Implementasi Internet of Things

#include <WiFi.h>

#include <WiFiClientSecure.h>

#include <PubSubClient.h>

#include <ArduinoJson.h>

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <mbedtls/aes.h>

#include <mbedtls/base64.h>

// ========== KONFIGURASI ==========

const char* ssid = "Kos Putra Lindisanti";

const char* wifi_password = "poltekubsahabatan";

const char* mqtt_host = "c0099a6e70884169bfc6b2f482c29e2b.s1.eu.hivemq.cloud";

const int mqtt_port = 8883;

const char* mqtt_user = "dodit";

const char* mqtt_pass = "Workshoppbl2026";

const char* topic_person = "Person";

// AES Key & IV (sama dengan yang digunakan dosen)

const char* AES_KEY = "16bytekey1234567";   // 16 chars = 128 bits

const char* AES_IV  = "16byteiv12345678";   // 16 chars IV

// GPIO pins

const int BUZZER_PIN = 4;

const int LED_PIN = 5;

// OLED

#define SCREEN_WIDTH 128

#define SCREEN_HEIGHT 64

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

WiFiClientSecure wifiClient;

PubSubClient mqttClient(wifiClient);

// ========== PROTOTYPE ==========

void setup_wifi();

void mqttCallback(char* topic, byte* payload, unsigned int length);

void reconnectMQTT();

void showMessage(const char* msg);

void activateAlarm(bool on);

String decryptAES_CBC(String ciphertext_b64);

// ========== SETUP ==========

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);

  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

  activateAlarm(false);

  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {

    Serial.println("SSD1306 gagal");

  } else {

    display.clearDisplay();

    display.setTextSize(1);

    display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

    display.setCursor(0, 0);

    display.println("Starting...");

    display.display();

  }

  setup_wifi();

  wifiClient.setInsecure();  // Abaikan sertifikat untuk testing

  mqttClient.setServer(mqtt_host, mqtt_port);

  mqttClient.setCallback(mqttCallback);

}

void setup_wifi() {

  Serial.print("Connecting to Wi-Fi");

  WiFi.begin(ssid, wifi_password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

    delay(500);

    Serial.print(".");

  }

  Serial.println("\nWi-Fi connected, IP: " + WiFi.localIP().toString());

}

// ========== MQTT CALLBACK (dengan dekripsi) ==========

void mqttCallback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {

  char ciphertext[length + 1];

  memcpy(ciphertext, payload, length);

  ciphertext[length] = '\0';

  String encryptedMsg = String(ciphertext);

  Serial.print("Received encrypted (Base64): ");

  Serial.println(encryptedMsg);

  // Dekripsi AES

  String decryptedJson = decryptAES_CBC(encryptedMsg);

  if (decryptedJson.length() == 0) {

    Serial.println("Decryption failed!");

    showMessage("Decrypt error");

    return;

  }

  Serial.print("Decrypted JSON: ");

  Serial.println(decryptedJson);

  // Parse JSON hasil dekripsi

  DynamicJsonDocument doc(512);

  DeserializationError error = deserializeJson(doc, decryptedJson);

  if (error) {

    Serial.print("JSON parse error: ");

    Serial.println(error.c_str());

    showMessage("JSON error");

    return;

  }

  int num_person = doc["num_person"] | 0;

  bool personDetected = (num_person > 0);

  if (personDetected) {

    Serial.printf("Person detected! count = %d\n", num_person);

    char buf[32];

    snprintf(buf, sizeof(buf), "Person Detected: %d", num_person);

    showMessage(buf);

    activateAlarm(true);

    delay(3000);

    activateAlarm(false);

  } else {

    Serial.println("No person detected");

    showMessage("No person");

    activateAlarm(false);

  }

}

// ========== FUNGSI DEKRIPSI AES-128-CBC ==========

String decryptAES_CBC(String ciphertext_b64) {

  // 1. Decode Base64

  size_t max_decoded_len = ciphertext_b64.length() * 3 / 4 + 4;

  unsigned char ciphertext[max_decoded_len];

  size_t actual_len;

  int ret = mbedtls_base64_decode(ciphertext, max_decoded_len, &actual_len,

                                  (const unsigned char*)ciphertext_b64.c_str(),

                                  ciphertext_b64.length());

  if (ret != 0) {

    Serial.println("Base64 decode error");

    return "";

  }

  // 2. Siapkan buffer plaintext

  unsigned char plaintext[actual_len + 1];

  mbedtls_aes_context aes;

  mbedtls_aes_init(&aes);

  mbedtls_aes_setkey_dec(&aes, (const unsigned char*)AES_KEY, 128);

  // 3. Salin IV (karena mbedtls_aes_crypt_cbc akan mengubahnya)

  unsigned char iv_copy[16];

  memcpy(iv_copy, AES_IV, 16);

  // 4. Dekripsi

  mbedtls_aes_crypt_cbc(&aes, MBEDTLS_AES_DECRYPT, actual_len,

                        iv_copy, ciphertext, plaintext);

  mbedtls_aes_free(&aes);

  // 5. Hapus padding PKCS#7

  int pad_len = plaintext[actual_len - 1];

  if (pad_len > 0 && pad_len <= 16 && pad_len <= actual_len) {

    plaintext[actual_len - pad_len] = '\0';

  } else {

    plaintext[actual_len] = '\0';

  }

  return String((char*)plaintext);

}

// ========== ALARM & OLED ==========

void activateAlarm(bool on) {

  digitalWrite(LED_PIN, on ? HIGH : LOW);

  digitalWrite(BUZZER_PIN, on ? HIGH : LOW);

}

void showMessage(const char* msg) {

  display.clearDisplay();

  display.setCursor(0, 0);

  display.setTextSize(2);

  display.println(msg);

  display.display();

}

// ========== MQTT RECONNECT ==========

void reconnectMQTT() {

  while (!mqttClient.connected()) {

    Serial.print("Connecting to MQTT broker...");

    if (mqttClient.connect("ESP32_Encrypted", mqtt_user, mqtt_pass)) {

      Serial.println("connected");

      mqttClient.subscribe(topic_person);

    } else {

      Serial.print("failed, rc=");

      Serial.print(mqttClient.state());

      Serial.println(" retry in 5s");

      delay(5000);

    }

  }

}

// ========== MAIN LOOP ==========

void loop() {

  if (!mqttClient.connected()) {

    reconnectMQTT();

  }

  mqttClient.loop();

}

Bagian 1: Import Library dan Konfigurasi Dasar

Library yang Digunakan

#include <WiFi.h>          // Koneksi WiFi untuk ESP32

#include <WiFiClientSecure.h>  // Koneksi TLS/SSL ke MQTT

#include <PubSubClient.h>  // MQTT client untuk subscribe/publish

#include <ArduinoJson.h>   // Parsing JSON dari pesan terdekripsi

#include <Wire.h>          // Komunikasi I2C untuk OLED

#include <Adafruit_SSD1306.h>  // Library OLED 128x64

#include <Adafruit_GFX.h>  // Graphics library untuk OLED

#include <mbedtls/aes.h>   // AES enkripsi/dekripsi dari mbedtls

#include <mbedtls/base64.h> // Base64 decode (karena pesan terenkripsi dalam Base64)

Bagian 2: Konfigurasi Sistem (Baris 15-48)

Konfigurasi WiFi (WAJIB DISESUAIKAN)

const char* ssid = "Kos Putra Lindisanti";  // Ganti dengan SSID WiFi Anda

const char* wifi_password = "poltekubsahabatan"; // Ganti dengan password WiFi Anda

Penjelasan: Kredensial jaringan WiFi yang akan digunakan ESP32 untuk terhubung ke internet. WAJIB disesuaikan dengan jaringan Anda.

Konfigurasi MQTT (WAJIB DISESUAIKAN)

const char* mqtt_host = "c0099a6e70884169bfc6b2f482c29e2b.s1.eu.hivemq.cloud";

const int mqtt_port = 8883;  // Port TLS untuk koneksi aman

const char* mqtt_user = "pbl2026";          // Ganti dengan username MQTT Anda

const char* mqtt_pass = "Pbl123456789#"; // Ganti dengan password MQTT Anda

const char* topic_person = "Person";      // Topic untuk subscribe notifikasi person

Penjelasan:

• Port 8883 = MQTT over TLS (koneksi terenkripsi)

• Topic "Person" = Sama dengan topic yang digunakan service Python untuk mengirim notifikasi

• Kredensial MQTT : Harus sama dengan yang digunakan service Python

Konfigurasi AES128 (KRITIS - HARUS SAMA)

cpp

const char* AES_KEY = "16bytekey1234567";   // 16 chars = 128 bits

const char* AES_IV  = "16byteiv12345678";   // 16 chars IV

Penjelasan:

• Key dan IV harus SAMA PERSIS dengan yang digunakan di service Python

• Key dan IV berukuran 16 karakter (128 bit) karena AES128

• ESP32 akan menggunakan kunci ini untuk mendekripsi pesan dari broker MQTT

Konfigurasi GPIO dan OLED

const int BUZZER_PIN = 4; // Buzzer terhubung ke GPIO 4

const int LED_PIN = 5;    // LED terhubung ke GPIO 5

#define SCREEN_WIDTH 128

#define SCREEN_HEIGHT 64

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

Penjelasan:

• Buzzer PIN 4: Output untuk suara alarm

• LED PIN 5: Output untuk lampu indikator

• OLED 128x64: Menampilkan status dan jumlah person yang terdeteksi

Objek Koneksi

WiFiClientSecure wifiClient;  // Client dengan dukungan TLS

PubSubClient mqttClient(wifiClient);  // MQTT client menggunakan secure connection

Penjelasan: WiFiClientSecure memungkinkan koneksi TLS ke broker MQTT (port 8883). Ini berbeda dengan WebSocket yang digunakan website.

Bagian 3: Fungsi Setup

setup() - Inisialisasi (Baris 57-83)

void setup() {

  Serial.begin(115200);  // Inisialisasi serial monitor

  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);  // Set buzzer sebagai output

  pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // Set LED sebagai output

  activateAlarm(false);  // Matikan alarm saat start

  // Inisialisasi OLED

  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {

Serial.println("SSD1306 gagal");

  } else {

display.clearDisplay();

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

display.setCursor(0, 0);

display.println("Starting...");

display.display();

  }

  setup_wifi();  // Koneksi ke WiFi

  // Abaikan sertifikat untuk testing (HANYA untuk development!)

  wifiClient.setInsecure();

  // Konfigurasi MQTT

  mqttClient.setServer(mqtt_host, mqtt_port);

  mqttClient.setCallback(mqttCallback);

}

Penjelasan Urutan Setup:

1. Serial monitor untuk debugging

2. Konfigurasi pin GPIO

3. Inisialisasi OLED display (alamat I2C 0x3C)

4. Koneksi ke WiFi

5. setInsecure() : Mengabaikan verifikasi sertifikat (untuk testing - TIDAK DISARANKAN untuk production)

6. Setup MQTT dengan callback function

setup_wifi() - Koneksi WiFi (Baris 85-93)

void setup_wifi() {

  Serial.print("Connecting to Wi-Fi");

  WiFi.begin(ssid, wifi_password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(500);

Serial.print(".");

  }

  Serial.println("\nWi-Fi connected, IP: " + WiFi.localIP().toString());

}

Penjelasan: Loop hingga ESP32 berhasil terhubung ke WiFi, lalu menampilkan IP address.

Bagian 5: MQTT Callback (Inti Logika Aktuator)

mqttCallback() - Proses Pesan dari Broker (Baris 96-127)

void mqttCallback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {

  // STEP 1: EKSTRAK PESAN TERENKRIPSI

  char ciphertext[length + 1];

  memcpy(ciphertext, payload, length);

  ciphertext[length] = '\0';

  String encryptedMsg = String(ciphertext);

  Serial.print("Received encrypted (Base64): ");

  Serial.println(encryptedMsg);

  // STEP 2: DEKRIPSI AES

  String decryptedJson = decryptAES_CBC(encryptedMsg);

  if (decryptedJson.length() == 0) {

Serial.println("Decryption failed!");

showMessage("Decrypt error");

return;

  }

  Serial.print("Decrypted JSON: ");

  Serial.println(decryptedJson);

  // STEP 3: PARSE JSON

  DynamicJsonDocument doc(512);

  DeserializationError error = deserializeJson(doc, decryptedJson);

  if (error) {

Serial.print("JSON parse error: ");

Serial.println(error.c_str());

showMessage("JSON error");

return;

  }

  // STEP 4: EKSTRAK JUMLAH PERSON

  int num_person = doc["num_person"] | 0;

  bool personDetected = (num_person > 0);

  // STEP 5: AKTIFKAN AKTUATOR JIKA ADA PERSON

  if (personDetected) {

Serial.printf("Person detected! count = %d\n", num_person);

char buf[32];

snprintf(buf, sizeof(buf), "Person Detected: %d", num_person);

showMessage(buf);

activateAlarm(true);  // NYALAKAN LED dan BUZZER

delay(3000);           // Tahan selama 3 detik

activateAlarm(false); // MATIKAN LED dan BUZZER

  } else {

Serial.println("No person detected");

showMessage("No person");

activateAlarm(false);

  }

}

Penjelasan Alur Callback:

1. Terima pesan dari topic "Person" dalam bentuk Base64 terenkripsi

2. Dekripsi pesan menggunakan fungsi decryptAES_CBC()

3. Parse JSON hasil dekripsi untuk mendapatkan nilai num_person

4. Cek kondisi: apakah num_person > 0?

5. Aktuasi: Jika ada person → LED dan Buzzer menyala 3 detik, Jika tidak ada → semua mati

Contoh Pesan yang Diterima:

// Sebelum dekripsi (Base64):

"VGVzdCBkYXRhIGVuY3J5cHRlZA=="

// Sesudah dekripsi (JSON):

{

  "event": "person_detected",

  "message": "Kamera mendeteksi manusia",

  "timestamp": "2026-05-05T10:30:00",

  "num_person": 2,

  "camera_url": "rtsp://192.168.134.229:1945/"

}

Bagian 6: Fungsi Aktuator

activateAlarm(bool on) - Kontrol LED dan Buzzer (Baris 167-170)

cpp

void activateAlarm(bool on) {

  digitalWrite(LED_PIN, on ? HIGH : LOW);  // LED menyala jika on = true

  digitalWrite(BUZZER_PIN, on ? HIGH : LOW);   // Buzzer berbunyi jika on = true

}

Penjelasan: Fungsi sederhana untuk mengontrol dua aktuator sekaligus:

• HIGH (3.3V) → LED menyala, Buzzer berbunyi

• LOW (0V) → LED mati, Buzzer diam

showMessage(const char* msg) - Tampilan OLED (Baris 172-178)

void showMessage(const char* msg) {

  display.clearDisplay();  // Hapus tampilan sebelumnya

  display.setCursor(0, 0); // Posisi kursor (0,0) - kiri atas

  display.setTextSize(2);  // Ukuran font 2x (lebih besar)

  display.println(msg);    // Tulis pesan

  display.display();       // Refresh tampilan

}

Penjelasan: Menampilkan pesan di OLED 128x64 dengan ukuran font besar agar mudah dibaca.

Contoh tampilan:

┌────────────────┐

│       Person Detected: │

│     2    │

└────────────────┘

Bagian 7: Manajemen Koneksi MQTT

reconnectMQTT() - Koneksi Ulang (Baris 180-191)

void reconnectMQTT() {

  while (!mqttClient.connected()) {

Serial.print("Connecting to MQTT broker...");

if (mqttClient.connect("ESP32_Encrypted", mqtt_user, mqtt_pass)) {

   Serial.println("connected");

   mqttClient.subscribe(topic_person);  // Subscribe ke topic Person

} else {

   Serial.print("failed, rc=");

   Serial.print(mqttClient.state());

   Serial.println(" retry in 5s");

   delay(5000);

}

  }

}

Penjelasan:

• Client ID "ESP32_Encrypted" : Identifier unik untuk ESP32 di broker

• Subscribe ke topic "Person" : Setelah koneksi berhasil, langsung subscribe

• Auto-retry: Jika gagal, coba lagi setiap 5 detik

loop() - Main Loop (Baris 193-199)

void loop() {

  if (!mqttClient.connected()) {

reconnectMQTT();  // Cek dan reconnect jika perlu

  }

  mqttClient.loop();  // Proses incoming MQTT messages

}

Penjelasan:

• Setiap iterasi loop memeriksa koneksi MQTT

• mqttClient.loop() memproses pesan yang masuk dan menjaga koneksi tetap hidup

Raw dari MQTT (Base64 Encrypted):

"VGVzdCBkYXRhIGVuY3J5cHRlZA=="

Setelah Base64 Decode:

Binary ciphertext (16 bytes kelipatan)

Setelah AES Decrypt + Unpadding:

{"event":"person_detected","message":"Kamera mendeteksi manusia","timestamp":"2026-05-05T10:30:00","num_person":3,"camera_url":"rtsp://192.168.130.87:1945/"}

Setelah JSON Parse:

num_person = 3  // ESP32 mengambil nilai ini