Ардуино управление через браузер
Просмотрев большое количество ресурсов по данной тематике, я так и не нашел более менее похожей статьи на данную тему, в связи с чем пришлось самому поразмыслить над некоторыми вещами. Чтобы данный труд не прошел даром, решил поделиться с вами накопленными знаниями.
Описание устройства
Вычислительным мозгом устройства является платформа Arduino UNO, для связи с сетью используется Ethernet Shield, помимо этого, я установил LCD KeyPad Shield для вывода информации о состоянии различных устройств и команд, также установил все возможные датчики и реле.
Полный список используемых компонентов:
-
– мозг системы; – связь с сетью;
- LCD KeyPad Shield – дисплей для вывода информации;
- DHT11 – датчик температуры и влажности;
- Датчик движения;
- Реле-модуль;
- Пульт ДУ.
Вам не обязательно иметь полный список комплектующих, код написан таким образом, что его можно легко переписать под свои нужды.
Клиентская часть на Arduino
Усвойте как незыблемую истину, что чудес в мире информационных технологий не бывает, и если устройство работает не так, как вы задумывали, значит, Вы где-то ошиблись.
Итак, давайте для начала разберемся, как вообще послать какой-либо запрос к Web-серверу. Если Вы думаете, что это слишком сложно, то Вы ошибаетесь. Человек так устроен, что просто не способен создавать что-то невообразимое, в чем он сам же не смог разобраться.
В нашем случае запрос к серверу выглядит следующим образом:
Скетч программы представлен ниже:
Как было сказано выше, в своем устройстве я использовал также и другие датчики, в связи с чем скетч моего устройства выглядит следующим образом:
Серверная часть
Наше устройство на базе Arduino будет посылать на сервер различные данные с разной периодичностью, сделано это для того, чтобы просто не засорять базу данных MySQL излишней информацией. Для примера установим, что данные о состоянии датчиков (датчиков движения, реле и тд) буду отправляться с периодичностью в 2 мин., а данные о температуре и влажности каждые 4 часа.
Арендовать полноценный Web сервер мы, конечно, не будем, потому что это дорого, да и попросту неразумно, обойдемся услугой хостинга. Хостинг – это не компьютер и не программа, а услуга по предоставлению вебмастеру для его сайта места на своих серверах. Требования к хостингу минимальны: php не ниже 5.3, MySQL с субд.
Код серверной части прикреплен к данной статье. Для удобства он разбит на несколько файлов:
- /system/core.php – «ядро» нашего сервера, здесь прописываются данные для подключения к базе данных.
- /system/functions.php – здесь содержатся различные пользовательские функции, которые нам понадобятся при работе.
- /style/ - стили CSS.
- .htaccess – Содержит настройки для сервера. По умолчанию выставлен часовой пояс +3 (Москва).
- _sever.sql – дамп БД. Данный файл необходимо импортировать в базу данных.
- Index.php – наш главный файл (страница), который будет выводить информацию о состоянии датчиков.
- Add.php – данный файл будет принимать и обрабатывать данные от Arduino.
Для того, чтобы только наше устройство могло отправлять данные на сервер, мы в GET-запросе будем передавать специальный код (ключ), как бы подтверждая тот факт, что данные действительно передает Arduino.
Заключение
В статье я не коснулся вопроса, как обрабатывать ответ от сервера (если мы хотим управлять устройством через интернет), сделал я так потому, что наша серверная часть никак не защищена, т.е. любой желающий может зайти на сайт и посмотреть информацию о датчиках движения и т.д. В связи с этим, необходимо организовывать полноценную аунтификацию на PHP и MySQL, а это уже никак не подходит под тематику данного ресурса.
Всем, кто захочет собрать нечто подобное самостоятельно, я желаю удачи! Задавайте свои вопросы в комментариях, с радостью на них отвечу.
Прикрепленные файлы:
Grankin Опубликована: 30.11.2015 Изменена: 21.08.2016 0 5
Вознаградить Я собрал 1 4
В моих публикациях [1,2,3] подробно описана цепочка датчик – Arduino-интерфейс Python. В реальных условиях промышленного производства датчики находиться на значительном удалении не только друг от друга но и от места где осуществляется централизованная обработка измерительной информации. Логично передавать информацию от датчиков по компьютерной локальной сети используя хорошо разработанные сетевые технологии. Данная публикация написана в стили упражнения по сборке и настройке сетевого приложения с Arduino в домашних условиях.
Постановка задачи
- Использовать библиотеку Arduino Ethernet с расширением Arduino Ethernet Shield для создания веб-сервера.
- Создать удаленный доступ к Arduino с использованием сети вашего домашнего компьютера.
- Использовать стандартный пример Arduino для обеспечения значений влажности и датчика движения с помощью веб-сервера.
- Разработать веб-приложений с использованием Python.
Этапы решения поставленной задачи
- Проектирование и создание аппаратных средств для использования Arduino и Ethernet Shield.
- Запуск примера по умолчанию из среды разработки Arduino как начальную точку создания сервера.
- Изменение примера для размещения вашего оборудования и повторного развертывания кода.
- Разработка веб-приложений с использованием Python.
Подключение Ethernet Shield поверх Arduino Uno
Arduino Ethernet Shield — официально поддерживаемое сетевое расширение с открытым исходным кодом, предназначенное для работы с Arduino Uno. Ethernet Shield оснащен разъемом RJ45 для подключения к сети Ethernet. Ethernet Shield предназначен для установки на Arduino Uno, и он расширяет выводы(пины) от Arduino Uno в верхней части платы. Ethernet Shield также оснащен гнездом для карт памяти microSD для хранения важных файлов по сети. Как и большинство расширений, Ethernet Shield питается от платы Arduino, к которой он присоединен.
Каждая плата Ethernet Shield оснащена уникальным аппаратным (MAC) адресом. Вы можете видеть это на обратной стороне платы. Вы можете записать этот аппаратный адрес, поскольку он будет часто требоваться в предстоящих упражнениях. Также убедитесь, что вы знакомы с установкой Arduino Ethernet Shield для выполнения последующих упражнений.
Ниже приведена диаграмма Fritzing схемы, требуемой для этого упражнения. Первое, что вам нужно сделать, это подключить Ethernet Shield поверх вашего Arduino Uno.
Arduino Uno
При развертывании аппаратного обеспечения Arduino для удаленного подключения без USB вам необходимо будет обеспечить внешнее питание платы, поскольку у вас больше нет подключения USB для питания платы.
Теперь подключите Arduino Uno к компьютеру с помощью USB-кабеля. Вам также необходимо подключить Arduino к локальной домашней сети с помощью кабеля Ethernet. Для этого используйте прямой кабель CAT5 или CAT6 и подключите один конец кабеля к домашнему маршрутизатору.
Этот маршрутизатор должен быть тем же устройством, которое обеспечивает сетевой доступ к компьютеру, который вы используете. Подключите другой конец кабеля Ethernet к порту Ethernet платы Arduino Ethernet Shield. Если соединение физического уровня установлено правильно, вы должны увидеть зеленый свет на порту.
Теперь пришло время начать кодирование вашего первого примера Ethernet.В коде вам нужно будет изменить MAC и IP-адреса, чтобы он работал для вашей конфигурации. Хотя вы можете получить MAC-адрес Ethernet Shield с задней стороны платы, вам придется выбрать IP-адрес в соответствии с конфигурацией вашей домашней сети.
Когда вы уже получили IP-адрес компьютера, с которым работаете, выберите другой адрес в диапазоне. Убедитесь, что ни один другой сетевой узел не использует этот IP-адрес. Используйте эти MAC и IP-адреса для обновления следующих значений в коде.
В IP-сети видимый диапазон IP-адресов для вашей сети является функцией другого адреса, называемого subnetwork или subnet. Subnet вашей сети LAN IP может помочь вам выбрать соответствующий IP-адрес для Ethernet Shield в диапазоне IP-адресов вашего компьютера. Вы можете узнать об основах подсети по адресу [4].
Прежде чем углубляться в код, скомпилируйте код с этими изменениями и загрузите его в Arduino. После успешного завершения процесса загрузки откройте веб-браузер и введите IP-адрес, указанный в скетче Arduino. Если все будет хорошо, вы должны увидеть текст, отображающий значения аналоговых контактов.
Чтобы лучше понять, что здесь произошло, вернемся к коду. Как вы можете видеть, в начале кода мы инициализируем библиотеку Ethernet-сервера на порту 80, используя метод EthernetServer из библиотеки Ethernet:
Во время выполнения setup () программа инициализирует Ethernet-соединение через Ethernet Shield с помощью метода Ethernet.being () с переменными mac и ip, которые вы определили ранее. Метод server.begin () запустит сервер отсюда. Оба этих шага являются обязательными для запуска сервера, если вы используете библиотеку Ethernet для кода сервера:
В функции loop () мы инициализируем client объект для прослушивания входящих клиентских запросов с использованием метода EthernetClient. Этот объект будет отвечать на любой запрос, поступающий от подключенных клиентов, которые пытаются получить доступ к серверу Ethernet через порт 80:
После получения запроса программа будет ожидать окончания загрузки запроса. Затем он будет отвечать клиенту с форматированными данными HTML, используя метод:
Если вы попытаетесь получить доступ к серверу Arduino из браузера, вы увидите, что веб-сервер отвечает клиентам с помощью данных на аналоговых контактах. Теперь, чтобы получить правильные значения датчиков влажности и PIR, которые мы соединили в аппаратном дизайне, вам придется выполнить следующую модификацию кода.
Здесь вы заметите, что мы отвечаем клиентам с вычисленными значениями относительной влажности вместо необработанных показаний со всех аналоговых выводов. Мы также изменили текст, который будет напечатан в веб-браузере, чтобы соответствовать правильному названию датчика:
В этом процессе мы также добавили функцию Arduino, getHumidity (), которая будет вычислять относительную влажность по значениям, наблюдаемым с аналоговых выводов.
Эти изменения можно применить к примеру, WebServer Arduino для фазы тестирования или просто открыть скетч WebServer_Custom.ino из папки Exercise 1 — Web Server в каталоге вашего кода. Как вы можете видеть в открытом файле скетча, мы уже модифицировали код, чтобы отразить изменения, но вам все равно придется изменить MAC и IP-адреса на соответствующие адреса.
После того как вы закончите с этими незначительными изменениями, скомпилируйте и загрузите скетч в Arduino. Если все пойдет по плану, вы должны иметь доступ к веб-серверу с помощью веб-браузера. Откройте IP-адрес недавно подготовленного Arduino в веб-браузере.
Вы должны получить такой же ответ, как показано на следующем скриншоте. Хотя мы показываем значения влажности только через этот скетч, вы можете легко прикрепить значения датчика движения, используя дополнительные методы client.print ().
Подобно механизму, который мы реализовали в этом упражнении, веб-сервер отвечает на запрос, сделанный веб-браузером, и предоставляет веб-страницы, которые вы ищете. Хотя этот метод очень популярен и универсален для доставки веб-страниц, полезная нагрузка содержит много дополнительных метаданных (данные о данных) по сравнению с фактическим размером информации датчика.
Кроме того, реализация сервера с использованием библиотеки серверов Ethernet занимает много ресурсов Arduino. Arduino, будучи устройством с ограниченными ресурсами, не подходит для запуска серверного приложения, поскольку ресурсы Arduino должны быть приоритетными для обработки датчиков, а не связи.
Веб-сервер, созданный с использованием библиотеки Ethernet, поддерживает очень ограниченное количество подключений, что делает его непригодным для крупномасштабных приложений и многопользовательских систем.
Лучшим подходом к решению этой проблемы является использование Arduino в качестве клиентского устройства или использование легких коммуникационных протоколов, предназначенных для работы с аппаратными устройствами с ограниченными ресурсами. В следующих нескольких разделах вы узнаете и реализуете эти подходы для коммуникации Arduino на Ethernet.
Разработка веб-приложений с использованием Python
Запустив веб-сервер на базе Python на вашем компьютере или других устройствах, таких как Raspberry Pi, вы можете избежать использования Arduino для размещения веб-сервера. Веб-приложения, созданные с использованием языков высокого уровня, таких как Python, также могут предоставить дополнительные возможности и расширяемость по сравнению с Arduino.
Будем использовать библиотеку Python, web.py, для создания веб-сервера Python. Мы также будем использовать эту библиотеку для создания интерактивных веб-приложений, которые позволят передавать данные между клиентом Arduino и веб-браузером.
Веб-фреймворк Python — web.py
Веб-сервер может быть разработан в Python с использованием различных веб-фреймворков, таких как Django, bottle, Pylon и web.py. Мы выбрали web.py как предпочтительную веб-структуру благодаря своим простым, но мощным функциям.
Установка web.py
Чтобы начать работу с web.py, вам нужно установить библиотеку web.py с помощью Setuptools. В Linux и Mac OS X выполните одну из этих команд на терминале, чтобы установить web.py:
В Windows откройте командную строку и выполните следующую команду:
Для pythn 3.61 надо набрать в командной строке:
Если Setuptools настроен правильно, вы можете установить библиотеку без каких-либо трудностей. Чтобы проверить установку библиотеки, откройте интерактивную подсказку Python и запустите эту команду, чтобы убедиться, что вы импортировали библиотеку без каких-либо ошибок:
Первое веб-приложение Python
Реализация веб-сервера с помощью web.py — очень простой и понятный процесс. Для библиотеки web.py требуется объявление обязательного метода GET для успешного запуска веб-сервера.
Когда клиент пытается получить доступ к серверу с помощью веб-браузера или другого клиента, web.py получает запрос GET и возвращает данные, указанные в этом методе. Для создания простого веб-приложения с использованием библиотеки web.py создайте файл Python, используя следующие строки кода и выполните файл с помощью Python.
При выполнении вы увидите, что сервер теперь запущен и доступен через адрес 0.0.0.0:8080. Поскольку серверная программа запущена на IP-адресе 0.0.0.0, вы можете получить к ней доступ с помощью того же компьютера, локального хоста или любого другого компьютера из той же сети.
Чтобы проверить сервер, откройте веб-браузер и перейдите по адресу 0.0.0.0:8080. Когда вы пытаетесь получить доступ к серверу с того же компьютера, вы также можете использовать 127.0.0.1:8080 или localhost:8080. 127.0.0.1 IP-адрес фактически означает localhost, то есть сетевой адрес того же компьютера, на котором запущена программа. Вы сможете увидеть ответ сервера, отображаемого в браузере, как показано на следующем снимке экрана:
Чтобы понять, как работает этот простой код, ознакомьтесь с методом GET в предыдущем фрагменте кода. Как вы можете видеть, когда веб-браузер запрашивает URL-адрес, метод GET возвращает Hello, world! в браузер.
Тем временем вы также можете наблюдать еще два обязательных компонента web.py в вашем коде: методы urls и web.application (). Библиотека web.py требует инициализации местоположения ответа в объявлении переменной urls.
Для каждого веб-приложения на основе web.py требуется, чтобы метод application(urls, global()) вызывался для инициализации веб-сервера. По умолчанию приложения web.py запускаются на порт 8080, который можно изменить на другой номер порта, указав его во время выполнения. Например, если вы хотите запустить приложение web.py на порту 8888, выполните следующую команду:
Хотя это возвращает только простой текст, вы успешно создали свое первое веб-приложение с помощью Python. Мы перейдем отсюда и создадим более сложные веб-приложения в следующих главах, используя библиотеку web.py.
Для разработки этих сложных приложений нам потребуется не только метод GET. Давайте начнем изучение предварительных концепций, чтобы еще больше улучшить ваше знакомство с библиотекой web.py.
Основные концепции web.py для разработки сложных веб-приложений
Библиотека web.py была разработана для обеспечения удобных и простых методов разработки динамических веб-сайтов и веб-приложений с использованием Python. Используя web.py, очень просто создавать сложные веб-сайты, используя лишь несколько дополнительных концепций Python.
Благодаря этому ограниченному курсу обучения и простым в использовании методам, web.py является одним из самых быстрых способов создания веб-приложений из языков программирования. Давайте начнем с понимания этих понятий web.py в деталях.
Обработка URL-адресов
Вы могли заметить, что в нашей первой программе web.py мы определили переменную urls, которая указывает на корневую папку (/) of the Index class:
В предыдущем объявлении первая часть, '/', является обычным выражением, используемым для сопоставления фактических запросов URL. Вы можете использовать такие выражения для обработки сложных запросов, поступающих на ваш сервер web.py, и указывать их на соответствующий класс.
Методы GET и POST
Мы создали веб-сервер на основе Arduino, работающий через порт 80, мы использовали веб-браузер для доступа к веб-серверу. Веб-браузеры являются одним из самых популярных типов веб-клиентов, используемых для доступа к веб-серверу; Другие типы c URL, Wget и веб-сканеры.
В разделе «Обработка URL-адресов» мы узнали, как связать классы web.py с местами размещения URL-адресов. Используя метод GET, предоставляемый библиотекой web.py, вы можете связать запрос GET с отдельными классами. После того как вы получили запрос GET, вам необходимо вернуть соответствующие значения в качестве ответа клиенту. Следующий фрагмент кода показывает, как будет вызываться функция GET (), когда кто-либо делает запрос GET в местоположение «/»:
Шаблоны
После того как вы создадите экземпляр папки рендеринга, пришло время создавать файлы шаблонов для вашей программы. В соответствии с требованиями вашей программы вы можете создать столько файлов шаблонов, сколько хотите. Для создания этих файлов шаблонов в web.py используется язык под названием Templetor. Подробнее об этом можно узнать по адресу [5]. Каждый файл шаблона, созданный с использованием Templetor, должен храниться в формате HTML с расширением .html.
Давайте создадим файл test.html в папке templates с помощью текстового редактора и вставим следующий фрагмент кода в файл:
Как вы можете видеть в предыдущем фрагменте кода, файл шаблона начинается с выражения $def with (), где вам нужно указать входные аргументы как переменные в скобках.
После визуализации шаблона они будут единственными переменными, которые вы можете использовать для веб-страницы; Например, в предыдущем фрагменте кода мы передали две переменные (form и i) в качестве входных переменных. Мы использовали объект формы, используя $: form.render (), чтобы отобразить его внутри веб-страницы. Когда вам нужно отобразить объект формы, вы можете напрямую передать другую переменную, просто объявив ее (то есть, $: i). Templetor будет отображать HTML-код файла шаблона, как он есть, при использовании переменных в тех случаях, когда они используются.
Теперь у вас есть файл шаблона test.html, готовый к использованию в вашей программе web.py. Всякий раз, когда выполняется функция GET () или POST (), вам необходимо вернуть значение запрашивающему клиенту. Хотя вы можете вернуть любую переменную для этих запросов, в том числе None, вам придется отобразить файл шаблона, где ответ связан с загрузкой веб-страницы. Вы можете вернуть файл шаблона с помощью функции render (), за которым следует имя файла шаблона и входные аргументы:
Как видно из предыдущей строки кода, мы возвращаем визуализированную страницу test.html, указав функцию render.test (), где test () — это просто имя файла без расширения .html. Функция также включает объект формы, f и переменную i, которые будут переданы в качестве входных аргументов.
Формы
Библиотека web.py предоставляет простые способы создания элементов формы с использованием модуля Form. Этот модуль включает в себя возможность создавать элементы формы HTML, получать входные данные от пользователей и проверять эти входы до их использования в программе Python. В следующем фрагменте кода мы создаем два элемента формы: Textbox и Button, используя библиотеку Form:
Помимо Textbox (который получает ввод текста от пользователей) и Button (который отправляет форму), модуль Form также предоставляет несколько других элементов формы, таких как Password для получения скрытого ввода текста, Dropbox для получения взаимоисключающего выпадающего списка, Radioto получает взаимоисключающие входы из нескольких опций, а Checkbox — выбор бинарного входа из заданных опций. Хотя все эти элементы очень просты в реализации, вы должны выбрать элементы формы только в соответствии с вашими требованиями к программе
В реализации формы через web.py веб-страница должна выполнять метод POST каждый раз, когда форма отправляется. Как вы можете видеть в следующей реализации формы в файле шаблона, мы явно объявляем метод отправки формы как POST:
Вывод
Публикация содержит все необходимые данные для сборки в домашних условиях сетевого приложения для дистанционного контроля температуры влажности и перемещения.
Эта статья предназначена для новичков. Здесь будет описано как из web приложения при помощи ajax запросов посылать команды phyton скрипту, который будет передавать их через serial port непосредственно на наш arduino.
Вы приобрели себе Arduino, попробовали несколько примеров, поигрались со скетчами. Но вам этого мало, вы хотите управлять, управлять всем этим добром через интернет. Самый простой способ — это приобрести шилдик с Ethernet-портом и подключить его к Arduino (или приобрести платку с уже встроенным Ethernet ). Но она и стоит дороже и в управлении надо поднатаскаться.
AddHandler cgi-script .cgi
Обратите внимание что первой строкой мы показываем где у нас лежит интерпретатор языка. У меня, например, он лежит по адресу C:/Python33/python.exe. Думаю, разберетесь. Назовите его как хотите и зайдите на него через браузер, например, так: localhost/my_first_test_phyton_file.py. Если увидите «hello world», то все хорошо.
Код основного управляющего скрипта на JavaScript предельно прост:
Единственное что тут надо менять, как вы догадались, это порт, на котором у вас подключен arduino. Его всегда можно посмотреть в windows используя Диспетчер устройств. Мы его будем передавать в наш python скрипт чтоб тот знал на какой serial port отправлять полученные данные.
Теперь, если мы сделаем вызов нашей функции, например: Arduino(123), то скрипт создаст ajax запрос вида с.py?c=123&p=COM5 и пошлет его на наш python скрипт c.py. Рассмотрим, что он из себя представляет:
Фактически он просто принимает значение параметра «с», передает его в serial port «p» и пишет «ok». Дешево и сердито.
Немного усовершенствуем нашу клиентскую часть.
Теперь, поскольку мы превратили Arduino в класс, то простейший вызов будет примерно таким:
Ну и, конечно, надо немного изменить серверную часть:
Тут почти ничего не поменялось, кроме того, что когда сервер в запросе получает параметр r=1 то он ожидает от Arduino ответ.
И мы добавили проверку на то, смог ли наш скрипт открыть serial port. Если нет, то вернет ключевое слово «error»
Теперь давайте рассмотрим скетч для arduino, который все это принимает и обрабатывает:
По serial port мы будем передавать команды вида: 1234567 где:
[1] — номер команды
[23] — номер пина
[4567] — данные для пина, если надо.
Например:
113 — установит пин 13 на вывод и передаст по нему состояние HIGH (то-есть включит).
013 — установит пин 13 на вывод и передаст по нему состояние LOW (то-есть выключит).
209100 — установит пин 9 как управляющий сервоприводом и передаст ему значение 100 через ШИМ модуляцию.
310 — установит пин 10 на ввод и считает с него данные HIGH / LOW и вернет как 1 или 0 соответственно.
Вы запросто можете дописывать и свои команды в switch case блок.
Теперь добавим немного красоты в нашу frontend часть и получим, например, такое
Из недостатков такого подхода можно отметить относительно медленную скорость обмена данных. Чтоб узнать состояние, например, кнопки надо посылать запросы, но слишком часто это делать нельзя, так как можем упереться в занятый serial port. На веб-сокетах работало бы быстрее, но это уже чуть более продвинутая тема, которую я, если захотите, освещу позже.
Проверялось все под Windows 8 х64. Наверно, есть какие-то особенности реализации всего этого под другие системы, буду рад услышать об этом в комментариях.
Теперь о том, где все это может пригодится: например можно сделать демонстрационный стенд; управлять положением камеры; подключить датчик температуры и прочие приборы и удаленно наблюдать за каким нибудь процессом и т.д.
Архив с проектом
Для запуска на iPad в полный экран я использовал бесплатную программу oneUrl
В тематические хабы не вставил только лишь из за отсутствия кармы.
Это первая моя статья. Буду рад ответить на вопросы.
Я её заменил на
Около года назад я написал небольшую обзорную статью для управления Arduino через интернет, с помощью сервера NinjaBlocks. Это было довольно хорошее и удобное решение и оно отлично работало, пока в один прекрасный момент не начались проблемы с соединением. Попытки уговорить разработчиков через форум решить проблемы были напрасны — они просто игнорировали мои просьбы и не удосужились даже ответить, что было очень печально.
1. Как это всё работает.
У нас имеется:
— сервер на php расположенный на хостинге который привязанный к доменному имени
— клиент в виде arduino
— панель управления
Arduino подключается к серверу и отправляет GET запрос, где содержатся значения датчиков температуры.
Сервер принимает запрос, и записывает значения температур в текстовые файлы. При этом читает из текстового файла значение установленного выхода для arduino и отправляет в ответ на запрос контроллера.
Arduino принимает ответ от сервера и согласно ему устанавливает состояние своего выхода
Панель управления, используя Ajax, считывает значение температуры из текстовых файлов и обновляет показания датчиков. А также считывает их текстового файла состояние выхода и обновляет его на странице. С помощью того же Ajax через форму в текстовый файл записывается значение выхода контроллера, откуда потом будет брать значение сервер и отправлять контроллеру.
2. Клиент на Arduino
Скетч довольно простой, всё что он делает — это собирает значение датчиков и отправляет их на сервер, получает ответ, включает или отключает выход.
EthernetClient client;
char server[] = "*************"; // имя вашего сервера
int buff=0;
const int led=5;
void setup()
Ethernet.begin(mac);
sensors.begin();
pinMode( led, OUTPUT);
digitalWrite(led, LOW);
>
if (client.connect(server, 80))
client.print( «GET /add_data.php?»);
client.print(«temperature=»);
client.print( sensors.getTempCByIndex(0) );
client.print("&");
client.print("&");
client.print(«temperature1=»);
client.print( sensors.getTempCByIndex(1) );
client.println( " HTTP/1.1");
client.print( «Host: » );
client.println(server);
client.println( «Connection: close» );
client.println();
client.println();
while (client.available())
char c = client.read();
if ( c=='1')
buff=1;
>
if ( c=='0')
buff=0;
>
>
client.stop();
client.flush();
delay(100);
>
else
client.stop();
delay(1000);
client.connect(server, 80);
>
if ( buff==1)
digitalWrite (led, HIGH);
>
else
digitalWrite(led, LOW);
>
delay(500);
>
3. Сервер и панель управления
Сервер состоит всего из нескольких файлов:
index.php — панель управления
add_data.php — файл обрабатывающий запросы с контроллера и отсылающий ответ обратно на arduino
style.css — определяет внешний вид панели
Папка transfer — содержит файлы, с помощью которых происходит считывание и запись значений из текстовых файлов.
led.php — записывает состояние выхода в файл out-1.txt, отправленное через форму в панели управления
ledstate.php — считывает состояние из текстового файла out-1.txt и выводит на панели в виде «ON» или «OFF»
temp-1.php и temp-2.php — считывают значения температуры из файлов in-1.txt и in-2.txt и отправляют на панель управления.
Папка txt — своего рода база данных для хранения информации.
Сервер на самом деле очень простой и его сможет установить себе любой человек с минимальными познаниями, например, как я. До работы над этим проектом у меня был опыт работы только с arduino, поэтому php, ajax, html и css пришлось изучать буквально с нуля.
Установка очень простая. Просто скопируйте файлы на сервер и загрузите скетч в контроллер, при этом в скетче подправьте доменное имя, подключите датчики и светодиод, и у вас все должно работать.
Уверен, что матерые программисты будут пинать меня и тыкать носом в те места где можно было бы написать код более лаконично и правильно. Я это только приветствую.
Если вы увидели, что некоторые вещи можно сделать проще и быстрее, то сообщите мне.
Что в итоге мы имеем?
— все просто и понятно
— можно настроить под свои нужды и задачи
— хорошая стабильность
— сервер можно развернуть на любом бесплатном хостинге
— большое количество запросов на сервер ( некоторым хостерам это может не понравиться, в этом случае нужно увеличить паузу между запросами в скетче)
— кушает много трафика со стороны клиента ( при 1 запросе в секунду выходит около 300 Мб в сутки)
— существует небольшая задержка на включение выходов ( может быть критично для некоторых случаев)
Планы на будущее:
— добавить кнопку на контролере для включения и выключения реле с изменением состояния на сервер
— добавить авторизацию
— добавить идентификационные ключи в запросах
— организовать работу нескольких плат одновременно с одной панелью управления
— добавить подтверждения от контроллера о включении выхода
— очень хотелось бы использовать протоколы websockets или mqtt, но всё же склоняюсь к использованию websockets c использованием socket.io
Возможно, если будет интересно, напишу статью об управлении через интернет wifi модулем esp8266. Его я уже успел успешно опробовать и убедился, что все работает, правда, там есть свои нюансы в работе.
А если наберется достаточное количество желающих напишу, будет подробная статья, где мы рассмотрим добавление новых блоков с датчиками и управлением дополнительными выходами в панель управления.
Прошу дать совет как лучше реализовать авторизацию в панели управления, чтобы была относительно простая и понятная установка и приемлемый уровень безопасности.
Смотрим видео
Всем спасибо за внимание!
UPD. Добавил обратную связь в панель в виде фоторезистора. Когда лампочка выключена, показания около 130, когда включена — 900.
Веб-интерфейсы и программная платформа Node.js становятся все более популярными в современном мире. В этой статье мы рассмотрим проект управления яркостью свечения светодиода, подключенного к Arduino Uno, через веб-интерфейс с помощью платформы Node.js. Если добавить в этот проект WiFi модуль ESP8266, то светодиодом данным способом можно будет управлять из любой точки Земли, в которой есть интернет. Подобные проекты весьма популярны в рамках концепции интернета вещей (IoT – Internet of Things). Для примера можно посмотреть похожий проект управления сервомотором по Wi-Fi с помощью Arduino и веб-браузера.
Что такое Node.js
Node или Node.js - это программная платформа, основанная на движке V8 (транслирующем JavaScript в машинный код), превращающая JavaScript из узкоспециализированного языка в язык общего назначения. Node.js добавляет возможность JavaScript взаимодействовать с устройствами ввода-вывода через свой API, который написан на C++, подключать другие внешние библиотеки, написанные на разных языках, обеспечивая вызовы к ним из JavaScript-кода. Node.js применяется преимущественно на сервере, выполняя роль веб-сервера, но есть возможность разрабатывать на Node.js и десктопные оконные приложения и даже программировать микроконтроллеры (википедия).
В этом проекте мы будем управлять яркостью свечения светодиода двумя способами:
- при помощи JavaScript кода в платформе Node.js;
- с помощью платформы Node.js и веб-интерфейса из любого браузера. В данном случае плата Arduino будет выступать в роли веб-сервера, а HTML страницы будут располагаться на вашем компьютере.
Необходимые компоненты
Аппаратное обеспечение
- Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
- Светодиод (купить на AliExpress).
- Резистор 1 кОм (купить на AliExpress).
Программное обеспечение
- Arduino IDE – для загрузки скетча в плату Arduino Uno.
- Firmata – это протокол для взаимодействия с различными микроконтроллерами с помощью программного обеспечения на компьютере или смартфоне. Программное обеспечение Firmata можно скачать для взаимодействия практически с любыми платами, например, Arduino, Teensy. Библиотека Firmata уже встроена в Arduino IDE, поэтому у вас не будет необходимости скачивать ее откуда либо. В качестве примера ее использования можно посмотреть статью про управление Arduino с помощью Raspberry Pi и pyFirmata.
- Johnny-Five – JavaScript платформа, ориентированная на взаимодействие с робототехникой и интернетом вещей. Используется как своеобразный мост (шлюз) между платой Arduino и компьютером. Более подробно объяснена далее в данной статье.
Схема проекта
Схема проекта управления светодиодом с помощью платы Arduino и платформы Node.js показана на следующем рисунке. Как видите, она очень проста – нужно всего лишь подключить светодиод к плате Arduino.
Установка платформы Node.js
Выполните следующую последовательность шагов.
Шаг 2. Запустите скачанный exe-файл и следуйте инструкциям установщика.
Шаг 3. После установки перезагрузите компьютер чтобы получить возможность использовать все функции Node.js.
Шаг 4. Чтобы проверить что Node.js правильно установлена можно в командной строке набрать команду Node –v .
Шаг 5. После исполнения этой команды вам будет показана версия вашей Node.js (если она действительно установлена).
Установка библиотеки Johnny-Five
После установки Node.js создайте на вашем компьютере отдельную папку (с именем, например, “LED_Control”) чтобы хранить все файлы рассматриваемого нами проекта в одном месте. Теперь скачайте в эту папку библиотеку Johnny-Five, выполнив следующую последовательность шагов.
Шаг 1. Откройте окно с командной строкой.
Шаг 2. Смените папку на “LED_Control” (или как она у вас названа) с помощью команды ‘cd’. Кто застал времена операционной системы MS DOS наверняка хорошо помнят эту команду.
Шаг 3. Выполните команду ‘ npm install johnny-five ’.
Шаг 4. В результате выполнения этой команды установятся все компоненты библиотеки Johnny-Five.
Шаг 5. Также для работы нашего проекта необходимо будет установить еще три библиотеки:
Шаг 6. Введите в командной строке следующие команды одна за другой (не все сразу) чтобы установить эти библиотеки:
npm install express
npm install socket.io
npm install serialport
Рассмотрим последовательно две составляющих нашего проекта:
- мигание светодиодом с помощью Arduino и Node.js;
- управление яркостью свечения светодиода через веб-интерфейс с помощью Arduino и Node.js.
Мигание светодиодом с помощью Arduino и Node.js
Для этого нам необходимо чтобы плата Arduino могла исполнять команды с компьютера. Чтобы получить такую возможность нам необходимо установить программное обеспечение Firmata в плату Arduino Uno, выполнив следующую последовательность шагов:
- Подключите плату Arduino Uno к компьютеру с помощью USB кабеля.
- Откройте Arduino IDE и выберите там в инструментах (Tools) плату Arduino Uno. Если используете другой тип платы Arduino, то вам следует выбрать его.
- Выберите COM порт, к которому подключена плата Arduino Uno.
- Теперь в пункте меню Menu -> File -> Examples -> Firmata -> StandardFirmata найдите скетч Firmata.
- Загрузите этот скетч (“StandardFirmata”) в плату Arduino выбрав пункт меню File -> Upload.
После этого плата Arduino будет готова к исполнению команд, поступающих с компьютера.
Написание программы Node.js для мигания светодиодом
Чтобы написать программу Node.js откройте любой текстовый редактор ((Notepad, Notepad++ и т.п.), вставьте туда код программы, приведенный в конце данной статьи и сохраните его с расширением ‘.js’ (например, blink_led.js) в папку “LED_Control”, которую вы создали ранее для хранения всех файлов этого проекта. Здесь же мы обсудим наиболее важные фрагменты этого кода.
Вначале инициализируем контакт платы Arduino, к которому подключен светодиод – в нашем случае это контакт 5 платы Arduino. Словосочетание ‘var’ в Node.js обозначает объявление переменной.
Читайте также: