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ORCID:  http://orcid.org/0009-0001-5823-8594
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States
Title: Comunicação e controle via web de um sistema embarcado utilizando o protocolo websocket e a infraestrutura serverless
Alternate title (s): Communication and control via web of an embedded system using the websocket protocol and the serverless infrastructure
Author: Marques, Paulo Vitor Ferreira
First Advisor: Souza, Fernando Lourenço de
First member of the Committee: Cardoso, Thiago Gomes
Second member of the Committee: Assis, Pedro Augusto Queiroz de
Summary: Este estudo apresenta a implementação e a avaliação de um sistema de controle remoto para sistemas embarcados, utilizando o protocolo WebSocket, a infraestrutura serverless e o microcontrolador ESP32. A intenção é proporcionar uma solução robusta e eficiente para monitoramento e coleta de dados de dispositivos IoT (Internet of Things), os quais são dispositivos capazes de comunicarem entre si e com a Internet, demonstrando relevância para a comunidade acadêmica e aplicações práticas. São explorados os sistemas embarcados e IoT, a funcionalidade do protocolo WebSocket para comunicação bidirecional de baixa latência e o microcontrolador ESP32. Além disso, é discutida a arquitetura serverless e ferramentas relacionadas, como AWS API Gateway e AWS Lambda. Para tanto, foi idealizado um cenário de coleta de variáveis ambientais (temperatura e humidade) e o controle de um LED, que elucida de forma simples e eficaz a capacidade bidirecional de comunicação em tempo real, fazendo uso de uma infraestrutura serverless, juntamente com a criação de uma interface hospedada na web para o controle de forma remota. O sucesso da implementação deste sistema foi verificado através da observação durante seu funcionamento, com o fluxo em tempo real de dados do sensor sendo renderizados e visualizados corretamente na interface projetada e controle simultâneo não conflitante do LED, além da medição da latência média experimentada pelo usuário resultando no valor de 50 ms para o recebimento dos dados, e 100 ms para o controle do LED, com uma taxa de sucesso próxima de 100 % no período observado de duas horas. Portanto, tendo sido comprovada a eficácia da solução proposta, este trabalho contribui como uma abordagem detalhada para a consolidação do conhecimento em sistemas embarcados e IoT e para uma gama de aplicações nas quais se fazem necessárias as características providas pelo sistema, abrindo caminho para futuras investigações de diferentes protocolos e equipamentos com o intuito de otimizar a comunicação bidirecional em tempo real entre dispositivos e usuários, e facilitar o monitoramento e controle de sistemas embarcados.
Abstract: This study presents the implementation and evaluation of a remote-control system for embedded systems, using the WebSocket protocol, the serverless infrastructure and the ESP32 microcontroller. The intention is to provide a robust and efficient solution for monitoring and collecting data from IoT (Internet of Things) devices, which are devices capable of communicating with each other and with the Internet, demonstrating relevance to the academic community and practical applications. Embedded and IoT systems, the functionality of the WebSocket protocol for bidirectional low-latency communication and the ESP32 microcontroller are explored. Additionally, serverless architecture and related tools such as AWS API Gateway and AWS Lambda are discussed. To this end, a scenario was designed to collect environmental variables (temperature and humidity) and control an LED, which simply and effectively elucidates the bidirectional capacity of real-time communication, making use of a serverless infrastructure, together with the creation of a web-hosted interface for remote control. The success of the implementation of this system was verified through observation during its operation, with the real-time flow of sensor data being correctly rendered and visualized in the designed interface and simultaneous non-conflicting control of the LED, in addition to the measurement of the average latency experienced by the user. resulting in a value of 50 ms for receiving the data, and 100 ms for controlling the LED, with a success rate close to 100% in the observed period of two hours. Therefore, having proven the effectiveness of the proposed solution, this work contributes as a detailed approach to the consolidation of knowledge in embedded systems and IoT and to a range of applications in which the characteristics provided by the system are necessary, opening the way for future investigations. of different protocols and equipment in order to optimize bidirectional communication in real time between devices and users, and to facilitate the monitoring and control of embedded systems.
Keywords: Sistemas embarcados
Embedded systems
IoT
IoT
WebSocket
WebSocket
Serverless
Serverless
ESP32
ESP32
Controle remoto
Remote control
Comunicação bidirecional em tempo real
Real-time bidirectional communication
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: MARQUES, Paulo Vitor Ferreira. Comunicação e controle via web de um sistema embarcado utilizando o protocolo WebSocket e a infraestrutura serverless. 2023. 57 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecatrônica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41530
Date of defense: 12-Jul-2023
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