Criando Coisas Inteligentes com Arduino e NodeJS

Roteiro
Próximos Passos
Projetos
Introdução ao NodeJS
Conceitos sobre IoT
Apresentação

Quem sou eu?
2019 Criando Coisas Inteligentes com Arduino e NodeJS 4
Apresentação1

Apresentação1
Quem sou eu?

Agile Manaus
PyData Manaus
Apresentação1
Quem sou eu?

Bacharelado em
Ciência da Computação
(2002 – 2006)
Mestrado em
Engenharia Elétrica
(2007 – 2009)
Doutorado em
Engenharia Elétrica
(2010 – 2015)
MBA em Gerenciamento
de Projetos
(2019 – )
Apresentação1
Quem sou eu?

Conhecendo os alunos
Apresentação1

Conceituar Internet das Coisas (IoT), JavaScript e NodeJS.
Como integrar NodeJS com Arduino por meio de projetos.
Objetivo
Apresentação1

Fritzing (modelagem dos circuitos)
http://fritzing.org/download/?donation=0
Softwares Utilizados
Apresentação1

Arduino IDE (programação)
https://www.arduino.cc/en/Main/Software
Apresentação1

Tinkercad (modelagem, programação e simulação)
https://www.tinkercad.com/
Apresentação1

NodeJS (programação)
https://nodejs.org/en/
Apresentação1

Arduino Uno ou equivalente + cabo USB
12 Leds Coloridos (3 cada cor)
Protoboard 800 pinos
Jumpers Macho-Macho, Macho-Fêmea e Fêmea-Fêmea
Sensor de Luminosidade LDR
Sensor de Temperatura e Umidade DHT11
LED RGB 5mm
Kit Oficina
Apresentação1

Como era a vida na
juventude de nossos
pais? E da nossa?
Conceitos sobre IoT2

Século XXI
Século XX
Revolução Tecnológica

Eniac (1946)
5.000 operações por segundo
Intel i9 (2019)
1 trilhão de operações por segundo

HD de 5 MB (1956)
Toneladas
1 GB de dados = US$ 100 mil
Cartão micro SD 1TB (2019)
Gramas
1 GB de dados = centavos de dólar

5150 PC (1981)
Arduino, Raspberry Pi 3,
Micro:Bit

Arpanet em 1969
Internet Hoje
(https://internet-map.net)

Jovens, olha como era o Netflix em 2008.
Fundação: 1997 (locação de vídeos)
Streaming: 2007 (EUA) e 2011 (Brasil)

Isto aqui já era o seu Spotify.
Fundação: 2008 (Suécia) e 2014 (Brasil)

Década
1980

Fonte: https://www.visualcapitalist.com/
what-happens-in-an-internet-minute-in-2019/

Fonte: NIC.br Vídeos (2019)

O que é IoT?

O que os usuários pensam?

O que os meus amigos pensam?
The Big Bang Theory S01E09 The Cooper Hofstadter Polarization
https://www.youtube.com/watch?v=zqSymnuveDI

O que realmente é

Internet das Coisas (Internet of Things – IoT) conecta objetos à Internet e promove a
comunicação entre usuários e dispositivos.
O que realmente é

A Internet das Coisas emergiu dos avanços de várias áreas como sistemas
embarcados, microeletrônica, comunicação e sensoriamento.
Perspectiva Histórica

1982: uma máquina de Coca-Cola informa seu estoque e também se as bebidas estão
geladas

1983: primeira patente sobre Radio-Frequency Identification (RFID)

1991: computação ubíqua (The Computer for the 21st Century)
Mark Weiser

1999: device to device comunication (D2D)
1999: IoT é utilizada no trabalho de Kevin Ashton
intitulado “I made at Procter & Gamble”.
IoT é associada ao uso da tecnologia RFID
Kevin Ashton

IBM RFID Commercial - The Future Market (2006)
https://www.youtube.com/watch?v=eob532iEpqk

2005: IoT é relacionada a Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) (do inglês Wireless
Sensor Networks – WSN)
Somente observa o sinal, mas
não necessariamente o identifica
a partir de vários objetos
Coleta de dados, processamento,
integração e roteamento.

2005: nasce o Arduino ($30) e o Movimento Maker

2008 e 2010: IoT ganha popularidade
2012: surge a Raspberry Pi ($35)
2013: Intel® cria Galileo, Edison e Joule

2013: NodeMCU
ESP8266 ($10) ESP32 ($11)

2016: Android Things
2016: Onion lança Omega2 ($5)

2009-2010: popularização da Impressora 3D

2016: IoT e Sistemas Ciber-Físicos (Indústria 4.0, por exemplo)
Equipamentos físicos controláveis e escaláveis que dependem profundamente da
computação, comunicação e controle a partir da informação adquirida na IoT

Fonte: IoT One Community (2019)

Blocos Básicos
Fonte: Santos et al. (2016)

Aplicações e Oportunidades

Gestão de
Consumo de
Energia em Salas
de Aula

Detecção de
Intrusos e Envio de
Alertas Usando
Raspberry Pi

Ford Caminhões apresenta: o Boné Alerta
https://www.youtube.com/watch?v=wr-ctVrAcRU

Fonte: https://www.techtudo.com.br/noticias/2019/09/apple-watch-salva-vida-de-idoso-em-acidente-de-
bicicleta.ghtml

Echo Dot
https://www.youtube.com/watch?v=hPXS7rC1PWo

Introducing Dynamics 365 Remote Assist for HoloLens 2 and mobile devices
https://www.youtube.com/watch?v=J-C6GE2gFYw

Como Desenvolver?
Raspberry Pi
http://www.raspberrypi.org/

Como Desenvolver?
Arduino
http://www.arduino.cc/

Introdução ao NodeJS3
JavaScript
É a linguagem de programação do HTML e da Web.
JavaScript e Java são completamente diferentes idiomas, tanto no conceito e design.
JavaScript foi inventado por Brendan Eich, em 1995, e tornou-se um padrão ECMA em
1997.
ECMA-262 é o nome oficial da norma. ECMAScript é o nome oficial da língua.

JavaScript

NodeJS
É uma estrutura de servidor de código aberto.
Permite executar JavaScript no servidor.
Pode
Gerar páginas com conteúdo dinâmico
Criar, abrir, ler, escrever, apagar e fechar arquivos no servidor
Recolher dados do formulário
Adicionar, excluir, modificar dados em seu banco de dados

NodeJS
Uma tarefa comum para um servidor web pode ser para abrir um arquivo no servidor
e retornar o conteúdo para o cliente.
PHP ou ASP lida com uma solicitação de arquivo:
Envia a tarefa de sistema de arquivos do computador.
Espera enquanto o sistema de arquivos abre e lê o arquivo.
Retorna o conteúdo para o cliente.
Pronto para lidar com o próximo pedido.

NodeJS
Uma tarefa comum para um servidor web pode ser para abrir um arquivo no servidor
e retornar o conteúdo para o cliente.
Node.js lida com uma solicitação de arquivo:
Envia a tarefa de sistema de arquivos do computador.
Pronto para lidar com o próximo pedido.
Quando o sistema de arquivos abriu e ler o arquivo, o servidor retorna o conteúdo
para o cliente.

NodeJS
Para gerenciar as dependências, o NodeJS utiliza o NPM (Node Package Manager)
É um repositório online para publicação de projetos de código aberto para o
Node.js;
É um utilitário de linha de comando que interage com este repositório online, que
ajuda na instalação de pacotes, gerenciamento de versão e gerenciamento de
dependências..

Configurando ambiente...

Configurando ambiente...
Arduino IDE
NodeJS + NPM
Editor de Texto :)
Bibliotecas para NodeJS

Hello World NodeJS
Hello World na linguagem NodeJS (console e
web)
Objetivo

Hello World NodeJS
node_modules/ (bibliotecas usadas no projeto)
public/ (arquivos HTML, CSS, JS, imagens)
views/ (páginas de visualização)
index.js (arquivo principal)
package.json (informações sobre o projeto e módulos)
Estrutura de Pasta

Hello World NodeJS
{
"name": "01-hello-world-nodejs-console",
"version": "1.0.0",
"description": "",
"main": "index.js",
"dependencies": {},
"devDependencies": {},
"scripts": {
"test": "echo "Error: no test specified" && exit 1",
"start": "node index.js"
},
"keywords": [],
"author": "Orlewilson B. Maia",
"license": "ISC"
}
package.json

Hello World NodeJS (console)
1 – Criar uma nova pasta chamada 01-hello-world-nodejs-console
2 – Criar novo arquivo chamado index.js e digitar código localizado no github
3 – No console, digitar o comando npm init –y para inicializar o projeto NodeJS
4 – Digitar o comando node index.js
5 – Aparecerá no console a mensagem "Hello World! Seja bem-vindo ao NodeJS!"
Execução

Hello World NodeJS (web)
1 – Criar uma nova pasta chamada 02-hello-world-nodejs-web
3 – No console, digitar o comando npm init –y para inicializar o projeto NodeJS
4 - Digitar npm install ip --save para instalar a biblioteca ip (se não estiver)
OBS1: --save adiciona a dependência no projeto
OBS2: quando a dependência já está identificada no arquivo package.json, basta
você digitar npm install que serão instaladas as dependências do projeto
Execução

Hello World NodeJS (web)
5 – Digitar o comando node index.js ou npm start
6 – Aparecerá no console a mensagem Digite no seu navegador
http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080
7 – Abrir navegador preferido e digitar o endereço na URL http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080
8 – Para fechar a aplicação em NodeJS, pressionar as teclas CTRL + C duas vezes
Execução

Hello World NodeJS
Código
https://github.com/orlewilson/feira-polo-digital-manaus-2019-nodejs-arduino/
01-hello-world-nodejs-console e 02-hello-world-nodejs-web

Como integrar NodeJS + Arduino?
Linguagem C/C++
Arduino
Linguagem JavaScript
NodeJS

Comunicação por meio da porta serial

Biblioteca Jonny-Five (NodeJS)
Framework para programar robôs usando JavaScript
Porta serial ou Firmata

Firmata
É um protocolo para comunicação com microcontroladores a partir de
software em um computador, smartphone, tablet.
Pode ser implementado em firmware em qualquer arquitetura de
microcontrolador, bem como em software em qualquer pacote de software de
computador.

Firmata

Projetos4

Projetos4
Projeto 01 – Ligar/desligar LED
Praticar vários projetos para ligar/desligar LED
Objetivo

Projetos4
Peças Necessárias
Placa Arduino
LED
Protoboard
Fios

Projetos4
Diagrama do Circuito

Projeto 01 – Ligar/desligar LED (arduino)
1 – Criar uma nova pasta chamada 03-projeto-01-led-arduino
2 – Abrir o Arduino IDE, criar novo arquivo chamado 03-projeto-01-led-arduino e digitar
código localizado no github
3 – Enviar código para a placa Arduino
4 – O Led ficará ligando e desligando a cada 1 segundo
Execução
Projetos4

Carregar Firmata no Arduino
Projetos4

Projeto 01 – Ligar/desligar LED (nodejs)
1 – Criar uma nova pasta chamada 04-projeto-01-led-nodejs
3 – No console, digitar o comando npm init –y para inicializar o projeto NodeJS (se não
houver o arquivo)
4 - Digitar npm install para instalar as dependências ou
npm install johnny-five --save para instalar a biblioteca johnny-five (se não estiver no
package.json)
Execução
Projetos4

Projeto 01 – Ligar/desligar LED (nodejs)
5 – Abrir o exemplo StandardFirmata no Arduino IDE (Arquivo>Exemplos>
Firmata>StandardFirmata) e carregar na placa Arduino
6 – No console, digitar o comando node index.js ou npm start
7 – Aparecerá no console a mensagem Placa Arduino pronta!
8 – O Led ficará ligando e desligando a cada 1 segundo
Execução
Projetos4

Projeto 01 – Ligar/desligar LED (nodejs + página web)
1 – Criar uma nova pasta chamada 05-projeto-01-led-nodejs-web
houver o arquivo)
4 – Criar novo arquivo chamado main.css na pasta public e digitar código localizado no
github
5 – Criar novo arquivo chamado projeto-01-led-nodejs-web.ejs na pasta views e digitar
código localizado no github
Execução
Projetos4

npm install johnny-five --save para instalar a biblioteca johnny-five
npm install express --save para instalar a biblioteca express
npm install ip --save para instalar a biblioteca ip
npm install ejs --save para instalar a biblioteca ejs
npm install socket.io --save para instalar a biblioteca socket.io
(se não estiverem no package.json)
Execução
Projetos4

Firmata>StandardFirmata) e carregar na placa Arduino (se não estiver carregada na placa
Arduino)
Execução
Projetos4

11 – Clicar nos botões Ligar ou Desligar
Execução
Projetos4

Projeto 01 – Ligar/desligar LED (nodejs + serviço)
1 – Criar uma nova pasta chamada 06-projeto-01-led-nodejs-servico
houver o arquivo)
Execução
Projetos4

4- Digitar npm install para instalar as dependências ou
npm install johnny-five --save para instalar a biblioteca johnny-five
Execução
Projetos4

Firmata>StandardFirmata) e carregar na placa Arduino (se não estiver carregado na placa
Arduino)
para ligar LED: http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/ligar
para desligar LED: http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/desligar
Execução
Projetos4

8 – Abrir navegador preferido e digitar o endereço na URL
http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/ligar
ou http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/desligar
Execução
Projetos4

Projetos4
Código
03-projeto-01-led-Arduino, 04-projeto-01-led-nodejs,
05-projeto-01-led-nodejs-web e 06-projeto-01-led-nodejs-servico

Projetos4

Projetos4
Projeto Extra – Ligar/desligar 3 LED´s (página web ou serviço)

Projetos4
Projeto 02 – Mini Estação Meteorológica
Objetivo
Ler valores do sensor de temperatura, de
umidade e de luminosidade e os disponibilizar
em uma página Web ou serviço

Projetos4
Placa Arduino
Protoboard
Fios
Sensor LDR
Sensor Temperatura
e Umidade DHT11 ou DHT22
Resistor
Peças Necessárias

Projetos4
Diagrama do Circuito

Adicionando nova biblioteca DHT
Projetos4

Projetos4

Projeto 02 – Mini Estação Meteorológica (arduino)
1 – Criar uma nova pasta chamada 07-projeto-02-mini-estacao-meteorologica-arduino
2 – Abrir o Arduino IDE, criar novo arquivo chamado 07-projeto-02-mini-estacao-
meteorologica-arduino e digitar código localizado no github
3 – Enviar código para a placa Arduino
4 – Por meio da porta serial, serão enviados dados de temperatura, luminosidade e
humidade (Monitor Serial do Arduino IDE)
Execução
Projetos4

Projeto 02 – Mini Estação Meteorológica (nodejs)
1 – Criar uma nova pasta chamada 08-projeto-02-mini-estacao-meteorologica-arduino-
nodejs
houver o arquivo)
npm install serialport --save para instalar a biblioteca serialport (se não estiver no
package.json)
Execução
Projetos4

Projeto 02 – Mini Estação Meteorológica (nodejs)
6 – Aparecerá no console a mensagem Aguardando dados pela porta serial...
7 – O código NodeJS escutará a porta serial enquanto que a placa Arduino envia dados de
temperatura, luminosidade e humidade pela porta serial
Execução
Projetos4

Projeto 02 – Mini Estação Meteorológica (nodejs + página web)
nodejs-web
houver o arquivo)
Execução
Projetos4

4 – Criar novo arquivo chamado main.css na pasta public/css e digitar código localizado
no github
5 – Criar novo arquivo chamado Chart.min e chart-area-temp-umi-lumi na pasta public/js
e digitar código localizado no github
6 – Criar novo arquivo chamado projeto-02-mini-estacao-meteorologica-arduino.ejs na
pasta views e digitar código localizado no github
Execução
Projetos4

npm install serialport --save para instalar a biblioteca serialport
npm install ejs --save para instalar a biblioteca ejs
npm install socket.io --save para instalar a biblioteca socket.io
Execução
Projetos4

Execução
Projetos4

11 – Serão mostrados três gráficos (temperatura, humidade e luminosidade). Se não
estiver mostrando nada, recarregue a página.
Execução
Projetos4

Projeto 02 – Mini Estação Meteorológica (nodejs + serviço)
nodejs-servico
houver o arquivo)
Execução
Projetos4

4- Digitar npm install para instalar as dependências ou
npm install serialport --save para instalar a biblioteca serialport
Execução
Projetos4

6 – Aparecerá no console a mensagem Digite no seu navegador para saber valor
temperatura: http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/temp
umidade: http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/umi
luminosidade: http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/lumi
todos: http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/todos
Execução
Projetos4

7 – Abrir navegador preferido e digitar o endereço na URL
http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/temp
http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/umi
http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/lumi
http://xxx.xxx.xxx.xxx:8080/todos
Execução
Projetos4

Projetos4
07-projeto-02-mini-estacao-meteorologica-arduino,
08-projeto-02-mini-estacao-meteorologica-arduino-nodejs,
09-projeto-02-mini-estacao-meteorologica-arduino-nodejs-web e
10-projeto-02-mini-estacao-meteorologica-arduino-nodejs-servico
Código

Projetos4

Próximos Passos5
https://github.com/orlewilson/arduino-nodejs-docker/projeto-01
https://nodejs.org/en/docs/
Documentação

Próximos Passos5
http://johnny-five.io/
Documentação

Próximos Passos5
Livros

Curso EAD Desvendando a Indústria 4.0
https://portalead.sp.senai.br/curso/86817/483/desvendando-a-industria-40
Cursos
Próximos Passos5

Curso EAD Arduino
http://mooc.cps.sp.gov.br/
Cursos
Próximos Passos5

https://brasil.campus-party.org/campus-party-amazonia/

https://jungles.dev/fest

Feedback

prof.orlewilson@gmail.com (92) 98403-3443
https://orlewilson.github.io/

NIC.br Vídeos. A Internet das coisas, explicada pelo NIC.br. Disponível
em: <https://www.youtube.com/watch?v=jlkvzcG1UMk>. Acesso em:
31 Jul. 2019.
Cisco. A Internet das Coisas Como a próxima evolução da Internet está mudando
tudo. Disponível em:
<https://www.cisco.com/c/dam/global/pt_br/assets/executives/pdf/internet_of_things
_iot_ibsg_0411final.pdf>. Acesso em: 10 Mar. 2019.
Referências Utilizadas

B. P. Santos et al. Internet das Coisas: da Teoria à Prática. Anais do
Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas
Distribuídos (SBRC) 2016.
Referências Utilizadas

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