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Aula 18 - Telemetria e Mensageria IoT com o Protocolo MQTT ⚙️

Objetivo Pedagógico

Objetivo: Arquitetura Publish/Subscribe. Brokers MQTT (Mosquitto, EMQX), tópicos hierárquicos, níveis de QoS (0, 1, 2), mensagens retained e autenticação TLS.

📑 1. Fundamentos Teóricos & Conceituação

Arquitetura Publish/Subscribe. Brokers MQTT (Mosquitto, EMQX), tópicos hierárquicos, níveis de QoS (0, 1, 2), mensagens retained e autenticação TLS. Em projetos de engenharia eletrônica e sistemas computacionais embarcados, a precisão temporal, a contenção de recursos de memória e a confiabilidade contínua são requisitos mandatórios de projeto.

📐 Arquitetura Conceitual & Fluxo de Operação

graph TD
    A["Entrada / Periféricos"] --> B["Telemetria e Mensageria IoT com o Protocolo MQTT"]
    B --> C["Processamento e Validação"]
    C --> D["Saída / Atuador / Rede"]

    style A fill:#e3f2fd,stroke:#1565c0
    style B fill:#fff3e0,stroke:#e65100,stroke-width:2px
    style C fill:#e8f5e9,stroke:#2e7d32
    style D fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2

🔍 Pilares e Princípios de Engenharia

Nesta unidade, exploramos detalhadamente os seguintes conceitos: - MQTT Pub/Sub: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Broker MQTT: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - QoS 0, 1 e 2: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Formato JSON / CBOR: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável. - Criptografia TLS/SSL: Requisito essencial para garantir operação determinística e estável.

🛠️ 2. Implementação Técnica & Código em C/C++

Abaixo está o exemplo prático estruturado de acordo com as normas de desenvolvimento bare-metal / FreeRTOS para a família estudada:

// Publicação periódica de telemetria em formato JSON via MQTT
#include "mqtt_client.h"

void mqtt_publish_telemetry(esp_mqtt_client_handle_t client, float temp, float umid) {
    char payload[128];
    snprintf(payload, sizeof(payload), "{"temperatura": %.2f, "umidade": %.2f}", temp, umid);
    esp_mqtt_client_publish(client, "sensores/estacao01/telemetria", payload, 0, 1, 0);
}

💡 Análise Passo a Passo do Código

  1. Configuração de Registradores / Drivers: O hardware é parametrizado antes da ativação das interrupções globais.
  2. Tratamento Seguro: Utilização de tipos com largura fixa (uint8_t, uint32_t) da biblioteca <stdint.h> para garantir portabilidade entre arquiteturas de 8, 16 e 32 bits.
  3. Eficiência e Baixo Consumo: Minimização de ciclos de clock desperdiçados e liberação do barramento para outros periféricos.

🎯 3. Próximos Passos & Sequência Prática