Como ler json no ESP32

Antes de começar o assunto relacionado ao título, permita-me passar uma visão superficial da agenda do ano, abrindo com esse singelo artigo de como ler json no ESP32.

No final do ano anunciei o início dos trabalhos com a CNC laser da ECNC, um hardware espetacular em recursos e qualidade e com laser de 100w, que permite cortar materiais espessos de até 1.2cm tranquilamente. Bem, obviamente esse ano teremos muitos artigos relacionados a corte laser, agregando eletrônica digital.

Dentre os artigos, teremos relógios, autômatas, marble machines e diversas surpresas, das quais estou preparando os projetos de forma contínua (é bastante trabalhoso, acredite).

Em Março teremos o Arduino Day UNIVAG, organizado pelo Arduino Brasil em Mato Grosso. Lá estarão presentes alguns conhecidos da comunidade como o Waldyr da Projetos eletrônicos, O Ilustríssimo Prof. Newton Braga do Instituto Newton Braga, o Nascimento Jr e Ana Carolina da equipe Arduino Brasil e um simplório de boa vontade, Djames Suhanko do blog Do bit Ao Byte (esse que vos escreve).

Teremos palestras e mini-cursos, sendo o tema da minha palestra “Como ter ideias para projetos com Arduino“. Nessa palestra falarei sobre a forma que me inspira a escrever os artigos, dos quais muitos são conceitos aplicados em projetos que comercializo sem divulgá-los. Citarei a importância de um código razoavelmente focado em embarcados e exporei uma ideia (que não é nova mas) que não vi colocarem em prática ainda.

No mini-curso faremos a implementação de um display Nokia em uma Waldunano com ESP-01 para pegar o valor do bitcoin online e exibir no display. Mas não só; criei um pequeno dispositivo que se assemelha a um manômetro, o qual chamei de “bitcômetro”, que apontará para alta ou baixa do valor do bitcoin, baseando-se no valor de abertura do dia. Esse bitcômetro será cortado a laser e distribuído gratuitamente aos que participarem do mini-curso. Até agora, os primeiros 10 inscritos ganharão também o servo-motor, patrocinado pelo nosso parceiro Curto Circuito (talvez haja mais patrocínios, informo durante a semana).

A forma de pegar o valor do bitcoin será bastante interessante e simples, e o bitcômetro é um patrocínio do Mercado Bitcoinque também estará presente no evento com um estande e uma apresentação sobre os produtos que giram em torno do bitcoin. Fui engenheiro de redes e segurança no Mercado Bitcoin e acredite, é um universo extremamente complexo, no qual se investe verdadeiras fortunas para que realmente seja preservada a integridade das carteiras. Além disso, o pouco que sei hoje sobre bitcoin foi o que consegui aprender enquanto trabalhei lá, tem muita coisa e vale a pena assistir a apresentação deles no Arduino Day UNIVAG.

Em breve divulgo a agenda do evento, provavelmente em mais um ou dois dias.

Como ler json no ESP32

Para quem não conhece, json é um tipo de estrutura que se assemelha a um dicionário em Python:

{chave: {valor1:1, valor2:2}}

Pode-se ter montes de chaves e valores, sem problemas. Esses valores podem vir do header HTTP ou do corpo de uma requisição GET. Assim sendo, utilizaremos 2 bibliotecas importantes para essa tarefa; a HTTPClient e a ArduinoJson.

Pegando o valor do bitcoin através de API

Já que falamos de bitcoin, vou mostrar a dica com parte do que será mostrado no mini-curso (mas não será só isso, tem o processo de organização e composição do código e todo o desenvolvimento da ideia até chegar no resultado pretendido. Não deixe de fazer o mini-curso para ver o desenrolar de um projeto).

Existem mais formas de fazer esse tratamento. Uma vez que fazemos a requisição HTTP, obtemos um resultado como o exemplo mais acima. Daí o que precisamos fazer é tratar cada valor de cada chave individualmente. Esse processo é chamado de “parsing”, e pode ser a parte mais trabalhosa de um código, principalmente se estivermos fazendo esse parsing manualmente. Utilizando a biblioteca ArduinoJson para ler json no ESP32, a captura dos valores será transparente.

Para pegar o valor do bitcoin, utilizaremos a API do Mercado Bitcoin, cuja documentação é essa.

Para ter um parâmetro, vamos ver o resultado de um GET na API:

{"ticker": {"high":"33470.00000000","low":"32515.16000000","vol":"49.23741181","last":"33054.00730000","buy":"33054.00730000","sell":"33191.90847000","open":"33091.31237000","date":1578863707}}

Agora que sabemos o que esperar, podemos iniciar o código.

Código para ler json no ESP32

Já há algum tempo que tenho usado o Visual Studio Code para programar embarcados. Como ele tem uma versão para Linux e as qualidades são incomparáveis, recomendo que você baixe para a sua plataforma operacional, seja Windows, Linux ou Mac. Depois, basta instalar o PlatformIO pela própria IDE.

Independente da IDE de programação selecionada, não se esqueça de instalar as bibliotecas HTTPClient e ArduinoJson.

Headers

Fora das funções, crie o objeto HTTP que será utilizado para fazer a requisição e um array de char com 400 posições. Aproveite para definir também as credenciais da rede WiFi. No exemplo, exponho as credenciais da minha rede de laboratório:

#include <Arduino.h>
#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
#include "ArduinoJson.h"
#define SSID "SuhankoFamily"
#define PASSWD "fsjmr112"
//0 - Criamos o objeto de comunicação HTTP
HTTPClient http;

char json[400] = {0};

No setup, fazemos o processo padrão para conexão com a rede WiFi e inicialização da comunicação serial. Depois, criamos uma variável com o tamanho adequado para comportar a manipulação do json. Para calcular o tamanho correto dessa variável, acesse essa URL do ArduinoJson e passe uma amostra do que será manipulado. Os valores ideais serão exibidos na coluna da direita:

ler json no ESP32 com ArduinoJson

Setup

Feito isso, crie o objeto dinâmico do tamanho requerido para a transação. O setup ficará desse jeito:

void setup() {
    //1 - Para testar, vamos usar a serial
    Serial.begin(9600);
    //2 - iniciamos a conexão WiFi...
    WiFi.begin(SSID,PASSWD);
    //...e aguardamos até que esteja concluída.
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

        delay(1000);

        Serial.println(".");

    }
    Serial.println("Conectado!");
    //3 - acesse arduinojson.org/v6/assistant e passe uma amostra pra calcular a capacidade
    constsize_t capacity = JSON_OBJECT_SIZE(1) + JSON_ARRAY_SIZE(8) + 146;
    DynamicJsonDocument doc(capacity);
}

Parsing

Daí vamos finalmente para o loop e fazemos a requisição HTTP e a manipulação dos valores. Dá pra  ler json no ESP32 de outras formas? Sim, dá, mas esse jeito me pareceu o mais simples. Mas como não gosto de esparramar código pelo programa, criei uma função para fazer a manupulação do json. A função ficou assim:

void resultOfGet(String msg){
    memset(json,0,sizeof(json));
    msg.toCharArray(json, 400);
    deserializeJson(doc, json);

    JsonObject ticker = doc["ticker"];
    const char* ticker_high = ticker["high"]; // "33395.00000000"
    const char* ticker_low = ticker["low"]; // "32911.01001000"
    const char* ticker_vol = ticker["vol"]; // "29.80139592"
    const char* ticker_last = ticker["last"]; // "33146.89715000"
    const char* ticker_buy = ticker["buy"]; // "33005.10011000"
    const char* ticker_sell = ticker["sell"]; // "33146.89715000"
    const char* ticker_open = ticker["open"]; // "33094.94851000"
    long ticker_date = ticker["date"]; // 1578889119

    Serial.println(ticker_last);
}

Repare que essa função tem uma rotina bastante simples, mas essencial. Primeiramente, limpamos a variável criada para armazenar o json que eventualmente já foi utilizada e não deve conter valores anteriores. Isso é feito com memset, passando o array de char, o valor a preencher e o tamanho do array. Depois, o alimentamos com o resultado da requisição GET, feita no loop. Como o retorno da requisição gera um payload em um objeto String, devemos convertê-lo para array de char. Para isso, utilizamos o método .toCharArray(*array,tamanho_max). Esse método pertence ao objeto String passado como parâmetro de função. Em nossa função, esse parâmetro é um ponteiro com o nome msg.

Na lista posterior fazemos a desserialização (essa palavra nem existe, mas enfim) do array de char contendo o json. Essa função deserializeJson se encarrega de fazer todo o parsing necessário e nos livra de uma tarefa bastante chata. Depois, basta pegar os valores resultantes, crando uma chave com o nome desejado utilizando o JsonObject.

Finaliza-se a função com um print na serial, mas a partir desse ponto pode-se fazer o que quiser com os valores.

Loop

Mais acima vimos a função setup() completa, agora vimos a função que trata o resultado da requisição HTTP. Vamos ver essa requisição na função loop():

void loop() {
    //4 - iniciamos a URL alvo, pega a resposta e finaliza a conexão
    http.begin("https://www.mercadobitcoin.net/api/BTC/ticker");
    int httpCode = http.GET();
    if (httpCode > 0) { //Maior que 0, tem resposta a ser lida
        String payload = http.getString();
        //Serial.println(httpCode);
        //Serial.println(payload);
        resultOfGet(payload);
    }
    else {
        Serial.println("Falha na requisição");
    }
    http.end();
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(60000));
}

Como pode-se notar, ficou bastante limpo e curto o código todo.

Na função loop() fazemos inicialmente a configuração do objeto HTTP, passando a URL a utilizar. Em seguida, fazemos a requisição com o método GET. Tratamos o retorno e em caso de status code 200, chamamos a função criada anteriormente para manipular o resultado. Em qualquer circunstância, não podemos nos esquecer de encerrar a comunicação com http.end(). Também não quereremos deixar o loop rodando na velocidade de cada requisição HTTP, portanto, crie um delay. No caso, utilizei o modo ESP32, fazendo uma requisição por minuto. Pode ser menos, pode ser mais, dependendo da real necessidade. Essas coisas todas falarei a respeito no mini-curso do Arduino Day UNIVAG.

O resultado na serial será algo como:

ler json no ESP32 - resultado

Código completo

Se quiser aproveitar o código, copie daqui invés de pedaço por pedaço das explicações anteriores:

#include <Arduino.h>
#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
#include "ArduinoJson.h"

#define SSID "SuhankoFamily"
#define PASSWD "fsjmr112"

//0 - Criamos o objeto de comunicação HTTP
HTTPClient http;
char json[400] = {0};

StaticJsonDocument<256> doc;

void resultOfGet(String msg){
    memset(json,0,sizeof(json));
    msg.toCharArray(json, 400);
    deserializeJson(doc, json);

    JsonObject ticker = doc["ticker"];
    const char* ticker_high = ticker["high"]; // "33395.00000000"
    const char* ticker_low = ticker["low"]; // "32911.01001000"
    const char* ticker_vol = ticker["vol"]; // "29.80139592"
    const char* ticker_last = ticker["last"]; // "33146.89715000"
    const char* ticker_buy = ticker["buy"]; // "33005.10011000"
    const char* ticker_sell = ticker["sell"]; // "33146.89715000"
    const char* ticker_open = ticker["open"]; // "33094.94851000"
    long ticker_date = ticker["date"]; // 1578889119

    Serial.println(ticker_last);
}

void setup() {
  //1 - Para testar, vamos usar a serial
  Serial.begin(9600);

  //2 - iniciamos a conexão WiFi...
  WiFi.begin(SSID,PASSWD);
  //...e aguardamos até que esteja concluída.
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
    Serial.println(".");
  }
  Serial.println("Conectado!");

  //3 - acesse arduinojson.org/v6/assistant e passe uma amostra pra calcular a capacidade
  const size_t capacity = JSON_OBJECT_SIZE(1) + JSON_ARRAY_SIZE(8) + 146;
  DynamicJsonDocument doc(capacity);
}

void loop() {
    //3 - iniciamos a URL alvo, pega a resposta e finaliza a conexão
    http.begin("https://www.mercadobitcoin.net/api/BTC/ticker");
    int httpCode = http.GET();
    if (httpCode > 0) { //Maior que 0, tem resposta a ser lida
        String payload = http.getString();
        //Serial.println(httpCode);
        //Serial.println(payload);
        resultOfGet(payload);
    }
    else {
        Serial.println("Falha na requisição");
    }
    http.end();
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(60000));
}

 

Bom, esse é o artigo de abertura do ano. Simples, mas aguardem grandes projetos iniciados em breve!

Djames Suhanko

Djames Suhanko é Perito Forense Digital. Já atuou com deployer em sistemas de missão critica em diversos países pelo mundão. Programador Shell, Python, C, C++ e Qt, tendo contato com embarcados ( ora profissionalmente, ora por lazer ) desde 2009.

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