В этой статье информация о том как собрать свой танк, оснащенный Web Камерой и управляемый посредством Wifi роутера.
Необходимые материалы:
Сборка нашего монстра
Настройка Роутера MR3020.
Первым делом начнем с роутера. Я долго думал что выбрать OR-WRT или CyberWRT. OR-WRT гибок в настройках, но все редактирование и внесения своих настроек осуществляется через терминал с помощи программы Putty. А так как Я боялся на тот момет работать через терминал, Я выбрал где есть графический интерфейс это CyberWRT, плюс возможно подключение через USB порт.
Для того что бы изменить прошивку нашего роутера, нужно скачать прошивку CyberWrt MR3020.
Как мы скачали, делаем следующее:
1) Включить роутер и подождать загрузки.
2) Зайти и залогиниться на 192.168.0.254 (по умолчанию admin\admin)
3) Найти в меню слева System Tools, там пункт System Upgrade и залить прошивку через веб-форму
4) Дождаться перезагрузки (порядка 4х минут)
Роутер готов к настройке.
Можно выбрать один из режимов:
«Точка доступа» и «Клиент Wi-Fi сети». Для настройки режима Клиента:
- выберите режим «Клиент Wi-Fi сети»
- IP адрес Вашего устройства (по этому адресу будет доступно Ваше устройство. Постарайтесь выбрать незанятый IP. Например: 192.168.1.100)
- Маска подсети (255.255.255.0)
- Шлюз (например, IP Вашего домашнего роутера или шлюза - 192.168.1.1)
- Тип шифрования (тип шифрования, используемый в Вашей домашней сети)
- Пароль (пароль, для доступа к Вашей домашней сети)
Если сделали все правильно, то у вас пойдет RSS строка в нижней части экрана.
Когда все заработала, у вас появятся раздел модули, там вы находите модуль "РОБОТ". Устанавливайте. Готово.
Подключение L298N, Arduino Nano, MR3020, Камера и другое
На картинке все наглядно показано, но на всякий случай напишу.
Вывод Arduino DIGITAL 4 - к IN1 пину модуля.
Вывод Arduino DIGITAL 5 - к IN2 пину модуля.
Вывод Arduino DIGITAL 6 - к IN3 пину модуля.
Вывод Arduino DIGITAL 7 - к IN4 пину модуля.
Вывод Arduino GND - к GND клеме модуля.
GND клема модуля - Минус аккумулятора.
7.2V клема модуля - Плюс аккумулятора.
RM клема модуля - Правый моторчик.
LM клема модуля - Левый моторчик.
USB порт Arduino - Подключаем к USB хаб
Web Камера - Подключаем к USB хаб
USB хаб - Подключаем к USB роутера
Питание так скажем логистики, осуществляется вторым аккумулятором. Емкость 2000 mA/h 5v, дабы не спалить роутер. Да и с двумя аккумуляторами робот стабильней работает. Так вот, его мы подключаем просто в разъем микро USB. Через USB хаб который подключен к роутету питанию уже получает и камера и наша ардуинка.
Скетч для Arduino Nano
Вам необходима скачать библиотеку CyberLib , она предназначена только для Atmega 328.
/*
Версия 1.5 WIFI Tanka на DD1-1
Реализовано:
1) Движение камеры по X и Y
2) Гудок
3) Фары
4) Звук при включении
*/
#include
Внесение изменений в роутер
Для того что бы управлять камерами были внесены изменения в библиотеку роутера. Вам нужно будет скачать измененный код и заменить исходные файлы ним.
Начнем сначала.
Чип ESP 8266
Чип ESP8266 разработан специально для «интернета вещей». Существует два варианта использования этого чипа. Первый - в качестве моста UART-WIFI для подключения к микроконтроллеру и управления АТ-командами. Второй вариант - чип сам исполняет роль управляющего контроллера. По моим оценкам в среде любителей электроники чип чаще используется как управляющий контроллер.
Возможности чипа:
Чип является высокоинтегрированным решением для работы с WiFi. Внутри чипа удалось разместить все, что нужно. Типовая минимально необходимая для работы обвязка микросхемы состоит всего из семи элементов.
Фотографии для сравнения количества компонентов аналогичных решений.
По одним данным всей этой прелестью управляет 32-разрядное процессорное ядро Xtensa LX106, по другим данным - Tensilica’s L106 Diamond. Под микроскопом выглядит чип как целый город из связанных элементов.
Одной из самых важных характеристик является энергопотребление. У ESP8266 оно просто поражает:
Время необходимое на пробуждение и начало передачи пакета менее 2ms. Например, при измерении температуры каждые 100 секунд и подключении к точке доступа и передаче накопленных данных каждые 300 секунд (все остальное время чип спит) средний ток составит около 1mA. Это более трех месяцев работы от трех пальчиковых аккумуляторов емкостью 2600мА/ч.
О модулях ESP
В настоящее время наиболее популярными модулями на чипах ESP8266 являются ESP-01, ESP-02, ESP-03, ESP-04, ESP-05, ESP-06, ESP-07, ESP-08, ESP-09, ESP-10, ESP-11, ESP-12, ESP-12E. Они отличаются количеством разведенных пинов, наличием разъема для подключения внешней антенны, размерами.
Сейчас уже можно найти в продаже старшего брата ESP8266 - это модуль ESP-32. На Aliexpress пока всего у двух продавцов есть эти модули. Цена около 250 рублей против 110 рублей за ESP-12E. В новом модуле будет еще больше плюшек.
Основные возможности ESP-32. (нажмите для просмотра)
Wi-Fi
- 802.11 b/g/n/e/i
- 802.11 n (2.4 GHz), up to 150 Mbps
- 802.11 i security features: pre-authentication and TSN
- 802.11 e: Multiple queue management to fully utilize QoS traffic prioritization
- Wi-Fi Protected Access (WPA)/WPA2
- Wi-Fi Protected Setup (WPS)
- UMA compliant and certified
- Antenna diversity nd seection
- A-MPDU and A-MSDU aggregation
- WMM power s ve U-APSD
- Fragmentation and defragmentation
- Wi-Fi Direct (P2P), P2P Discovery, P2P Group Owner mode and P2P Power Management
- Infrastructure BSS Station mode/ Soft AP mode
- Automatic beacon monitoring / scanning
- SSL stacks with hardware accelerators
Bluetooth
- CMOS single-chip fully-integrated radio and baseband
- Bluetooth Piconet and Scatternet
- Bluetooth 4.2 (BR/EDR/BLE)
- Adaptive Frequency Hopping(AFH)
- SMP
- Class-1, class-2 and class-3 transmitter without exter al power amplifier
- +10 dBm tra smitting power
- NZIF receiver with -90 dBm sensitivity
- Up-to 4 Mbps high speed UART HCI
- SDIO / SPI HCI
- CVSD and SBC
- Low power consumption
- Minimum external component
CPU and Memory
- Xtensa® Dual-Core 32-bit LX6 micr pr cess rs, up to 400MIPS
- 128 KB ROM
- QSPI Flash/SRAM, up to 4 x 16 MB
- Power supply: 2.5V to 3.6V
- 416 KB SRAM
Clocks and Timers
- 2 MHz to 40 MHz crystal oscillator
- Internal 8 MHz oscillator with calibration
- External 32 kHz oscillator for RTC with calibration
- Internal RC oscillator with calibration
- Two timer groups including 3 x 64-bit timers and 1 x watchdog in each group
- RTC timer with sub-second accuracy
- RTC watchdog
Advanced Peripheral Interfaces
- 12-bit SAR ADC up to 16 channels
- 2 x 10-bit D/A converters
- 10 x touch sensors
- Temperature sensor (-40 +125°C)
- 4 x SPI
- 2 x I2S
- 2 x I2C
- 2 x UART
- 1 host (SD/eMMC/SDIO)
- 1 slave (SDIO/SPI)
- Ethernet MAC interface with dedicated DMA and IEEE 1588 support
- CAN 2.0
- IR (TX/RX)
- Motor PWM
- LED PWM up to 16 channes
Security
- IEEE 802.11 standard security features all supported, including WFA, WPA/ WPA2 and WAPI
- Secure boot
- Flash encryption
- 1024-bit OTP, up to 768-bit for customers
- Cryptographc hardware acceleration:
- AES 128/192/256
- HASH (SHA-2) library
- RSA
- Radom Number Generator
Особенно интересна заявленная поддержка CAN-шины. Скоро управлять системами автомобиля и проводить диагностику можно будет по WiFi прямо с мобильного устройства.
Но вернемся к ESP-12E. На базе этого модуля построена платформа NodeMCU.
О платформе
Платформа использует возможности ESP-12 модуля, собственного микроконтроллера не имеет. Китайцы производят много клонов с разными конвертерами интерфейсов, и сами платформы имеют разные размеры.
По умолчанию в платформу загружена прошивка NodeMCU с поддержкой интерпретатора скриптового языка LUA. Скрипты задают поведение платы.
Я пишу и заливаю программы с помощью Arduino IDE. Для работы с платформой необходимо установить библиотеки. С библиотеками идет большое количество примеров программ.
Установка библиотек в среду Arduino IDE для работы с NodeMCU .
Для установки библиотек необходимо зайти в настройки Arduino IDE и в поле «Additional board» ввести адрес http://arduino.esp8266.com/package_esp8266com_index.json
Пролистываете список вниз и находите ESP8266 by ESP8266 Community, и устанавливаете библиотеки.
Закройте «Boards Manager». Идите в «Инструменты» и выберите плату NodeMCU в соответствии с вашей версией.
Чтобы понять какой модуль у вас установлен и какую версию выбрать, посмотрите на модуль. Если контакты на нем расположены с трех сторон - это ESP-12E, если только с двух - это ESP-12.
Назначение выводов платформы NodeMCU
Функции, поддерживаемые библиотеками для Arduino IDE .
Полное описание можно почитать здесь https://github.com/nodemcu/nodemcu-firmware/wiki/nodemcu_api_ru причем на русском языке. Я расскажу об основных функциях.
Управление GPIO осуществляется так же, как и у Arduino. pinMode, digitalRead, digitalWrite, analogWrite функционируют как обычно. analogRead(A0) читает значение АЦП с аналогового входа А0 соответственно. analogWrite включает программный ШИМ. Частота ШИМ порядка 1кГц. Диапазон ШИМ от 0 до 1023, у Arduino, как мы помним, до 255. Прерывания также поддерживаются на любом GPIO, кроме GPIO16. Функции millis() и micros() возвращают миллисекунды и микросекунды, прошедшие со старта модуля. Функция delay() у NodeMCU работает по-другому нежели у Arduino. Здесь применение delay приветствуется и в больших программах даже необходимо. Когда модуль поддерживает WiFi соединение, ему приходится выполнять множество фоновых задач, кроме вашего скетча. WiFi и TCP/IP функции библиотек SDK имеют возможность обработать все события в очереди после завершения каждого цикла вашей функции loop() или во время выполнения delay(...). Если в вашем коде есть фрагменты, которые выполняются более 50 миллисекунд, то необходимо использовать delay(...) для сохранения нормальной работоспособности стека WiFi. А вот delayMicroseconds() блокирует выполнение других задач и не рекомендуется для задержек более 20 миллисекунд. Serial использует аппаратный UART0, работающий на PIO1(TX) и GPIO3(RX).
Программа для управления четырьмя реле с мобильного приложения
После того, как библиотеки установлены, к платформе подключаем блок из 4 реле к пинам D1, D2, D3, D4, что соответствует GPIO 5, 4, 0, 2 соответственно. Затем подключаем питание к платформе и к блоку реле. У имеющегося у меня блока реле есть одна особенность. Для включения реле необходимо подтянуть пин к земле. То есть логический 0 включает реле, а 1 выключает.
Я рассмотрю три варианта программы управления блоком реле.
Первая программа использует популярную библиотеку aRest https://github.com/marcoschwartz/aREST
Это API handler библиотека, позволяет управлять GPIO через http-запросы вида http://192.168.0.10/digital/6/1 ее возможности: устанавливать GPIO в Digital или Analog (ШИМ), устанавливать 0 или 1 на пин в режиме Digital, возвращать переменные и читать состояние пинов.
Программу я откомпилировал и загрузил из примеров, идущих вместе с библиотекой. С точки зрения использования - проще некуда.
В Setup’е устанавливается соединение с точкой доступа, о чем сообщается через COM порт. А loop выглядит вот так:
void loop() {
WiFiClient client = server.available();
if (!client) {
return;
}
while(!client.available()){
delay(1);
}
rest.handle(client);
}
Все. Что там происходит не понятно. Работает, но фактически мы не программируем ничего. Просто запускаем программу, все остальное делает библиотека. Но интереснее научиться работать с GPIO «руками». Да, кстати, программа у меня зависала через неопределенное время. Иногда через 40 минут, иногда через 5-6 часов. Приходя домой после 8 часового рабочего дня, я всегда обнаруживал, что программа не работает. При этом роутер показывает, что клиент WiFi подключен и ему выдан IP адрес. Интерес у меня к библиотеке быстро пропал. На зависания aRest’а на русскоязычных форумах жалоб не встречал. Я уж грешил на NodeMCU или на нестабильное питание, но дальнейшие эксперименты доказали, что в моем случае виновата была программа. Скорее всего, у меня частный случай. Я не утверждаю, что библиотека не рабочая.
С aRest’ом разобрались.
Вторая программа
написана самостоятельно, использует всего одну подключаемую библиотеку #include
После компиляции и загрузки программы в монитор последовательного порта программа сообщит о состоянии подключения и IP адрес, который платформа получит от точки доступа.
Для управления блоком реле для этих двух программ было создано приложение на мобильный с ОС Android. Приложение очень простое, создавалось в App Inventor 2. Процесс создания приложения я опишу позже. Сначала третий вариант решения управления реле.
Третий вариант комплексный. Прошивка платформы и программа для Android от одного разработчика. Я использовал сервис Blynk. Он представляет собой облачный сервис для создания графических пультов управления и подходит для широкого спектра микрокомпьютеров и микроконтроллеров.
Для создания собственного проекта с управлением через Blynk нужно совсем немного: установить приложение (доступны версии для iOS и Android) или воспользоваться веб-формой. Тут потребуется регистрация в один шаг — ввод e-mail и пароля. Дело в том, что Blynk — облачное решение, и без регистрации контроль над железкой может получить любой пользователь.
Желающие могут установить сервер локально . В таком случае доступ в интернет не нужен.
Опишу сам процесс. Он состоит из двух частей.
Первая часть. Скачиваете Blynk с Google Play. Устанавливаете и запускаете программу
Вторая часть - это прошивка NodeMCU. Скачиваете и устанавливаете библиотеки Blynk https://github.com/blynkkk/blynk-library . Запускаете Arduino IDE - Файл - Образцы - Blynk - BoardsAndShields - ESP8266_Standalone.
Вписываете в пример Auth Token с секретной бумажки почты. А также SSID вашей сети WiFi и пароль доступа к ней.
Все. Компилите и шьете. Все заработало с первого раза. При условии использования облачного сервиса в интернет должен иметь доступ как мобильный телефон, так и NodeMCU.
Создание приложения в App Inventor .
App Inventor - среда визуальной разработки android-приложений, требующая от пользователя минимальных знаний программирования. Первоначально разработана в Google Labs, после закрытия этой лаборатории была передана Массачусетскому технологическому институту. Для программирования в App Inventor используется графический интерфейс, визуальный язык программирования очень похожий на язык Scratch и StarLogo TNG. Разобраться с написанием приложения не так сложно. Полезной документации на русском я не нашел, а вот видео на ютубе очень много.
У сервиса две основных вкладки. Первая - это «Designer», здесь в визуальном редакторе размещаются компоненты. Скорость разработки интерфейса очень высока благодаря одной особенности сервиса App Inventor. На мобильный девайс необходимо установить приложение MIT App Inventor 2 Companion. Запустить его. На сайте выбрать Connect - AI Companion. Будет сгенерирован и выведен на экран QR код. В приложении надо нажать «scan QR code» и отсканировать код. Через пару секунд приложение появится на экране мобильного девайса. Новые элементы или любые измененные данные буквально через секунду становятся доступными для проверки на мобильном устройстве.
На экране размещаются: поле ввода для ввода IP адреса, кнопка установки адреса и отправки тестового запроса. Ниже располагается компонент «WebViewer», в нем будет отображаться присланная в ответ от NodeMCU страница. Ниже идут 4 группы по две кнопки, которые включают и выключают реле. Также нужен компонент «TinyDB», в нем будем хранить переменную для построения запроса. Также я для пробы добавил компонент распознавания голоса, чтобы можно было управлять реле голосовыми командами. Описывать алгоритм действий при распознавании текста не буду, так как пользоваться этой функцией крайне неудобно. Сначала нужно нажать на кнопку, потом выводится окошко от гугла с надписью «говорите», потом произносится команда. Причем после окончания произношения команды система распознавания ждет некоторое время, потом соображает, что все уже сказано. Затем идет распознавание речи и приходит текстовый ответ. Его надо сравнить с заранее заготовленными фразами. И только после этого команда будет выполнена. Проще тапнуть кнопку.
Вторая вкладка называется «Blocks». Здесь в виде блоков задается вся «программная» часть приложения.
Здесь из блоков составляется алгоритм работы программы. Основная часть алгоритма есть на скрине. Опишу, что здесь происходит.
Остальные кнопки действуют аналогично, меняя в запросе номера пинов и необходимое состояние.
После того, как все проверено и работает, нажимаете Build - App (save .apk to my computer). Идет компиляция и скачивание apk-файла приложения. Его необходимо установить на мобильное устройство, предварительно в настройках разрешив установку приложений из сторонних источников. Теперь приложение запускается самостоятельно. AI Companion уже не нужен и связь с интернетом тоже.
Вот так можно без особых усилий создать приложение для Android-устройства для управления нагрузкой по сети WiFi.
NodeMCU и мобильный телефон подключены к домашнему роутеру. Там, где нет точки доступа WiFi, NodeMCU может выполнять функции точки доступа для подключения мобильного устройства напрямую к ESP8266. Например, управление открытием гаражной двери и включением света в гараже.
P.S. Поднять точку доступа на платформе мне пока не удалось. Пример, идущий с библиотеками, не компилируется. Arduino IDE просто виснет в процессе компиляции. С этим мне еще предстоит разобраться.
P.P.S. Точку на платформа поднял, но адекватной работы пока не добился. Команды выполнялись или с задержкой в пару секунд либо не выполнялись совсем. Пока исследование модуля приостановлено. Занят обслуживанием авто.
RC машинка может быть WiFi машинкой...?
RC машинка это хорошо, но дешевые RC машинки имеют ограниченный диапазон и управляются только определённым пультом поставляемым в комплекте.
Я купил RC джип 4х4 с гибкой подвеской и внедорожными шинами примерно за 30 долларов. Поигравшись с машинкой я решил, что её можно улучшить при помощи Wi-Fi и Android. Потратив немного времени, я полностью удалил плату из машинки. Я замерял напряжения на этой плате и разработал систему управления двигателем при помощи Arduino. Оригинальная система управления не использует ШИМ для контроля скорости. Машинка рассчитана на переезд через препятствия на очень низкой передаче, и как следствие очень медленно. В моей же схеме используется ШИМ.
Я использую Arduino уже несколько месяцев. Я также приобрел asynclabs WiFi Sheild для Duemilanoe Arduino, чтобы экспериментировать с WiFI. Он поставляется с библиотекой, устанавливаемой в Arduino IDE. Я смог сделать программу, которая позволяет управлять двигателями и направлением движения при помощи WiFi.
При помощи Visual Studio я разработал окно программы, которая подключается к серверу автомобиля и дает ему команды. Затем после нескольких попыток я написал приложение для Android, которое использует акселерометр для управления машинкой.
Это общий список инструментов и элементов, которые использовались в этом проекте. В документации Eagle указаны точные технические характеристики используемых компонентов.
Мультиметр
Паяльник
Припой
Отвертки
Раствор для травления плат
Фольгированый стеклотекстолит
Плоскогубцы
Arduino
AsyncLabs WiFi Sheild
Разъёмы RJ45
Драйвер двигателя с H-мостом
Конденсаторы
Используя Eagle, я разработал эту схему и сделал печатную плату для неё. Она функционирует как драйвер двигателей и регулятор их мощности для Arduino.
Это позволяет использовать стандартный 7.2В аккумулятор для питания основных и рулевых двигателей и Arduino.
В этой схеме используется двойной интегральный драйвер с Н-мостом SN754410 для управления двигателями. Выводы управления драйвера подсоединены к кабелю RJ45, который подключается к AsyncLabs WiFi Sheild.
Используя библиотеку SparkFun в Eagle я разработал Arduino Shield, через который будут проходить контакты с WiFi Shield и подключаться к драйверу двигателя через разъем RJ45 и 2 винтовые клеммы.
Цоколевка контактов RJ45 очень важна. Ошибка в подключении может привести к непредсказуемым результатам и придётся переделывать плату.
Эта тема была раскрыта много раз, и я не буду подробно описывать её.
Я использую , и он меня устраивает, а с опытом дает прекрасные результаты.
Для крепления платы к корпусу использовались липучки. Мне повезло, т.к. в моей машинке было много места для электроники под трубчатым каркасом.
Я забыл сфотографировать соединение платы драйвера двигателя с остальными платами, однако он хорошо стал и не занял много места в корпусе.
Мой код может быть не достаточно эффективен, но он работает.
Машинка
Мне удалось собрать CarServer на основе примера SocketServer, который я получил вместе с Wifi Sheild AsynLabs.
Вам необходимо будет ввести информацию о своей беспроводной сети в код Arduino. Когда машина включилась, дайте ей 15-45 секунд, чтобы установить соединение с маршрутизатором. Красный светодиод на WiFi Shield означает, что соединение установлено.
Я сделал эту программу при помощи C # и MS Visual Studio 2008. Я сделал хорошее окно, и автомобилем можно управлять стрелочками.
Почему бы не управлять машинкой с телефона?
Такая мысль появилась у меня примерно через неделю после покупки DroidX. Я начал экспериментировать и в конечном итоге использовал Android SDK. Я нашел аналогичные приложения, где для управления используется акселерометр. Смотря на эти приложения написал свое.
Вставить IP и порт, указанные в коде Arduino. Держите телефон горизонтально. Затем наклоните его от себя, чтобы ехать вперед и на себя, чтобы ехать назад. Используйте телефон как руль.
Это мое первое крупное приложение для Android. В нем до сих пор есть некоторые ошибки, но в основном оно работает нормально.
Я отлично провел время, создавая этот проект. Я получил много знаний и новых навыков, и теперь у меня есть машинка 4х4, которой можно управлять с телефона.
Мне нужна камера для установки за лобовым стеклом, чтобы смотреть куда ехать. Она должна быть с низким энергопотреблением, а также передавать видео сама по себе. (Я думаю, что Arduino справится с этим).
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Драйвер двигателей | |||||||
| IC1 | Микросхема | SN754410 | 1 | В блокнот | |||
| Линейный регулятор | 5 В | 1 | В блокнот | ||||
| Биполярный транзистор | 2N3904 | 1 | В блокнот | ||||
| C1, C2 | Электролитический конденсатор | 2 | В блокнот | ||||
| Разьем | 2 вывода | 7 | В блокнот | ||||
| Разьем | 8 выводов | 1 | В блокнот | ||||
| Arduino Shield | |||||||
| U1 | Плата Arduino | 1 | В блокнот | ||||
| Т1 | Биполярный транзистор | 2N3904 | 1 | В блокнот | |||
| R1 | Резистор | 1 | В блокнот | ||||
| U$3 | Подстроечный резистор | 1 | В блокнот | ||||
| Разьем | 2 вывода | 2 | |||||
В этой статье вы узнаете, как создать систему, которая может включать и выключать нагрузки постоянного тока с помощью мобильного приложения. Вы также узнаете, как выполнить эту задачу мгновенно или по таймерам, заранее установленным для включения и выключения нагрузок.
Вы можете реализовать эту систему там, где вам нужно включать нагрузку постоянного тока на определенное время. В этом вам поможет наше Android приложение, не требуя аппаратного интерфейса, клавиатуры и LCD дисплея.
ESP8266 - недорогой SoC-чип со встроенным микроконтроллером и полным стеком протоколов TCP/IP, что означает, что он может напрямую обращаться к вашей Wi-Fi сети.
Поскольку у этого чипа есть свой микроконтроллер, вы можете поместить в него код своего приложения или можете использовать модуль просто как Wi-Fi приемопередатчик, что мы и собираемся сделать в данном проекте. Более эффективно было бы использовать этот модуль и как приемопередатчик, и как контроллер, но в целях обучения мы будем взаимодействовать с модулем, используя Arduino.
Чип ESP8266 поставляется в разных модулях. Мы будем использовать модуль ESP-01. Конечно, вы можете использовать любой другой модуль.
Во-первых, вы должны знать, что модуль работает с напряжением 3,3 В, и напряжение высокого логического уровня от Arduino должно быть таким же, чтобы не повредить наш модуль. Для этого требуется преобразователь уровня напряжения между платой Arduino (которая работает на 5 В) и модулем. Хорошей новостью является то, что в преобразователе будет нуждаться только вывод для передачи на Arduino, поскольку приемный вывод обычно распознает логические сигналы с напряжением 3,3 В от ESP8266.
Одним из простейших способов выполнения этого преобразования является схема от Sparkfun. Вы можете заказать готовый модуль .
Преобразователь уровня 5В → 3,3В
На рисунке ниже показана распиновка нашего модуля на ESP8266:
| Вывод | Назначение |
|---|---|
| UTXD | Передача данных через UART |
| URXD | Прием данных через UART. Выход, к которому он подключается, должен быть 3,3 В. |
| CH_PD | Выключение: низкий уровень на входе выключает чип, высокий уровень на входе включает его; для нормальной работы модуля необходимо подтянуть его к линии питания. |
| GPIO0 | При загрузке: должен быть высокий уровень, чтобы входить в нормальный режим загрузки; низкий уровень вводит в специальные режимы загрузки. |
| GPIO2 | При загрузке: низкий уровень заставляет загрузчик войти в режим загрузки флеш-памяти; высокий уровень вызывает нормальный режим загрузки. |
| RST | Сброс; активный уровень - низкий. |
| GND | Земля. |
| VCC | Питание/3,3В. |
Я использовал LM317, настраиваемый линейный регулятор напряжения с выходным током до 1,5 А, для обеспечения модуля подходящим источником питания 3,3 В.
Примечание: Не используйте вывод 3,3 В от Arduino, так как стабилизатор напряжения 3,3 В на плате Arduino не может обеспечить необходимую для модуля величину тока, особенно при пиковом потреблении энергии во время передачи.
Я использовал BS170 (вместо BSS138) для преобразователя логических уровней; оба работают хорошо.
Теперь вы можете подключить свой модуль к компьютеру, используя USB-TTL преобразователь, и испытать его.
Для управления реле я использовал биполярный NPN транзистор BC337 с резистором 1 кОм на базе. Для защиты от обратного напряжения катушки я использовал диод 1n4007.
Нормально замкнутый (NC) контакт реле я решил подключить к земле.
Теперь мы сталкиваемся с проблемой. ESP8266 использует UART в качестве интерфейса для AT-команд, а Arduino Uno (которая использует Atmega328) имеет только один порт UART. Этот порт уже подключен к мосту USB-TTL, а также к выводам 0 и 1.
В качестве решения вы можете использовать эмулятор для UART порта на другом цифровом выводе Arduino с помощью библиотек AltSoftSerial или SoftwareSerial. Это позволит вам по-прежнему иметь аппаратный порт UART для отладки и печати сообщений в консоли, а программный порт - для связи с модулем.
Многие люди (включая меня) сообщают о проблемах с программным последовательным портом при высоких скоростях передачи - как на тех, что мы будем использовать с esp8266, 115200 бит/с. Я могу сказать, что у вас 50% принятых от модуля данных будет повреждено, если вы используете программный UART, а из переданных от Arduino к модулю данных почти 100% будет корректно. Я получил эти результаты после отслеживания сигналов на линиях RX и TX.
В качестве решения я добавил в код несколько директив define , чтобы облегчить вам выбор между аппаратным и программным UART портами. Имейте в виду, что вы не можете использовать один и тот же порт для отладки и общения с модулем, поэтому вам нужно выбирать между ними.
//раскомментируйте Serial.*** , если хотите для связи с ESP использовать аппаратный последовательный порт (выводы 0,1) //раскомментируйте esp8266.*** , если хотите для связи с ESP использовать программный последовательный порт (выводы 2,3) #define esp8266_Available() Serial.available() //esp8266.available() #define esp8266_Find(ARG) Serial.find(ARG) //esp8266.find(ARG) #define esp8266_Read() Serial.read() //esp8266.read() #define esp8266_Write(ARG1,ARG2) Serial.write(ARG1,ARG2) //esp8266.write(ARG1,ARG2) #define esp8266_Print(ARG) Serial.print(ARG) //esp8266.print(ARG)
В исходнике вы найдете часть кода, которая устанавливает модуля с вашим роутером:
SendCommand("AT+RST\r\n", 2000, DEBUG); // перезапустить модуль sendCommand("AT+CWMODE=1\r\n", 1000, DEBUG); // настроить как точку доступа sendCommand("AT+CWJAP=\"tur\",\"341983#tur\"\r\n", 3000, DEBUG); //**** ИЗМЕНИТЬ SSID и ПАРОЛЬ В СООТВЕТСТВИИ С ВАШЕЙ СЕТЬЮ ******// delay(10000); sendCommand("AT+CIFSR\r\n", 1000, DEBUG); // получить ip адрес sendCommand("AT+CIPMUX=1\r\n", 1000, DEBUG); // настроить для нескольких соединений sendCommand("AT+CIPSERVER=1,1337\r\n", 1000, DEBUG); // включить сервер на порту 1337
Цикл скетча ожидает команды, которые должны прийти через Wi-Fi соединение. В настоящее время поддерживаются следующие команды:
Все команды имеют отклик подтверждения.
Примечания:
Полный код программы:
#include
Чтобы управлять всеми выше перечисленными аппаратными компонентами, мы будем использовать простое приложение для Android. Это приложение позволит нам включать или выключать выход напрямую или через определенный период времени.
Примечание: Приложение требует Android 4.0 (IceCreamSandwich) или выше.
Вот и всё! Надеюсь, статья оказалась полезной. Оставляйте комментарии!
Добрый день!
Недавно заинтересовался идеей создания «умного дома». Так как из необходимых компонентов в моем распоряжении пока что имеются только arduino и телефон на андроиде, решено было начать с создания пульта управления и связи его с остальной частью системы.
Моё видение системы выглядит так:
Думаю стоит совместить домашний и веб-серверы, прикупив статический айпишник, но на первое время сойдет и так. Начнем с простого – научимся удаленно управлять светодиодом и LCD-дисплеем.
Теперь напишем пару скриптов, которые будем вызывать с телефона и передавать информацию для БД. Пишем на php.
Скрипт led.php (управление светодиодом):
Скрипт msg.php (управление LCD-дисплеем):
Я думаю, что из комментариев ясно, как работают эти скрипты. Это все, что находится на веб-сервере. Теперь перейдем к домашнему серверу (или говоря проще, компьютеру, к которому подключен ардуино).
Import processing.serial.*; //библиотека для работы с COM-портом
import de.bezier.data.sql.*; //библиотека для работы с БД MySQL
Serial port;
MySQL dbconnection;
int prevLEDState = 0; //предыдущее состояние светодиода
String prevS = ""; //предыдущий текст, отпаврленный на LCD-дисплей
void setup()
{
port = new Serial(this, "COM4", 9600); //инициализируем COM-порт 4 (на не прицеплена ардуина), скорость обмена - 9600 бод
port.bufferUntil("\n");
String user = "имя_пользователя";
String pass = "пароль";
String database = "имя_бд";
dbconnection = new MySQL(this, "ваш_домен.ru", database, user, pass); //соединяемся с БД
dbconnection.connect();
}
void draw()
{
//следим за информацией о светодиоде в БД
dbconnection.query("SELECT * FROM leds WHERE id = "1""); //делаем запрос к таблице leds
while (dbconnection.next()) //обходим выборку из результата запроса
{
int n = dbconnection.getInt("status"); //получаем значение из поля status
if (n != prevLEDState) //если оно изменилось по сравнению с предыдущем "тактом" работы программы, то посылаем команду на COM-порт
{
prevLEDState = n;
port.write("1"); //первый переданный символ будет означать код выполняемой операции: 1 - управление светодиодом, 2 - управление LCD-дисплеем
port.write(n);
}
}
//следим за информацией о LCD-дисплее в БД
dbconnection.query("SELECT * FROM texts WHERE id = "1""); //делаем запрос к таблице texts
while (dbconnection.next())//обходим выборку из результата запроса
{
String s = dbconnection.getString("text"); //получаем значение из поля text
if (s != prevS)
{
prevS = s;
port.write("2");
port.write(s);
}
}
delay(50); //делаем задержку в 50 мс, чтобы не слать запросы непрерывно
}
Пояснять этот код я тоже не стану, все и так понятно.
Еще 1 важный момент. Чтобы программа с нашего компьютера могла обращаться к БД, расположенной на удаленном сервере, надо это разрешить. Вводим наш ip в список разрешенных:
Внешний вид приложения выглядит довольно скромненько, но в данном случае это не главное:
Приведу только отрывки кода программы под Android. Функция, вызывающая скрипт, управляющий светодиодом:
public void changeLED()
{
try
{
URL url1 = new URL("http://ваш_домен.ru/led.php");
HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url1.openConnection();
try {
InputStream in = new BufferedInputStream(urlConnection.getInputStream());
}
finally {
urlConnection.disconnect();
}
}
catch (Exception e)
{
}
}
Функция, отсылающая текст для отображения на LCD-дисплее:
public void submitMsg()
{
final EditText tt = (EditText) findViewById(R.id.editText1);
try
{
URL url1 = new URL("http://ваш_домен.ru/msg.php?msg="+tt.getText());
HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection) url1.openConnection();
try {
InputStream in = new BufferedInputStream(urlConnection.getInputStream());
}
finally {
urlConnection.disconnect();
}
}
catch (Exception e)
{
}
}
Ну и главная функция, в которой происходит привязка обработчиков событий к кнопкам:
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
final Button btn1 = (Button) findViewById(R.id.button1);
btn1.setOnClickListener(new Button.OnClickListener() {
public void onClick(View v) // клик на кнопку
{
changeLED();
}
});
final Button btn2 = (Button) findViewById(R.id.button2);
btn2.setOnClickListener(new Button.OnClickListener() {
public void onClick(View v) // клик на кнопку
{
submitMsg();
}
});
}
И еще один важный момент – добавить разрешение приложению на выход в интернет. Для этого в файл AndroidManifest.xml (он находится в директории нашего андроид-приложения) надо добавить строчку:
Экспортируем наше приложение в файл APK и устанавливаем на телефон. Пульт управления умным домом готов!
Резистор берем на 220 Ом. Более подробно про подключение LCD-экрана можно прочитать здесь - ссылка
А вот как это все выглядит в реальности:
Правда красиво?
Задача ардуино состоит в прослушивании того, что программа-демон на домашнем сервере посылает на COM-порт, к которому и подключена ардуино (хотя фактически подключение идет по USB-кабелю, но компьютер распознает его как последовательный порт). После получения каких-либо данных с компьютера, контроллер по первому символу переданной информации распознает код команды (т.е. чем сейчас предстоит управлять – LCD-дисплеем или светодиодом). Далее в зависимости от кода и следующей за ним информации выполняется либо включение/выключение светодиода, либо вывод на дисплей переданного сообщения. Итак, вот собственно код:
#include
Я думаю, пояснений он не требует, так как я очень подробно все расписал в комментариях. Единственное, что стоит отметить, так это некоторые ограничения на передаваемые для вывода на дисплей строки. Они не должны содержать пробелов (это ограничение накладывается несовершенством моего алгоритма) и не должны содержать кириллицы (т.к. она поддерживается не всеми дисплеями, а если и поддерживается, то требует передачи кодов символов в своей собственной кодировке, преобразовывать символы в которую нет никакого желания).
