Lekce 15 - Arduino jako Web Server

Tak je tu dlouho očekávaný díl z našich návodů o použití Arduina jako webového servru. Samozřejmně, že bez použítí Etehernet Shieldu nebo Ethernet modulu to nepůjde. Ethernet Shield jsme si ukázali již minule a to proto, že obsahuje slot na microSD. Ten nás v dnešní lekci zajímat nebude. Je na Vás zda si opatříte Ethernet Shield nebo modul, funkce a program bude stejný. Pouze v případě modulu budete přemýšlet jak a kam ho zapojit, ale to také nebude složité. Já použiji Eternet Shield. 

Nejdříve si tedy spojíme Arduinu se Shieldem nebo modulem. A nahrajeme si do Arduina tento program:

Tak, teď trošku vysvětlování: 

byte mac[] = { 0xD4, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0x7D };

MAC adresa (z anglického „Media Access Control“) je jedinečný identifikátor síťového zařízení. MAC adresa přidělená výrobcem je vždy celosvětově jedinečná. Naše zařízení ovšem jí nemá hardwarově přidělenou, ale zadáváme jí sami. Měli bychom použít třeba nějakou z vyřazené síťové karty. Vzhledem k tomu, že naše zařízení je viditelné jenom v naší domácí síti, dalo by se řici, že je možné použít kteroukoliv vymyšlenou MAC adresu. Jak vidíte, skládá se ze 6 hexadecimálních čísel. Nikoho by vás za to zavřít neměli.  

IPAddress ip(192,168,0, 150);

IP adresa zařízení. Na tuto adresu se již budeme odkazovat. Já jsem vycházel z IP adresy Wifi routeru, který mám doma a na který budu připojovat síťový kabel s Arduina. Jeho adresa je 192.168.0.1. Mám nastaveno, že DHCP server přiděluje IP adresy automaticky v nějakém rozmezí. Ovšem mi potřebujeme, znát IP adresu Arduina proto ji v programu nastavujeme napevno. První 3 čísla nechte podle vašeho routeru a poslední číslo zvolte jak budete chtít a to do 255. Pozor, ale aby vám nekolidovalo s nějakým jíným sítovým zařízením ve vaší síti. 

Jak zjistím moji adresu routeru?

Např pro telefony s Androidem si stáhněte s Google Play aplikaci ezNetScan. Přes wifi najde všechna zařízení v síti a zobrazí k nim IP a MAC adresy. V modrém rámečku jsem zvýraznil můj router, jak vidíte informace obsahují i IP adresu. V červeném rámečku je naše zařízení Arduino. Vidíte i nastavenou IP adresu. To bude zobrazeno, až nám bude vše fungovat. Arduino se ukazuje také jako Unknowm, ale program ezNetScan umožnuje si každé zařízení pojmenovat  a přiřadit ikonku.

Druhá možnost je zjistit IP adresu routeru ve Windows z příkazového řádku. Spusťte tedy aplikaci CMD (příkazový rádek) a napiště "ipconfig" podtvrďte Enterem  a vyjedou vám potřebné údaje. IP adresa routeru zde bude jako "výchozí brána".

Další změny a úpravy v programu nejsou nutné. Pokud jsme si tedy upravili individuálně naše údaje o MAC a IP, nahrajeme program do Arduina, připojíme napájení a síťový kabel. V internetové prohlížeči si zadáme námi nastavenou IP adresu Arduina a měl by se objevit tento výsledek:

Pokud vidíte podobný výsledek, můžete si gratulovat. Aby nás ovšem naše zařízení jen tak zdravilo a nepřinášelo zajímavjější informace, to zřejmně chtít nebudeme. My si k Arduinu připojíme nějaké čidlo  a budeme například odesílat nějakou hodnotu z analogového vstupu našeho Arduina. Já si připojím na A0 mnou oblibený modul senzoru osvětlení. Vy samozřemně můžete připojit jinou libovolnou součástku nebo senzor, jakož i pouze řídit napětí na A0 potencionetrem nebo trimrem.

Nahrajeme do Arduina tento program (nezapomeňte si opět změnit IP a MAC na svoje hodnoty):

Jak vidíte program se nám změnil jenom nepatrně. Po odkomentování řádku č. 49 se nám prohlížeč bude automaticky obnovovat po 2 sekundách, ale i toto si na tom řádku můžete změnit sami. Toto už nám konečně přináší užitek při sledování nějakých hodnot. Jak vidíte na programu vlastní html stránku generuje příkaz client.println();. Vlastní design stránky je pouze na Vás a při troše znalostí html jdou udělat pěkné věci. V nahraném programu je tzv. html minimum co obsahuje odeslání hlavičky html a pak vlastní stránku. Přidejte si další čidla upravte program a máte to, Jak vidíte složité to není.

Upozornění: Jak se někteří z vás mylně domnívají, data z Arduina nebudou k dispozici po celém světě a odkudkoliv, ale pouze ve vaší vlastní (domácí) síti. Pro získání údajů odkukoliv bude muste pracovat Arduino jako Client a ne jako Server. Data z Arduina se budou odesílat a ukládat na nějakém hostujím serveru. To si zase ukážeme v dalším tutoriálu. 

Tak odesílání dat s Arduina jsme si vysvětlili. Teď budeme řešit případ, kdy chceme řídit výstupy na našem zařízení a pomocí relé nebo jiných prostředku spínat a regulovat třeba nějaké spotřebiče. Já jsem si pro test na výstupy připojil přes odpor 1,3kOhm LED diodu, kterou budu chtít řídit přes formulář v internetovém prohlížeči. LED dioda je připojena na pin2. Informace z formuláře se budou odesílat do Arduina pomocí metody GET.

Nahrajeme program:

Jak vidítě, nyní již musíme zachytávat data, která nám stránka odešle. Já jí ukládám do proměné buffer, ve které poté hlédám sekvenci znaků "led1=1". Pokud zjistím, že se toto v proměné buffer nachází, dám příkaz Arduinu, aby uvedl pin2 do urovně HIGH a tím rozsvítil LED diody. Pokud naopak najdu sekvenci znaku "led1=0" provedu opak. V programu vidíte i jak zapsat jednotlivé prvky formuláře. Já jsem si pro kontrolu zapnul i Serial a na konci kódu odesílám proměnou buffer na SerialMonitor, ale to není pro program důležité. Pouze to demostruje jaké data se odesílají na server.

Na stránce nejprve uvidíte zda je LED rozsvícena či ne a pak dále máte možnost zaškrtnout co chcete s LED udělat. Po kliknutí na tlačítko Odeslat se změna projeví okamžitě. Nezapomeňte, ale změnit si opět svoji IP a MAC. IP se objevuje i v HTML kódu tak si to v programu upravte, jinak se LED nerozsvítí a program nebude fungovat. 

Jako poslední příklad si uvedeme řízení výstupů pomocí html odkazu, kde uvedeme proměnou (např.: led1=1)To bude obsahovat odkaz prvku, na který budeme klikat. K Arduinu jsem si připojil již 2 LED diody, aby to nebylo tak jednoduché.

Modifikace programu není složitá:

Vysledek vypadá takto a je o mnoho elegantnejší:

Zase apeluji, pokud budete program kopírovat změnte si všechny udáje MAC a IP (ta je v programu nyní obsažena 5x). Nedával jsem jí do proměné, aby bylo z programu vidět jak funguje. Pokud máte nějaké dotazy, napište na mail nebo do diskuze pod článkem.