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AULA: Sistema IoT com ESP32 - Controle Remoto via MQTT
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📚 O QUE VOCÊ VAI APRENDER NESTE PROJETO:
  
  ✅ Como conectar ESP32 ao WiFi
  ✅ Como usar o protocolo MQTT (comunicação IoT)
  ✅ Como publicar dados de sensores na nuvem
  ✅ Como receber comandos remotos (controlar LEDs pelo celular/computador)
  ✅ Como lidar com desconexões e reconexões automáticas
  ✅ Boas práticas de programação em MicroPython

📊 ARQUITETURA DO PROJETO:

    [ESP32 + DHT22] ──────> [MQTT Broker] <────── [n8n / App / Dashboard]
         (sensor)      publicar   |   receber        (controle remoto)
                                  |
                          [RabbitMQ Server]
                           XX.XX.XX.XXX <- Seu IP AQUI

🔄 FLUXO DE DADOS:

  1. ESP32 lê temperatura/umidade do sensor DHT22
  2. ESP32 PUBLICA dados no tópico "auto/sensor"
  3. RabbitMQ recebe e armazena os dados
  4. Aplicações (n8n, dashboard) CONSOMEM os dados
  
  5. Usuário envia comando (exemplo: "ligar LED")
  6. Aplicação PUBLICA no tópico "ativar/pino1"
  7. ESP32 RECEBE o comando
  8. ESP32 executa ação (liga o LED)

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"""

# ==================== IMPORTAÇÕES ====================
# Importar bibliotecas necessárias para o projeto

import network      # Biblioteca para conexão WiFi
import time         # Biblioteca para delays e timestamps
import WLANNetwork  # Módulo customizado para gerenciar WiFi (você criou isso!)
import utils        # Módulo customizado para debug (você criou isso!)

from machine import Pin, I2C  # Controlar pinos GPIO (LEDs, botões, etc)
import ssd1306

import dht               # Biblioteca para sensores DHT11/DHT22
import ujson             # JSON otimizado para MicroPython (mais leve que json)

# 🔧 IMPORTANTE: Usamos umqtt.robust ao invés de umqtt.simple!
# 
# umqtt.simple = básico, você precisa tratar erros manualmente
# umqtt.robust = profissional, reconecta automaticamente quando dá erro
# 
# Para produção, SEMPRE use robust!
from umqtt.robust import MQTTClient

i2c = I2C(
    0,
    scl=Pin(22),
    sda=Pin(21)
)

temperatura = 0.0
umidade = 0
led1_status = False
led2_status = False

oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)


# ==================== CONFIGURAÇÕES DO PROJETO ====================
# 📝 Centralizamos todas as configurações aqui para facilitar mudanças

# --- Configurações do Broker MQTT (Servidor RabbitMQ) ---
MQTT_BROKER = "72.61.52.197"    # IP do servidor (pode ser domínio também)
MQTT_PORT = 1883                 # Porta padrão MQTT (não criptografado)
                                 # Porta 8883 seria para MQTT com SSL/TLS
MQTT_USER = "guest"              # Usuário do RabbitMQ
MQTT_PASSWORD = "testeadm"          # Senha do RabbitMQ
MQTT_CLIENT_ID = "esp32_robust"  # ID único deste dispositivo
                                 # ⚠️ Cada ESP32 deve ter um ID diferente!
MQTT_KEEPALIVE = 60              # Keepalive em segundos
                                 # Envia "ping" a cada 60s para manter conexão viva

# --- Tópicos MQTT ---
# 📌 Tópicos são como "canais" de comunicação
# Funciona tipo "canais do Slack" ou "grupos do WhatsApp"
MQTT_TOPIC_PUBLISH = "auto/sensor"   # ESP32 PUBLICA dados aqui
MQTT_TOPIC_LED1 = "ativar/pino1"     # ESP32 ESCUTA comandos para LED 1
MQTT_TOPIC_LED2 = "ativar/pino2"     # ESP32 ESCUTA comandos para LED 2

# 💡 CONVENÇÃO DE NOMENCLATURA:
# - use lowercase (minúsculas)
# - use / para hierarquia (ex: casa/sala/temperatura)
# - evite espaços e caracteres especiais

# --- Configurações de WiFi ---
WIFI_SSID = "Wokwi-GUEST"       # Nome da rede WiFi
WIFI_PASSWORD = ""               # Senha (vazio = rede aberta)
                                 # ⚠️ No ESP32 real, coloque sua rede WiFi aqui!

# --- Configurações de Hardware (Pinos GPIO) ---
DHT_PIN = 15      # Pino onde o sensor DHT22 está conectado
LED1_PIN = 2      # LED onboard (interno da placa)
LED2_PIN = 23     # LED externo (você conecta na protoboard)

# 💡 DICA: No ESP32, nem todos os pinos podem ser usados!
# Pinos seguros: 2, 4, 5, 12-19, 21-23, 25-27, 32-33
# Evite: 0, 6-11 (usados pela flash interna)

# --- Configurações de Tempo ---
PUBLISH_INTERVAL = 5  # Publicar dados a cada 5 segundos
                      # ⚠️ Não coloque muito rápido (< 1s) para não sobrecarregar!

# --- Configurações de Debug ---
DEBUG_MODE = True                        # True = mostra mensagens debug
MODULE_MESSAGE = "\n\r<< MAIN >> : "    # Prefixo das mensagens debug
myUtils = utils.Utils(DEBUG_MODE, MODULE_MESSAGE)  # Objeto utilitário para debug


# ==================== CONFIGURAÇÃO DO HARDWARE ====================
# 🔧 Inicializar sensores e atuadores (LEDs)

# --- Sensor DHT22 ---
# DHT22 mede temperatura (-40 a 80°C) e umidade (0-100%)
# Mais preciso que DHT11
sensor = dht.DHT22(Pin(DHT_PIN))
# 📝 NOTA: Para DHT11, use: sensor = dht.DHT11(Pin(DHT_PIN))

# --- LEDs ---
# Pin.OUT = pino configurado como SAÍDA (para controlar LEDs, relés, motores)
# Pin.IN = pino configurado como ENTRADA (para ler botões, sensores digitais)
led1 = Pin(LED1_PIN, Pin.OUT)
led2 = Pin(LED2_PIN, Pin.OUT)

# Inicializar LEDs desligados
# 🔒 BOA PRÁTICA: Sempre inicialize pinos em estado conhecido
led1.off()  # ou led1.value(0)
led2.off()  # ou led2.value(0)


def atualizar_display():
    oled.fill(0)

    oled.text(f"Temp: {temperatura:.1f} C", 0, 0)
    oled.text(f"Umid: {umidade} %", 0, 16)

    oled.text(f"LED 1: {'ON' if led1_status else 'OFF'}", 0, 32)
    oled.text(f"LED 2: {'ON' if led2_status else 'OFF'}", 0, 48)

    oled.show()


# ==================== CALLBACK MQTT ====================
# 📨 Esta função é chamada AUTOMATICAMENTE quando chega mensagem MQTT

def mqtt_callback(topic, msg):

    global led1_status, led2_status

    """
    Callback = função que é "chamada de volta" quando algo acontece
    
    Parâmetros:
      topic (bytes): Tópico MQTT da mensagem (ex: b'ativar/pino1')
      msg (bytes):   Conteúdo da mensagem (ex: b'ligar')
    
    ⚠️ IMPORTANTE: topic e msg vêm como bytes (b'texto')
    Precisamos decodificar para string normal!
    """
    
    try:
        # --- Decodificar bytes para string ---
        topic_str = topic.decode('utf-8')  # b'ativar/pino1' → 'ativar/pino1'
        msg_str = msg.decode('utf-8')      # b'ligar' → 'ligar'
        
        # .strip() remove espaços em branco nas pontas
        # "  ligar  " → "ligar"
        msg_str = msg_str.strip()
        
        # --- Log da mensagem recebida ---
        print(f"\n📨 MQTT RX: {topic_str} = '{msg_str}'")
        # RX = Received (recebido)
        # TX = Transmitted (transmitido) - você verá isso no código de publicação
        
        # --- Processar comando para LED 1 ---
        if topic_str == MQTT_TOPIC_LED1:
            # Aceita vários formatos: '1', 'on', 'ligar', 'true'
            # .lower() converte para minúscula ('LIGAR' → 'ligar')
            if msg_str.lower() in ['1', 'on', 'ligar', 'true']:
                led1.on()  # Liga o LED
                led1_status = True
                print("   ✅ LED 1 ON")
            else:
                # Qualquer outra mensagem desliga
                led1.off()
                led1_status = False
                print("   ⭕ LED 1 OFF")
        
        # --- Processar comando para LED 2 ---
        elif topic_str == MQTT_TOPIC_LED2:
            if msg_str.lower() in ['1', 'on', 'ligar', 'true']:
                led2.on()
                led2_status = True
                print("   ✅ LED 2 ON")
            else:
                led2.off()
                led2_status = False
                print("   ⭕ LED 2 OFF")
        
        # 💡 DICA: Você pode adicionar mais tópicos aqui!
        # elif topic_str == "ativar/rele":
        #     rele.value(1 if msg_str == 'ligar' else 0)
        
    except Exception as e:
        # Se der erro, imprime mas não trava o programa
        print(f"❌ Callback error: {e}")
        # 🔒 BOA PRÁTICA: NUNCA deixe exceções sem tratamento!


# ==================== FUNÇÕES DE CONEXÃO ====================

def connect_wifi():
    """
    Conecta o ESP32 ao WiFi
    
    🌐 WiFi é essencial para IoT!
    Sem WiFi, não tem internet, não tem MQTT!
    """
    myUtils.DEBUG_message("Conectando WiFi...")
    
    # WLANNetworkDriver é um módulo customizado que você criou
    # Ele encapsula a lógica de conexão WiFi
    myWLANNetwork = WLANNetwork.WLANNetworkDriver(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD)
    myWLANNetwork.WLANNetwork_Connect()
    
    myUtils.DEBUG_message("✅ WiFi OK")
    
    # 💡 CURIOSIDADE: Por baixo dos panos, isso faz algo como:
    # wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    # wlan.active(True)
    # wlan.connect(SSID, PASSWORD)
    # while not wlan.isconnected():
    #     time.sleep(1)


def connect_mqtt():
    """
    Conecta ao broker MQTT (RabbitMQ)
    
    📡 MQTT = Message Queuing Telemetry Transport
    Protocolo leve para IoT, criado pela IBM
    
    Funciona com modelo Publish/Subscribe:
    - PUBLISH = publicar mensagens em um tópico
    - SUBSCRIBE = receber mensagens de um tópico
    """
    try:
        myUtils.DEBUG_message(f"MQTT: {MQTT_BROKER}:{MQTT_PORT}")
        
        # --- Criar cliente MQTT ---
        # 🔧 umqtt.robust = reconecta automaticamente se cair
        client = MQTTClient(
            client_id=MQTT_CLIENT_ID,      # ID único deste ESP32
            server=MQTT_BROKER,             # IP ou domínio do servidor
            port=MQTT_PORT,                 # Porta (1883 = MQTT sem SSL)
            user=MQTT_USER,                 # Usuário
            password=MQTT_PASSWORD,         # Senha
            keepalive=MQTT_KEEPALIVE        # Keepalive em segundos
        )
        
        # --- Configurar callback ---
        # Define qual função chamar quando chegar mensagem
        # É tipo um "ouvinte" ou "listener"
        client.set_callback(mqtt_callback)
        
        # --- Conectar ao broker ---
        # Aqui acontece o "aperto de mão" (handshake) com o servidor
        client.connect()
        # Se der erro, cai no except lá embaixo
        
        # --- Subscribe nos tópicos ---
        # "Se inscrever" = começar a receber mensagens desses tópicos
        client.subscribe(MQTT_TOPIC_LED1)
        client.subscribe(MQTT_TOPIC_LED2)
        
        # 💡 ANALOGIA: É tipo se inscrever em um canal do YouTube
        # Agora você recebe notificação quando alguém publicar nesses tópicos!
        
        # --- Logs de sucesso ---
        myUtils.DEBUG_message("✅ MQTT OK")
        myUtils.DEBUG_message(f"   SUB: {MQTT_TOPIC_LED1}")
        myUtils.DEBUG_message(f"   SUB: {MQTT_TOPIC_LED2}")
        # SUB = Subscribed (inscrito)
        
        return client  # Retorna o objeto cliente para usar no loop
        
    except Exception as e:
        # Se der erro (servidor offline, senha errada, etc), mostra erro
        myUtils.DEBUG_message(f"❌ MQTT Error: {e}")
        raise  # Re-lança a exceção para o código que chamou tratar


# ==================== INICIALIZAÇÃO DO SISTEMA ====================
# 🚀 Este código roda UMA VEZ quando o ESP32 liga

myUtils.DEBUG_message("=" * 40)
myUtils.DEBUG_message("🌡️  ESP32 MQTT Station v2.0")
myUtils.DEBUG_message("=" * 40)

# Passo 1: Conectar WiFi
connect_wifi()
# ⏸️ Só continua quando WiFi conectar (ou der erro e travar)

# Passo 2: Conectar MQTT
client = connect_mqtt()
# Agora temos um objeto 'client' para publicar e receber mensagens

myUtils.DEBUG_message("🚀 Running...")


# ==================== VARIÁVEIS DE CONTROLE ====================
# 📊 Variáveis que controlam o loop principal

last_publish = 0   # Timestamp da última publicação
                   # Usado para controlar intervalo de publicação
                   
msg_count = 0      # Contador de mensagens publicadas
                   # Útil para debug e estatísticas


# ==================== LOOP PRINCIPAL ====================
# 🔄 Este código roda PARA SEMPRE (até desligar o ESP32)

while True:  # Loop infinito

    # PARTE NOVA DO DISPLAY
    #temperatura += 0.1
    #if temperatura > 30:
    #    temperatura = 25.0

    #umidade += 1
    #if umidade > 80:
    #    umidade = 60

    atualizar_display()
    
    try:
        # ==================== TAREFA 1: VERIFICAR MENSAGENS ====================
        # Verifica se chegou alguma mensagem MQTT
        # Se chegou, chama o callback automaticamente
        client.check_msg()
        
        # 💡 IMPORTANTE: check_msg() NÃO bloqueia!
        # Ela verifica rapidamente e continua
        # Se tiver mensagem, chama mqtt_callback()
        
        # 🔧 Com umqtt.robust, se der erro aqui, ele reconecta sozinho!
        
        
        # ==================== TAREFA 2: PUBLICAR DADOS DO SENSOR ====================
        # Publica dados a cada PUBLISH_INTERVAL segundos
        
        # Verificar se já passou tempo suficiente desde última publicação
        if time.time() - last_publish >= PUBLISH_INTERVAL:
            
            # --- Ler sensor DHT22 ---
            sensor.measure()  # Faz a leitura (demora ~250ms)
            temperatura = sensor.temperature()
            umidade = sensor.humidity()
            
            # 📝 NOTA: SEMPRE chame measure() antes de pegar valores!
            # Se não chamar, vai pegar valores velhos
            
            # --- Montar mensagem JSON ---
            # JSON = formato universal de dados
            # {chave: valor, chave: valor}
            message = ujson.dumps({
                "temp": sensor.temperature(),      # Temperatura em °C
                "humidity": sensor.humidity(),     # Umidade em %
                "timestamp": int(time.time()),     # Unix timestamp (segundos desde 1970)
                "led1": led1.value(),              # Estado do LED 1 (0 ou 1)
                "led2": led2.value(),              # Estado do LED 2 (0 ou 1)
                "count": msg_count                 # Número da mensagem
            })
            
            # ujson.dumps() converte dicionário Python para string JSON
            # {"temp": 25.5} → '{"temp":25.5}'
            
            # 💡 EXEMPLO DE MENSAGEM:a
            # '{"temp":25.5,"humidity":60.0,"timestamp":12345,"led1":0,"led2":1,"count":42}'
            
            # --- Publicar no MQTT ---
            print(f"\n📤 TX [{msg_count}]: {message}")
            # TX = Transmitted (transmitido)
            
            client.publish(MQTT_TOPIC_PUBLISH, message)
            # Envia a mensagem para o tópico "auto/sensor"
            # Qualquer app inscrito nesse tópico vai receber!
            
            # 🔧 Com robust, se der erro aqui, reconecta e tenta de novo!
            
            # --- Atualizar contadores ---
            last_publish = time.time()  # Guarda quando foi a última publicação
            msg_count += 1              # Incrementa contador
            
            # 💡 CURIOSIDADE: Isso garante que publique exatamente a cada 5s
            # Mesmo se o loop demorar um pouco, compensa no próximo ciclo
        
        
        # ==================== TAREFA 3: DELAY ====================
        # Pausa por 1 segundo antes de repetir o loop
        time.sleep(1)
        
        # ⚠️ IMPORTANTE: sleep() libera a CPU!
        # Sem sleep(), o ESP32 esquenta e gasta bateria à toa
        
        # 🔧 Por que 1 segundo?
        # - Verifica mensagens a cada 1s (responsivo!)
        # - Publica dados a cada 5s (configurado em PUBLISH_INTERVAL)
        # - Não sobrecarrega CPU nem rede
        
        
    # ==================== TRATAMENTO DE ERROS ====================
    
    except KeyboardInterrupt:
        # Se apertar Ctrl+C no terminal, para a execução do programa gracefully
        myUtils.DEBUG_message("\n👋 Bye")
        
        # --- Desconectar do MQTT ---
        try:
            client.disconnect()
        except:
            pass  # Se já estava desconectado, ignora erro
        
        # --- Desligar LEDs ---
        led1.off()
        led2.off()
        
        # --- Sair do loop ---
        break  # Sai do while True
        
        # 🔒 BOA PRÁTICA: Sempre limpe recursos antes de sair!
        
    except Exception as e:
        # Qualquer outro erro que acontecer
        print(f"❌ Error: {e}")
        
        # 🔧 umqtt.robust JÁ reconecta automaticamente!
        # Então só precisamos esperar um pouco e continuar
        time.sleep(5)  # Pausa 5s antes de tentar de novo
        
        # 💡 NOTA: Com umqpt.simple, você teria que fazer:
        # try:
        #     client.disconnect()
        # except:
        #     pass
        # time.sleep(5)
        # client = connect_mqtt()  # Reconectar manualmente
        
        # Com robust, ele faz isso AUTOMATICAMENTE! 🎉


# ==================== FIM DO PROGRAMA ====================
"""
🎓 RESUMO DO QUE VOCÊ APRENDEU:

1. 📡 Conexão WiFi em MicroPython
2. 📨 Protocolo MQTT (publish/subscribe)
3. 🌡️ Leitura de sensor DHT22
4. 💡 Controle de GPIOs (LEDs)
5. 🔄 Loop principal não-bloqueante
6. 🐛 Tratamento de erros e exceções
7. 🔧 umqtt.robust para reconexão automática
8. 📊 JSON para estruturar dados
9. ⏰ Controle de tempo com timestamps
10. 🔒 Boas práticas de programação

💡 DESAFIOS PARA PRATICAR:

1. Adicione um terceiro LED
2. Adicione um sensor de temperatura diferente (BMP280, DS18B20)
3. Publique dados em outro tópico
4. Crie um tópico para controlar a frequência de publicação
5. Adicione um botão físico para ligar/desligar LEDs
6. Implemente controle por PWM (LED com brilho variável)
7. Adicione um display OLED para mostrar valores localmente
8. Implemente modo "automático" (ex: ligar LED se temp > 30°C)
9. Adicione autenticação mais robusta (troque guest/guest)
10. Implemente OTA (atualização de firmware via WiFi)

🔗 PRÓXIMOS PASSOS:

- Integrar com n8n para automação
- Criar dashboard web para visualizar dados
- Implementar alertas (WhatsApp, Email, Telegram)

📚 DOCUMENTAÇÃO ÚTIL:

- MicroPython: https://docs.micropython.org
- MQTT Protocol: https://mqtt.org
- RabbitMQ: https://www.rabbitmq.com/mqtt.html
- ESP32 Pinout: https://randomnerdtutorials.com/esp32-pinout-reference-gpios/

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                    🎉 PARABÉNS! VOCÊ COMPLETOU O PROJETO! 🎉
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