç.

ESP32 pin planlayıcı

Bir projenin her bağlantısı için pin ve görev seç (çıkış, giriş, ADC, PWM, I²C, DAC, dokunma). Planlayıcı flash pinlerini, yalnız-giriş pinlerini, açılış (strapping) pinlerini ve Wi-Fi açıkken çalışmayan ADC2'yi işaretler.

Bağlantı	Görev	GPIO	Denetim
DHT22 veri			Uygun
LDR (ışık)			Uygun
Toprak nemi			Çalışmaz ADC2 kanalı: Wi-Fi açıkken analogRead çalışmaz. ADC1 (32–39) kullan.
Pompa rölesi			Uygun
Pencere servosu			Dikkat GPIO 12 açılışta HIGH ise flash gerilimi 1,8 V seçilir, kart açılmayabilir.
BME280 / OLED SDA			Uygun
BME280 / OLED SCL			Uygun

Wi-Fi açık

1 hata, 1 uyarı

ADC ham (12 bit)2048

analogRead = 2048 ≈ 1,55 V (11 dB) Uno: 317 / 1023 (5 V)

1. ünite: ESP32'ye giriş: Uno'dan bağlı karta

Wi-Fi bağlantı durumları ve yeniden bağlanma

Erişim noktası bir süre kapanır, sinyal zayıflar. Sabit beklemeyle ve üstel geri çekilmeyle yeniden bağlanmayı karşılaştır: deneme sayısı, kopuk kalınan süre ve AP geri gelince toparlanma süresi.

bağlı WL_CONNECTED
bağlanıyor WL_IDLE_STATUS
bekliyor WL_DISCONNECTED
AP yok WL_NO_SSID_AVAIL

Üstel geri çekilme: 6 deneme, 1 kopma, kopuk 43,2 s, AP dönünce 16,3 s'de toparlandı Sabit bekleme: 10 deneme, 1 kopma, kopuk 29,8 s, AP dönünce 2,9 s'de toparlandı

Yeniden bağlanmaAP kapanış anı20 sKesinti süresi25 sRSSI-65 dBmİlk bekleme1 sGeri çekilme üst sınırı16 sİncelenen an30 s

t = 30 s WiFi.status() → WL_DISCONNECTED (bekliyor)

2. ünite: Wi-Fi: bağlanmak, kopmak, yeniden bağlanmak

REST oyun alanı: ESP32 web sunucusu

Seradaki ESP32'nin küçük REST API'sine istek gönder: GET /api/sensor, PUT /api/led, POST /api/schedules. Ham HTTP isteğini ve yanıtını, durum kodlarını (200, 201, 400, 401, 404, 405, 422) ve JSON gövdeyi gör.

Ham HTTP isteği burada görünür.

Ham HTTP yanıtı burada görünür.

Cihaz durumu: LED kapalı · zamanlamalar: –

YöntemYolJSON gövdeCihaz yazmada belirteç istesinAuthorization: Bearer gönder

–Henüz istek yok

3. ünite: HTTP, REST ve JSON: ESP32 bir web sunucusu

Tarayıcıda MQTT broker'ı

Üç simüle cihaz ve bir pano aynı broker'a bağlı. Joker karakterli (+ ve #) abonelikler kur, mesaj yayımla, kalıcı (retained) mesajı ve bir cihazın kablosunu çekince yayımlanan son vasiyeti (LWT) izle.

sera-01

sera/01/led/set Q1

sera-02

sera/02/fan/set Q1

sera-03

abonelik yok

pano

abonelik yok

–Bir şey yayımla ya da cihazlara telemetri gönderttir.

Broker'da kalıcı: sera/01/durum = online · sera/02/durum = online · sera/03/durum = online

Süzgeç sınaması: "sera/#" × "sera/02/nem" → EŞLEŞİR

Pano abone olsunQoS

YayımlayanKonuYükQoSKalıcı (retain)Süzgeçkonu

4. ünite: MQTT temelleri: broker, konular ve jokerler

QoS 0, 1, 2: kayıplı bağlantıda teslim

Paket kaybı oranını artır ve aynı 20 mesajı üç QoS düzeyiyle gönder. Kaybolan, yinelenen ve teslim edilen mesajları, toplam paket sayısını ve her mesajın el sıkışma dizisini gör.

QoS	Teslim	Kayıp	Yinelenen	Paket
0 at most once	16/20	4	0	20
1 at least once	20/20	0	4	59
2 exactly once	20/20	0	0	106

#1gönderen → broker PUBLISH kayboldu
#1gönderen → broker PUBLISH DUP kayboldu
#1gönderen → broker PUBLISH DUP
#1broker → gönderen PUBACK
#2gönderen → broker PUBLISH
#2broker → gönderen PUBACK
#3gönderen → broker PUBLISH
#3broker → gönderen PUBACK
#4gönderen → broker PUBLISH
#4broker → gönderen PUBACK
#5gönderen → broker PUBLISH
#5broker → gönderen PUBACK kayboldu
#5gönderen → broker PUBLISH DUP
#5broker → gönderen PUBACK
#6gönderen → broker PUBLISH kayboldu
#6gönderen → broker PUBLISH DUP
#6broker → gönderen PUBACK

Paket kaybı%20Mesaj20Tohum7El sıkışma izi (ilk 6 mesaj)

QoS 1 PUBACK gelene kadar yeniden yollar: PUBACK kaybolursa alıcı aynı mesajı iki kez alır. QoS 2 paket kimliğini saklar, uygulamaya bir kez verir.

5. ünite: MQTT güvenilirliği: QoS, kalıcı mesaj, son vasiyet

Sensörden buluta: yük ve trafik hesabı

DHT22/BME280 okumasını JSON, CSV ya da 8 baytlık ikili yük olarak gönder. Yayın aralığı, QoS, TLS ve "değişince bildir" ölü bandıyla paket boyutunu, günlük mesaj ve veri miktarını hesapla.

PUBLISH sera/01/olcum QoS 0 {"id":"sera-01","t":24.6,"h":48.7,"p":1015,"l":888} yük 51 B · MQTT paketi 68 B

Her örnek: günde 1440 mesaj, 192,7 KB/gün, ayda 5,6 MB Değişince bildir: günde 615 mesaj (%43), 82,3 KB/gün

Yük biçimiYayın aralığı60 sQoSTLS (8883)Ölü bant0,3 °CKalp atışı15 örnek

6. ünite: Sensörden buluta: okuma, yük biçimi ve trafik

Uzaktan eyleyici: idempotent komut ve cihaz gölgesi

Kayıplı bir bağlantıda röleye 20 komut gönder. "Çevir" (toggle) komutu yinelenen teslimde durumu bozar; "ayarla" (set) ve komut kimliği bozmaz. Altta istenen/bildirilen gölge farkını gör.

Komut	Son röle	Beklenen	Uygulanan	Sonuç
toggle ("çevir")	KAPALI	KAPALI	24	doğru
set {"on": true/false}	KAPALI	KAPALI	24	doğru
set + komut kimliği	KAPALI	KAPALI	20	doğru

Bağlantı: 20 komutta 4 yinelenen, 0 kayıp teslim.

Cihaz gölgesi

{ "desired": { "role": 1, "servo": 90 }, "reported": { "role": 0, "servo": 0 }, "delta": { "role": 1, "servo": 90 } }

Paket kaybı25%Komut20QoSİstenen: röle açıkİstenen: servo açısı90°

7. ünite: Uzaktan eyleyiciler ve canlı pano

Canlı pano: halka tampon, seyreltme, uyarı

Üç cihazdan gelen telemetriyi canlı çiz. Halka tampon boyutunu ve ekrana çizilecek nokta sayısını değiştir; min/max seyreltmenin tepeleri koruduğunu ve histerezisli eşik uyarısını izle.

Tampon 1/360 örnek (her biri 2 dk) → seri başına 1 nokta çiziliyor sera-01 uyarısı: kapalı, tamponda 0 kez açıldı

Halka tampon boyutu360Çizilen kova40Uyarı açılışı25,0 °CHisterezis1,00 °C

Bellek: 3 × 360 × 4 B = 4,2 KB

7. ünite: Uzaktan eyleyiciler ve canlı pano

Güç bütçesi: derin uyku ve pil ömrü

Sürekli açık, modem uykusu, hafif uyku ve derin uyku kiplerini karşılaştır. Uyanma aralığı, uyanık kalma süresi, pil kapasitesi ve kartın uyku akımıyla ortalama akımı ve pil ömrünü hesapla.

Derin uyku (yalın modül) Ortalama akım 0,490 mA → pil ömrü ≈ 177 gün (%80 kullanılabilir kapasite)

I = (I_awake · t_awake + I_sleep · t_sleep) / T

KipUyanma aralığı5,0 dkUyanık süre (oku + Wi-Fi + yayımla)1,2 sPil

Uyanık 120 mA, uyku 10 µA

8. ünite: Güç, derin uyku ve kablosuz güncelleme (OTA)

OTA güncelleme: A/B bölümleri ve geri dönüş

Yeni yazılımı çalışmayan bölüme indir, doğrula, yeniden başlat. Kendi sınamasını geçemeyen sürümün eski bölüme geri döndüğünü ve geçersiz olayların durumu değiştirmediğini adım adım izle.

ota_0 (A)

v1.4.0

çalışıyorönyükleme

ota_1 (B)

v1.3.2

Aşama: boşta · gelen v1.5.0

–"Güncellemeyi başlat"a bas.

8. ünite: Güç, derin uyku ve kablosuz güncelleme (OTA)

IoT güvenlik denetimi ve MQTT ACL

Bir cihaz kurulumunu denetle (TLS, sertifika doğrulama, anonim erişim, ortak parola, depodaki sırlar, imzalı OTA) ve risk puanını düşür. Altta Mosquitto tarzı ACL yaz ve hangi kullanıcının hangi konuya yazabildiğini sına.

Trafik düz metin: parola ve veriler ağda okunur.
Broker herkese açık: herkes abone olup komut yayımlayabilir.
Tek cihaz ele geçerse hepsi ele geçer; tek cihazı iptal edemezsin.
Sır git geçmişinde: silmek yetmez, parolayı değiştir.
ACL yok: bir cihaz başka cihazın komut konusuna yazabilir.
İmzasız OTA: ağdaki herkes cihaza yazılım yükleyebilir.
Hata ayıklama kapısı açık: fiziksel ya da ağ erişimiyle sırlar okunur.
Sertifika doğrulanmıyor: araya giren saldırgan broker gibi davranabilir.

Mosquitto ACL dosyası

kullanıcı / istemci	konu	işlem	karar
sera-01 / sera-01	`sera/01/sicaklik`	write	izin (satır 4)
sera-01 / sera-01	`sera/02/fan/set`	write	ret
pano / pano-web	`sera/02/fan/set`	read	izin (satır 8)
pano / pano-web	`sera/02/fan/set`	write	izin (satır 9)
admin / cli	`sera/03/kapi/ac`	write	ret (satır 12)
sera-03 / sera-03	`clients/sera-03/durum`	write	izin (satır 2)

TLS ile bağlan (8883)Sunucu sertifikasını doğrula (CA)Anonim bağlantıya izin verTüm cihazlar aynı parolayı kullanıyorWi-Fi/MQTT parolası depoda (git)Konu ACL'si tanımlıOTA imzalı ve doğrulanıyorSeri/telnet hata ayıklama açıkKullanıcıİstemci kimliğiKonuİşlem

REDDEDİLDİ · eşleşen kural yok

9. ünite: IoT güvenliği ve Bluetooth Low Energy

BLE: GATT hizmetleri ve reklam aralığı

Çevresel algılama, pil ve özel LED hizmetinin özelliklerini oku ve yaz; değerin küçük-endian baytlarını gör. Reklam aralığı ve verici gücüyle ortalama akımı, keşif süresini ve düğme pil ömrünü karşılaştır.

Hizmet / özellik	UUID	Özellikler
Çevresel algılama	`0x181A`
↳ Sıcaklık	`0x2A6E`	read, notify
↳ Bağıl nem	`0x2A6F`	read, notify
Pil	`0x180F`
↳ Pil düzeyi	`0x2A19`	read, notify
LED (özel hizmet)	`19b10000…`
↳ LED durumu	`19b10001…`	read, write

Sıcaklık = 23.45 havada (küçük-endian): 29 09 çözülen: 23.45

500 ms'de bir, 0 dBm reklam: ortalama ≈ 35,0 µA, telefon ≈ 385 ms'de bulur, CR2032 ≈ 268 gün

ÖzellikDeğer23.45Reklam aralığıVerici gücü

9. ünite: IoT güvenliği ve Bluetooth Low Energy

Akıllı sera: kural motoru

EĞER … İSE … kurallarıyla pencere, fan, ısıtıcı, sulama ve alarmı yönet. 24 saatlik sera gününü dış hava ve bulutlulukla benzet; konfor yüzdesi, aşırı sıcak/soğuk dakika, röle anahtarlama sayısı ve enerjiyle kurallarını puanla.

Konfor (18–30 °C): %62,6 · aşırı sıcak 0 dk · aşırı soğuk 0 dk · kuru toprak 0 dk Anahtarlama: pencere 2, fan 0, isitici 4, sulama 4, alarm 0 · enerji 6,31 kWh Puan: 47

Kurallar

10 kural geçerli

Gölgelenen eyleyiciDış ortalama16 °CGece/gündüz farkı±8 °CBulutluluk20%

10. ünite: Akıllı ev ve akıllı sera: kural motoru ve sistem mimarisi

3B akıllı sera: cihazlar, broker ve MQTT paketleri

Seranın 24 saatini kural motoruyla oynat. Sensör düğümü her 10 dakikada sıcaklık yayımlar, eyleyici düğümü durum değiştirince kalıcı durum mesajı yollar; her paket broker'dan geçerek abonelerine uçar. Panodan elle komut gönder, pencere, fan, ısıtıcı ve sulamanın sahnede değiştiğini izle.

3B sahne yükleniyor…

Sürükle: döndür · iki parmak / tekerlek: yakınlaş · sağ tuş: kaydır

telemetri
komut
durum (retained)

11:00 · içeride 26,8 °C, dışarıda 22,0 °C, toprak %54 pencere kapalı · fan kapalı · ısıtıcı kapalı · sulama kapalı · havada 2 paket

11:00sera/01/sicaklik 26.8 sensor → broker → actuator, dashboard
10:50sera/01/sicaklik 26.2 sensor → broker → actuator, dashboard
10:40sera/01/sicaklik 25.7 sensor → broker → actuator, dashboard
10:30sera/01/sicaklik 25.1 sensor → broker → actuator, dashboard

Günün saati11:00HızDış ortalama18 °CBulutluluk20%Panodan elle komut

Komut paketi pano → broker → eyleyici yolunu izler. Cihazdaki kurallar bir sonraki değişimde yeniden karar verir: hangisi kazanmalı, düşün (10. ünite).

4. ünite: MQTT temelleri: broker, konular ve jokerler