Arquitectura cliente servidor arduino

Aquí tienes el texto con todas las faltas ortográficas, tildes y errores de tipeo corregidos, manteniendo intacta la estructura y el formato original:

Cuando me encontraba desarrollando para Arduino, me topé con un problema muy interesante, y es que Arduino solo permite la conexión de un dispositivo a la vez, por lo que no podíamos utilizar varios dispositivos de forma simultánea ni utilizar el cable USB-serial y aplicaciones PySerial simultáneamente. Esto nos deja un problema grande si creamos una aplicación de escritorio y un sitio web para que cualquier persona pueda interactuar con el proyecto.

Justo esto es lo que me motivó a desarrollar una arquitectura como la que ya implementábamos en redes en forma de cliente-servidor.

Cliente-Servidor es uno de los estilos arquitectónicos distribuidos más conocidos, el cual está compuesto por dos componentes: el proveedor y el consumidor. El proveedor es un servidor que brinda una serie de servicios o recursos, los cuales son consumidos por el cliente.

En una arquitectura cliente-servidor existe un servidor y múltiples clientes que se conectan a él para recuperar todos los recursos necesarios para funcionar. En este sentido, el cliente solo es una capa para representar los datos y se detonan acciones para modificar el estado del servidor, mientras que este último es el que hace todo el trabajo pesado.

El objetivo era claro: desarrollar un servidor en Python el cual se ejecutara directamente en la placa de Arduino y fuera el único que tuviera conexión con ella. Todos los demás dispositivos y secciones se conectarían directamente al servidor, y este utilizaría algunos algoritmos para determinar la prioridad de la solicitud de las instrucciones y comandos enviados a la placa.

El algoritmo toma en cuenta el dispositivo que emitía el comando, el tiempo de ejecución y el orden de llegada. Esto se hacía para ser eficiente con el uso de los recursos disponibles y para poder ofrecer una experiencia lo más cercana y cómoda posible al usuario.

¿Cómo está implementada la arquitectura?

Este script actúa como un Servidor TCP y a la vez como un Cliente Serial (hacia el Arduino). Su rol principal es el de puente de comunicación:

• Escucha peticiones de red provenientes de aplicaciones cliente (como la interfaz gráfica que vimos antes) utilizando sockets.
• Procesa y traduce los comandos recibidos y se los reenvía físicamente al hardware (Arduino) mediante comunicación serial (pyserial).
• Escucha en segundo plano las respuestas del Arduino mediante hilos (threading) para guardarlas en una base de datos local.

Funcionamiento detallado paso a paso

1. Configuración de Hardware (Puerto Serie)

puerto = 'COM8'
arduino = serial.Serial('COM8', 9600)

El script abre una comunicación serial con el Arduino conectado en el puerto COM8 a una velocidad de 9600 baudios. Al iniciar, envía un comando de reseteo (alarma off) para asegurar un estado inicial conocido.

2. Inicialización del Servidor de Sockets

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('localhost', 12345))
server.listen(5)

• Se crea un socket TCP (AF_INET, SOCK_STREAM).
• Se enlaza (bind) a localhost en el puerto 12345 (el mismo puerto al que apuntaban los clientes).
• Se pone a la escucha (listen(5)), quedando preparado para aceptar múltiples conexiones entrantes.

3. Lectura concurrente desde el Arduino (Hilos / Threads)

thread_arduino = threading.Thread(target=leer_desde_arduino, daemon=True)
thread_arduino.start()

Para evitar que el programa se quede bloqueado esperando mensajes del Arduino, se lanza un hilo secundario (threading). Este hilo corre de forma independiente en un bucle (leer_desde_arduino), registrando y guardando en la base de datos cualquier información que la placa física envíe de manera espontánea.

4. Bucle Principal de Recepción y Enrutamiento (El Servidor en Acción)

while True:
    client, addr = server.accept()
    data = client.recv(1024).decode().strip()

El servidor entra en un bucle infinito bloqueante (server.accept()) esperando que un cliente se conecte. Cuando un cliente establece conexión y envía datos (un comando):

• Se captura el mensaje y la dirección IP/puerto del cliente (addr).
• Se registra el evento en la base de datos (guardar_log).

5. Lógica de Negocio y Respuesta Condicional

Dependiendo del comando que envíe el cliente, el servidor actúa de dos formas:

• Caso especial (humedad): Si el cliente pide la humedad, el servidor le escribe "humedad\n" al Arduino, espera un segundo a que responda, lee el valor devuelto por el hardware y se lo devuelve al cliente mediante client.sendall(humedad.encode()) (comunicación bidireccional).
• Comandos generales (servo, techo on, etc.): Cualquier otro texto recibido simplemente se le reenvía directamente al Arduino añadiéndole un salto de línea (arduino.write((data + '\n').encode())).