스마트 알약 디스펜서

아마존 웹 서비스

AWS는 동일한 에코시스템 내에서 광범위한 서비스를 제공하므로 완전한 서버리스 접근 방식을 취할 수 있도록 SmartPill System을 배포하기로 선택한 서비스 제공업체입니다. 이렇게 하면 애플리케이션이 사용자의 필요에 따라 에스컬레이션되고 사용한 만큼만 비용을 지불할 수 있습니다.

스마트필 클라우드 아키텍처

Smartpill 시스템은 Amazon Web Services를 사용하는 완전한 서버리스 아키텍처를 사용합니다. 이를 통해 사용자의 요구에 맞게 애플리케이션을 확장 및 축소할 수 있습니다. 아키텍처는 아래 다이어그램에 설명되어 있습니다.

Smartpill 디스펜서는 WiFi 기능이 있는 Microchip AVR-IoT 보드를 사용하여 AWS 에코시스템과 통신합니다. AVR-IoT는 MQTT 프로토콜을 통해 AWS IoT Core를 통해 연결됩니다. 이를 통해 클라우드 생태계와 하드웨어 자체 간의 양방향 연결이 가능합니다. 이 통신은 디스펜서에 디스펜서 메시지를 보내고 디스펜서에서 클라우드로 확인 이벤트를 보내는 데 사용됩니다.

Ionic Angular NodeJS 프레임워크를 사용하여 개발된 웹 애플리케이션 프론트엔드가 컴파일되고 정적 파일이 AWS S3 스토리지 서비스에 업로드됩니다. 웹 애플리케이션의 백엔드는 Lambda 함수를 호출하는 AWS API Gateway로 개발된 HTTT API Rest 서비스입니다. 이러한 Lambda 함수는 알약 구성 및 섭취 로그를 저장하는 DynamoDB 데이터베이스와 통신합니다.

AWS Event Bridge는 정확한 시간에 분배 이벤트를 트리거하기 위해 스케줄러로 사용됩니다. 이 이벤트는 각 섭취에 필요한 알약을 데이터베이스에서 검색하고 IoT Core를 통해 이 정보를 SmartPill 디스펜서로 보내는 Lambda 함수를 트리거합니다.

AWS-IoT 핵심

AWS IoT Core로 AVR-IoT 보드를 실행하기 위해 가장 먼저 해야 할 일은 보드를 AWS 계정에 연결하는 것입니다. 이 프로세스는 AWS용 IoT 개발자 안내서에서 Microchip에 의해 설명되어 있습니다.

이를 통해 AVR-IoT 보드를 AWS 계정에 등록할 수 있습니다. 관리 → 아래의 AWS IoT Core에서 이를 확인할 수 있습니다. 사물 탭.

그런 다음 시작 안내서에 설명된 대로 WiFi 자격 증명으로 구성하여 AVR-IoT 보드가 인터넷에 액세스할 수 있는지 확인하십시오.

AWS DynamoDB

그런 다음 웹 애플리케이션을 구성하고 싶을 것입니다. 이를 위해 가장 먼저 해야 할 일은 웹 앱에 필요한 DynamoDB 테이블을 등록하는 것입니다.

테이블 생성 클릭:

정확한 이름을 지정하고 기본 키로 "id"를 선택하십시오.

AWS 람다

AmazonDynamicDBFullAccess가 연결되어 있는지 확인합니다. Lambda 함수가 DynamoDB 데이터베이스에서 읽기/쓰기를 할 수 있도록 합니다. 이를 위해 권한 탭으로 이동하십시오.

그리고 역할 이름을 클릭합니다. 그러면 이 Lambda 함수에 대한 실행 역할로 리디렉션됩니다. 각 Lambda 함수에는 고유한 실행 역할이 있는 것이 좋습니다.

정책 연결을 클릭하고 "dynamodb"를 검색하지 않는 경우 AmazonDynamoDBFullAccess가 나타나야 합니다.

Lambda 함수에 전체 DynamoDB 액세스 권한을 부여하는 것은 이 자습서의 목적을 위해서만 안전하며 프로덕션 환경에서는 수행되지 않습니다.

이제 구성으로 이동하여 Github 저장소(아래 링크)에서 기능 코드를 추가합니다.

리포지토리의 모든 Lambda 함수에 대해 이 작업을 반복합니다.

그런 다음 보드에서 메시지를 보낼 때 적절한 기능이 실행되도록 Lambda와 IoT Core 간의 통합을 구성합니다.

AVR-IoT에서 보낸 디스펜스 메시지 확인을 데이터베이스에 해당 로그 항목 및 알림이 생성될 수 있도록 구성합니다.

AWS-IoT Core로 이동하여 Add and Rules를 클릭하여 규칙을 구성합니다.

새 규칙 만들기를 클릭하고 이름 지정:smartpill_confirmationpill 및 간단한 설명

그런 다음 다음 쿼리 문을 입력합니다.

SELECT * FROM 'confirmationpill' 

이전에 생성된 'smartpill-confirmationpill'을 가리키도록 'Lambda 함수에 메시지 보내기' 작업을 구성합니다.

다음 부분으로 이동할 준비가 되었습니다.

AWS 이벤트 브리지

Event Bridge는 정확한 시간에 알약을 분배하기 위해 SmartPill 디스펜서에 메시지를 보내는 람다 기능 시작을 처리합니다. 이를 위해 3개의 트리거 예약 이벤트를 구성합니다. 아침에 하나, 오후에 하나, 야간에 하나.

AWS Event Bridge 서비스로 이동하여 "규칙 생성"을 클릭합니다.

이름을 지정하고 일정 이벤트 패턴을 cron 표현식으로 구성합니다.

NOTE:Take into account that these cron expressions are in UTC time.

Select the 'smartpill-dispensepill' Lambda function as a Target:

This Lambda function will be executed at the defined time.

Define two more Rules for the desired time on morning, afternoon and night intakes.

AWS API Gateway

Go to AWS API Gateway and click on Create API. Choose HTTP API and click on Build:

Give it "smartpill-webui" as a name (or whatever you want, this do not really matters)

And configure all the Lambda functions as Integrations:

Click Next and configure all the routes as specified in table below:

Finally, deploy the API to get a HTTP endpoint.

Alternatively you can import the JSON file 'smartpill-api.json' on the repository down below.

AWS S3

AWS S3 storage service is made for storing files but it can also act as a static web server for example a web page. In order to do so, you first need to create a Bucket.

Go to S3 and Click on "Create a Bucket":

Give a friendly name (this will be your DNS).

Now you will have to activate Static website hosting feature. Go to properties and go straight to the bottom. You will find this:

Click on "Edit" and Enable the Static website hosting feature and select 'index.html' as your index and error document:

Then upload your website static files that Angular has compiled and access your DNS. You are ready to go!

AVR-IoT Board

AVR-IoT board from Microchip is used as a communication interface in order to provide connectivity to the Cloud to the Dispenser. It is connected to the Main Arduino Board by means of a Serial interface.

Firmware for the AVR-IoT WA Development Board based on the original example

The already implemented CLI have been extended including the command "pill" , its corresponding callback pill_command() that parses the message and sends th confirmation JSON by MQTT to the topic "confirmationpill". Also, the message in case of unknown message is customized as well as in the callback in case of incorrect parameter.

The original CLI used the USART2, which is connected to the debugger by the PCB but is not accessible. For this version, the CLI structure and the funtionality printf() are now implemented on the USART1, which is avaliable with the pin conectors RX and TX . This alows us to use this CLI with any external device, taking into account the following configuration:

We have also managed to add a custom MQTT topic subscription with a JSON parser. On the aplication_manager.c could be found the modified version of subscribeToCloud() to subscribe to "dispensepill" custom topic and how it is linked to a custom callback receiveddispenseFromCloud() in which the data from the JSON is extracted.

On IoTPill.h header are defined the main structures used to control the data received and sent.

In order to enable communication between the Main Arduino board and the AVR-IoT we have developed a simple communication bidirectional protocol that has two messages.

'dispensepill' message (AWS → IoT Board → Arduino)

Event Bridge will trigger the smartpill-dispensepill Lambda function to send by MQTT to IoT Board a JSON formated string that has this fields:

{
 "cmd":"dispensepill",
 "npills":2,
 "intake":{
 "time":"morning"
 },
 "pills":{
 "1":{
 "pill":"Ibuprofeno",
 "qty":1,
 "deposit":1,
 "weight":200
 },
 "2":{
 "pill":"Paracetamol",
 "qty":2,
 "deposit":2,
 "weight":500
 }
 }
} 

and the IoT board will send by USART to the Arduino:

D Ibuprofeno 1 1 200 D Paracetamol 2 2 500 \n 

'confirmationpill' messageArduino → IoT Board → AWS

The arduino will send to the command "pill " and, if the delivery was incorrect or correct, it will add a ' 1 ' if it was okay:

pill 1 

This message will be processed by the custom CLI of the IoT Board taking into account the intake previusly send ( specifying the corresponding "time") and it will send the following JSON to AWS:

{
 "time":"morning",
 "state":"ok"
} 

AWS will send the log with Lambda functions triggered to the Web service

Any questions? Leave a comment below and we will do our best to help you!

코드

Smartpill Web Application

Smartpill Backend Lambda functions

Smartpill AVR-IoT Code

Smartpill Arduino Code