Il progetto consiste nello sviluppo di un sistema con i seguenti obiettivi:

• Acquisizione dei dati dal sensore di luminosità e dal sensore di movimento da parte dell'ESP32
• Gestione della matrice led da parte dell'ESP32
• Coordinamento dei task gestiti da FreeRTOS
• Gestione della comunicazione tra ESP32 e Raspberry Pi tramite protocollo MQTT

Per lo sviluppo del progetto è stato utilizzato l'editor Visual Studio Code e l'estensione PlatformIO.
L'estensione permette di avere un IDE per la gestione delle librerie e dei test di sviuluppo.

La comunicazione tra RPi e Esp32 avviene tramite protocollo MQTT.
MQTT è un protocollo di messaggistica basato su standard, o un insieme di regole, utilizzato per la comunicazione tra macchine. Funziona secondo i principi del modello publish/subscribe. Nella comunicazione di rete tradizionale, i client e i server comunicano direttamente tra loro. I client richiedono risorse o dati al server, che li elabora e invia una risposta. Tuttavia, MQTT utilizza uno schema publish/subscribe per disaccoppiare il mittente del messaggio (publisher) dal destinatario del messaggio (subscriber). Invece, un terzo componente, chiamato broker di messaggi, gestisce la comunicazione tra publisher e subscriber. Il compito del broker è quello di filtrare tutti i messaggi in arrivo da chi pubblica e distribuirli correttamente a chi si iscrive.

Per poter utilizzare il Rpi come broker è stato utilizzato il software open-source Mosquitto.
La configurazione del Rpi è stata fatta attraverso i seguenti passaggi:

• Installazione del broker Mosquitto

sudo apt install -y mosquitto mosquitto-clients

• Abilitare l'avvio automatico del broker dopo l'avvio del Rpi

sudo systemctl enable mosquitto.service

• Verificare la corretta installazione

mosquitto -v

Inoltre, per abilitare l'accesso remoto (senza autenticazione) è stata utilizzata la seguente procedura:
• Aprire il file mosquitto.conf

sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf

• Alla fine del file aggiungere le due seguenti istruzioni

listener 1883

allow_anonymous true

• Effettuare un riavvio di Mosquitto

sudo systemctl restart mosquitto

Per lo sviluppo delle funzionalità del RPi è stata utilizzata la libreria paho-mqtt.
Nella Cartella RPi sono presenti due file principali:

• pub.py: script con cui il RPi pubblica sul topic data/sendImage i colori dell'immagine da visualizzare sulla matrice led.
• sub.py: script con cui il Rpi acquisisce il dato pubblicato dall'ESP32 sul topic data/reqImage.

Nel sistema realizzato l'ESP32 acquisisce i dati dal sensore di luminosità, dal sensore di movimento (PIR) e dal RPi.
Il dato acquisito dal BH1750, che indica l'illuminamento rilevato, definisce l'intensità della luce nei led della matrice. Il valore acquisito dal PIR (0 o 1) viene utilizzato per accendere o spegnere la matrice. I dati ottenuti dal RPi sono i colori utilizzati per rappresentare l'immagine (pixel art) nella matrice led.

Il sensore BH1750 rileva l'illuminamento e restituisce un valore di tipo float.
In base al dato, il codice invierà una richiesta tramite il topic data/reqImage;ovvero verrà pubblicato il numero che identifica l'immagine desiderata (1,2 o 3) ed il Rpi, che sarà iscritto al topic, acquisirà il dato e pubblicherà sul topic data/sendImage una stringa contenente i colori dell'immagine nel formato CRGB (formato della libreria FastLed).

Il sensore di movimento, collegato direttamente all'ESP32, rileva i movimenti e riporta il valore 1 se un movimento è stato rilevato, 0 altrimenti.
Il valore acquisito indica se la matrice è accesa o spenta, oltre a consentire la lettura del valore del sensore BH1750.

La matrice composta da 64 led, consente di visualizzare un'immagine con una luminosità dei led dettata dal sensore BH1750.
Di seguito viene riportata un'immagine che rappresenta il funzionamento del sistema composto da ESP32 e RPi.

Il coordinamento delle diverse azioni che il programma deve svolgere viene svolto attraverso la libreria FreeRTOS.
Nello specifico, vengono utilizzate le funzioni:

• xTaskCreate per la creazione dei task, in particolare possono essere specificati eventuali parametri e priorità da assegnare.
• vTaskDelete per terminare un task ed eliminarlo.
• vTaskDelay per tardare l'esecuzione del task.

I task all'interno del codice vengono eseguiti con questo ordine:

• Rilevazione del valore del PIR.
• Rilevazione del valore del sensore di luminosità.
• Attivazione della matrice con la corretta intensità dei led.

• Sensore di luminosità BH1750
• Sensore di movimento HC-SR501
• Matrice LED WS2812B
• ESP32
• Raspberry Pi 3B+