Développement IIoT en périphérie avec WebSockets : connectivité temps réel sécurisée

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Chapitre 3. Développement IIoT en périphérie (suite)

Par Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Protocoles au niveau application – WebSocket

Dans cette section, nous allons essayer de construire une application IoT simple pour envoyer des données d'un module capteur de lumière XD-80 à un périphérique récepteur, en utilisant un hub Raspberry Pi et le protocole WebSocket :

WebSocket est le plus largement utilisé lorsqu'il faut permettre un transfert rapide de données en temps réel. Le protocole permet une interaction bidirectionnelle entre un client et un serveur, et le streaming de multiples messages en utilisant la même connexion TCP, ce qui réduit la surcharge de communication.

Dans le tableau suivant, vous trouverez une description plus détaillée du protocole pour comprendre s'il convient à vos besoins :

Clé	Valeur
Open source	Oui
Couche OSI	Application
Types de données	Chaîne
Limitations	Non adapté aux grandes quantités de données binaires
Opérations possibles	Envoyer/recevoir des données
Latence	Très faible
Usage	Communication temps réel
Sécurité	Oui
Compression	Oui

Tableau 3 : Spécifications du protocole WebSocket

Matériel et logiciel requis

Logiciels requis :

• Node.js 6+ (https://nodejs.org/en/download/)
• RPIO (https://www.npmjs.com/package/rpio)
• WebSocket (https://www.npmjs.com/package/ws)
• Docker (https://docs.docker.com/engine/installation/)

Matériel requis :

• Raspberry Pi 3 (modèle B)
• Adaptateur d'alimentation (2A/5V)
• Carte microSD (8 Go+) et adaptateur SD
• Module capteur de lumière XD-80
• Plaque d'essai (breadboard) et jeux de câbles Dupont
• Câble Ethernet pour connexion réseau filaire

Assemblage du dispositif

Avant de construire l'application, vous devez connecter un capteur XD-80 à un Raspberry Pi via une plaque d'essai.

Préparation de la carte SD

1. Téléchargez la dernière image Raspbian LITE (disponible sur https://raspberrypi.org/downloads/raspbian/).
2. Connectez votre carte SD à un ordinateur et utilisez Etcher (https://www.balena.io/etcher/) pour flasher le fichier image .img de Raspbian sur la carte SD.
3. Activez SSH en utilisant la commande suivante :

cd /Volumes/boot
touch ssh

4. Pour activer le Wi-Fi, créez un fichier wpa_supplicant.conf avec le contenu suivant :

network={
 ssid="VOTRE_SSID"
 psk="VOTRE_MOT_DE_PASSE_WIFI"
}

5. Créez le répertoire /home/pi/sensor
6. Créez le fichier /home/pi/sensor/package.json avec le contenu suivant :

{
 "name": "sensor",
 "version": "1.0.0",
 "description": "",
 "main": "index.js",
 "scripts": {
 "start": "node index.js",
 "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
 },
 "author": "",
 "license": "ISC",
 "dependencies": {
 "rpio": "^0.9.16",
 "ws": "^2.3.1"
 }
}

7. Créez le fichier /home/pi/sensor/index.js avec le contenu suivant, en remplaçant ADRESSE-SERVEUR-DISTANT.com par une valeur réelle :

var WebSocket = require('ws');
var rpio = require('rpio');

var ws;
var receiver = 'ws://ADRESSE-SERVEUR-DISTANT.com:8080';
rpio.open(11, rpio.INPUT);

var establishConnection = function () {
 ws = new WebSocket(receiver);
 ws.on('close', establishConnection);
 ws.on('error', establishConnection);
};
establishConnection();

var sendStatus = function () {
 var status = rpio.read(11) === 0;
 console.log('light status: ' + status);
 var data = JSON.stringify({
 device: 'raspberry',
 timestamp: Date.now(),
 light: status
 });

 try { ws.send(data); }
 catch (e) {console.log('failed to send data to ' + receiver);}

 setTimeout(sendStatus, 1000);
};
sendStatus();

8. Créez le fichier /home/pi/sensor/Dockerfile avec le contenu suivant :

FROM hypriot/rpi-node:boron-onbuild