Последовательный шлюз UDP / IP для Arduino на базе ESP8266 Shield: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

В 2016 году я уже публиковал эту инструкцию «Как создать собственный шлюз Wi-Fi для подключения Arduino к IP-сети». Так как я внес некоторые улучшения в код и все еще использую это решение.

Тем не менее, сейчас есть некоторые экраны ESP8266, которые позволяют делать то же самое без пайки, если вы не используете платы Micro или Nano.

В этом руководстве объясняется, как использовать эти экраны ESP82 в качестве последовательного шлюза UDP / IP.

Это часть глобальной инфраструктуры домашней автоматизации, которую вы можете посмотреть здесь

Больше информации о щите с этой инструкцией

Запасы

1 Arduino Mega (лучше всего иметь как минимум 1 Mega для разработки и 1 Uno для фазы запуска)

1 Rokoo ESP8266 ESP-12E UART WIFI Convertisseur

1 FTDI 3,3 В

2 макетных провода

Шаг 1. Как это работает?

Шлюз основан на модуле ESP8266

Этот модуль подключен с одной стороны последовательным каналом с другой стороны к IP-сети с помощью Wi-Fi.

Он действует как черный ящик. Пакеты данных, поступающие из последовательного канала, отправляются на порт IP / Udp и наоборот.

Вам просто нужно установить свою собственную конфигурацию (IP, WIFI…) при первом включении шлюза.

Он может передавать как необработанные ASCII, так и двоичные данные (без HTTP, JSON…)

Он предназначен для соединения объектов с серверным программным обеспечением домашнего производства, которым требуется быстрая и частая передача коротких пакетов данных.

Шаг 2. Каковы основные функции?

В основном это черный ящик, который конвертирует последовательные данные в пакет UDP обоими способами.

Но шлюз также может действовать самостоятельно, отправляя внутреннюю информацию на сервер и получая некоторые команды от сервера.

Arduino может отправлять и получать сообщения на / от сервера, подключенного через Интернет, просто распечатав / прочитав последовательную ссылку. Разработчику Arduino незачем беспокоиться о протоколе IP.

Вдобавок ко всему он предоставляет GPIO, который может использоваться Arduino для проверки правильности подключения шлюза к WIFI, а шлюз может автоматически переключаться между двумя разными SSID в случае сбоя.

Шлюз имеет 2 различных режима работы, которые выбираются путем установки GPIO.

Установите GPIO на землю, и шлюз войдет в режим конфигурации.

После установки GPIO шлюз перейдет в режим работы шлюза.

Кроме того, конфигурацию шлюза UDP / IP можно изменить удаленно.

Шаг 3: создание материала

Требуется очень немногое

1 ESP8266 Shield - я нашел этот модуль платы расширения последовательного WiFi Shield UNO R3 ESP8266 менее чем за 9 €

1 UNO, который является целевой целью Arduino

1 Mega - инструмент для разработки на Arduino (без него можно обойтись, но его довольно сложно отлаживать)

1 FTDI 3.3 / 5v для разработки

Некоторые провода

Шаг 4. Загрузите код шлюза

На этом этапе Arduino используется только для питания (от USB или другого источника питания) на плате ESP8266.

Подключите ESP8266 GPIO4 к земле (для входа в режим настройки)

Позаботьтесь о том, чтобы установить FTDI на 3,3 В в соответствии с требованиями экрана.

Подключите FTDI к шилду (от RX к TX)

Установите переключатель экрана в положение 1: выкл. 2: выкл. 3: вкл. 4: вкл.

Подключите USB-сторону FTDI к компьютеру.

Сбросьте щит с помощью кнопки ESP-RST

Загрузите код шлюза на GitHub

Откройте Arduino IDE

• Выберите порт монитора FTDI
• Откройте последовательный монитор IDE - установите скорость 38400
• Выберите стандартную плату модуля ES8266
• Обновите прошивку щита кодом шлюза

Установите переключатель 3: выключено 4: выключено

Откройте последовательный монитор IDE.

Сбросьте щит с помощью кнопки ESP-RST

На мониторе должны отображаться сообщения, начинающиеся с «Инициализация EEPROM» «Инициализация завершена»….

Пора заняться настройкой

Шаг 5: приступим к настройке шлюза

При первой загрузке кода шлюза ESP8266 Eeprom будет инициализирован со значениями по умолчанию. Вы увидите такие сообщения «установить параметр: x size: yy»

Вы можете найти эти значения в определении кода paramValue. Конечно, вы можете изменить эти значения по умолчанию перед загрузкой кода, но вы также можете настроить свою конфигурацию с помощью команды позже. Это лучше, если вы планируете использовать несколько шлюзов и хранить только одну версию кода.

Используйте последовательный порт монитора для отправки команды (установите NL и CR).

Поскольку SSID в настоящее время не определен, дождитесь сообщения «Не удалось подключиться к второму идентификатору повторной попытки: 5».

Затем автоматически начнется сканирование WIFI.

Пришло время установить ваши SSID с помощью следующих команд:

• SSID1 = ваш выбор1
• PSW1 = yourpsw1
• SSID2 = ваш выбор2
• PSW2 = yourpsw2
• SSID = 1 (чтобы выбрать, с какого SSID начинать)
• Перезагрузка Wi-Fi

Через несколько секунд вы можете проверить соединение с помощью команды «ShowWifi». Вы должны увидеть IP-адрес, который шлюз получил от вашего DNS-сервера. Если это так, пора идти дальше

Пришло время определить адрес вашего IP-сервера, введя 4 дополнительных адреса (сервер, на котором будет запущен тестовый код Java). Например:

• «IP1 = 192»
• «IP2 = 168»
• «IP3 = 1»
• «IP4 = 10»

Отправив пустую команду, вы увидите все поддерживаемые команды, которые вы можете использовать позже в соответствии с вашими требованиями. Все значения параметров хранятся в EEPROM и требуют перезагрузки.

Снимите провод конфигурации

Щит теперь работает как шлюз

Шаг 6: Загрузите пример кода Arduino

Сначала загрузите основной код Arduino на GitHub

Затем загрузите код Arduino, это определение команд и этот код последовательной ссылки в свои библиотеки.

Затем откройте основной код в новой среде разработки Arduino.

Выключите переключатели 1 и 2 экрана, чтобы освободить последовательный канал 0 Arduino для USB-подключения.

Сбросить щит

Подключите провода FTDI к Mega Serial 2 (TX FTDI к RX Mega и т. Д.)

Запустите новую IDE Arduino (или инструмент TTY), подключите FTDI Usb и начните отслеживать последовательную связь.

Загрузите код Arduino в Mega

Включите переключатель 1 и 2 экрана, чтобы подключить последовательный канал 0 Arduino.

Сбросить щит

Вы должны увидеть это сообщение "начать печать по USB" на мониторе.

Шаг 7: займемся серверной частью

Пример сервера - это программа на Java, которую вы можете скачать здесь, на GitHub.

Просто запустите его и посмотрите на консоль Java и посмотрите на монитор FTDI.

Вы увидите обмен данными между сервером и Arduino

Шаг 8: идти дальше

Этот пример кода Arduino основан на фреймворке моей инфраструктуры домашней автоматизации.

Если вас интересует эта инфраструктура, дайте мне знать. Я опубликую источники.

Если вы просто хотите использовать шлюз, вы можете упростить код Arduino.

После разработки и тестирования вашего кода на Arduino Mega вы можете легко заменить его на Uno!

Кроме того, вы можете подключить провод между Arduino GPIO 7 и ESP8266 GPIO 5, если вы хотите, чтобы ваш Arduino проверял соединение Wi-Fi.