Náplň predmetu

Tento predmet sa zaoberá oblasťou, ktorá v aktuálnych rokoch zažíva ohromný rozmach. Aj bežné domáce spotrebiče sa stávajú inteligentnými a prostredníctvom počítačovej siete sú navzájom prepájané, ovládateľné a v spojení s mnohorakými senzormi môže byť ich činnosť automatizovaná.

V prvej časti tohto kurzu, po úvodnom predstavení si „hotových“ smart technológií, sa postupne naučíme vytvárať si jednoduché smart zariadenia aj sami. Prepojíme svet počítačov s elektronikou, počítačovými sieťami a s programovaním. Využijeme k tomu šikovné kompaktné zariadenie M5StickC Plus, ktorého srdcom je v súčasnosti už najpopulárnejší mikrokontrolér ESP32 s Wi-Fi, doplnený o rôzne zabudované vstupné a výstupné prvky - tlačidlá, akcelerometer, LED, displej, bzučiak, či hodiny reálneho času. Je vybavený malou batériou a umožňuje pripojiť aj mnoho ďalších externých vstupných, či výstupných doplnkov, s ktorými sa tiež zabavíme. Pripojíme sa, samozrejme, aj k internetu a získané údaje odošleme na náš server.

Podrobnejšia náplň jednotlivých kapitol prvej časti:

1. Smart technológie a Internet vecí - Ponoríme do problematiky z hľadiska bežného domáceho používateľa a na reálnych ukážkach si predstavíme open-source projekt automatizácie inteligentnej domácnosti - Home Assistant. Na už nachystanom serveri (ktorým môže byť aj malý jednodoskový počítač) si predvedieme zariadenia pripojené cez Zigbee, ktoré je bežne možné zakúpiť. Jedná sa o rôzne senzory (teploty, pohybu a prítomnosti človeka, stlačenia tlačidla), ale aj ovládateľné zariadenia (elektrická zásuvka). Následne sa zoznámime so zariadeniami pripojenými cez Bluetooth Low Energy - a to aj zakúpenými, aj vyrobenými. Budeme z nich zbierať údaje a pozorovať grafy. Oboznámime sa s možnosťou jednoduchej prípravy vlastných zariadení s ESP32 a vyskúšame si aj automatizáciu. Po všetkých skúsenostiach sa v závere oboznámime s prehľadom technológií internetu vecí po teoretickej stránke.

2. Programovanie mikrokontroléra s MicroPython - Táto kapitola sa už zaoberá prípravou vlastného zariadenia. Predstavíme si najpopulárnejší mikrokontrolér ESP32 v rôznych podobách, dostaneme doň programovaní jazyk MicroPython, aby sme ho mohli pohodlne programovať. Zoznámime sa so šikovným kompaktným zariadením M5StickC Plus a spravíme programy reagujúce na vstupy (tlačidlá, senzor PIR) a ovládajúce výstupy (LED, bzučiak). Naučíme sa využívať prerušenia a časovač, vytvárať vlastné triedy a knižnice.

3. Vnútorné vybavenie M5Stick - Využijeme, čo nám naše šikovné zariadenie ponúka - naučíme sa pracovať s displejom (zobrazovať obrázky, kresliť útvary a písať texty), bežiacimi hodinami RTC, cez Wi-Fi sa pripojíme k sieti a budeme komunikovať cez MQTT. Pomocou zabudovaného akcelerometra si vyrobíme aj senzor otáčania kolesa, ktorý posiela údaje na server.

4. Vonkajšie senzory M5Stick - Možnosti nášho zariadenia rozšírime rôznymi externými modulmi. Pohráme sa so senzorom svetla, laserovým a ultrazvukovým senzorom zmeriame vzdialenosti, budeme sledovať meteorologické údaje vzduchu (teplotu, vlhkosť, tlak, či znečistenie) a využitím A/D prevodníka aj analógové senzory. Postupne si vyrobíme rôzne merače, ktoré namerané hodnoty zobrazujú na displeji alebo posielajú na server.