Как подключить ардуино к интернету

Простое управление arduino через интернет

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.

С того момента был просканирован весь интернет в поисках замены — и было найдено много очень интересных проектов, но они либо были слишком сложными в реализации и требовали значительных знаний в области программирования, либо были попросту неудобны. И вот тут и пришла мысль почему бы не сделать все самому.

Конечно очень хотелось использовать современные протоколы передачи данных websockets или mqtt, которые позволили бы контролировать все процессы в реальном времени, но если с клиентом для arduino дела обстояли хорошо — наличие неплохих библиотек радовало, то вот с серверной стороной дела обстояли хуже — нужны были серверы с поддержкой нужных протоколов, которых у обычного хостера не было. А заводить свой сервер ради зажигания светодиода не хотелось. И выбор пал на старый и добрый http.

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.

Скетч Arduino
#include
#include
#include
#include

#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

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.

Все желающие могут сами посетить страницу моего сервера и проверить в действии arduino.zhodinovel.com
. Для изменения выхода контроллера поставьте маркер на нужное значение и нажмите «ОТПРАВИТЬ» .

Смотрим видео

Всем спасибо за внимание!

UPD. Добавил обратную связь в панель в виде фоторезистора. Когда лампочка выключена, показания около 130, когда включена — 900.

Подключение Ардуино к Интернету

Конструктор «для взрослых» — Ардуино, очень функциональный и может использоваться практически для любых задач. Если у вас есть своя задумка, но такого устройства в продаже нет, не беда – его можно собрать своими руками на базе Arduino.

Очень часто пользователи сталкиваются с проблемой подключения своего «девайса» к сети Интернет. Интернет может использоваться для:

1. Получения каких-либо данных с устройства (статистика работы, информация о состоянии или статусе, координаты местоположения, температура и т.п.).

2. Управления устройством (переключение состояния, запуск определенных процессов, управление сторонними устройствами, подключенными к Ардуино и т.п.).

3. Для двустороннего обмена данными (сочетает в себе свойства первого и второго подходов).

Интернет – это общее понятие, характеризующее сеть сетей. Под «Интернетом» часто подразумевают непосредственно доступ к децентрализованной глобальной сети. При этом составляющие ее локальные сети могут использовать различные технологии – проводные и беспроводные, скоростные и не очень.

К Интернету можно подключить любое устройство, хоть чайник, главное, чтобы он обменивался данными с другими устройствами в правильном формате.

На самом деле, устройство подключается к локальной сети, которая в свою очередь имеет выход к другим сетям, и так до тех пор, пока не будет достигнута нужная конечная точка (сервер, компьютер или другое устройство).

Таким образом, способ подключения зависит от технологии объединения первой локальной сети. В быту наиболее часто используются:

Wi-Fi;
Ethernet;
GPRS (и аналоги 3G, 4G и т.д.);
ADSL;
И другие.

Соответственно для того, чтобы подключить Arduino к Интернету, необходимо приобрести дополнительный модуль, реализующий функционал работы с заданной сетью.

На текущий момент в доступе пользователей имеется масса шилдов и модулей, которые могут выполнять обозначенные функции. Часто они поставляются с готовыми библиотеками, но при этом в сети можно найти ряд свободных проектов, где пользователи пишут свои реализации для стандартных шилдов.

Общая схема подключения

В общем случае схема обмена данными с Arduino через Интернет выглядит следующим образом.

Схема обмена данными с Arduino через Интернет

Рис. 1. Схема обмена данными с Arduino через Интернет

К Arduino подключается внешний шилд (Wi-Fi, GPRS или Ethernet), который посредством протокола http (или TCP/IP) обменивается данными с web-сервером (необходим выделенный ПК или аренда у хостера). На сервере запускается скрипт (функционал и код зависит от задач). С конечного устройства (планшета, ПК, ноутбука, смартфона) пользователь подключается уже непосредственно к серверу и видит необходимые данные, может отправлять свои.

В качестве сервера может выступать и сама плата Arduino, но в этом случае ее ресурсы сильно ограничены, а проброс интернет-трафика потребует определенных знаний.

Схема с удаленным сервером намного практичнее, так как появляется относительно независимый производительный буфер для хранения и обработки данных.

Если вы хотите, чтобы ваше удаленное устройство было всегда доступно (в сети), оно должно часто обмениваться пакетами с сервером, что создает ряд проблем:

1. Нагрузка на сервер (особенно актуально для бесплатных тарифов хостинга, которые используются для экономии бюджета);

2. Объем исходящего трафика (например, при использовании мобильного интернета может взиматься плата согласно тарифа);

3. Увеличенное энергопотребление и уменьшенное время автономной работы (для устройств, питающихся от батарей или аккумуляторов).

Решить проблемы можно только за счет уменьшения числа запросов на обмен данными (например, 1 раз в 10 минут или реже).

Пример с GPS-трекером

Из комплектующих были выбраны следующие:

1. Плата Arduino (использовался вариант UNO);

2. Шилд GSM/GPRS (был взят SIM900);

3. Модуль GPS (VK16E).

Описания и возможности плат можно найти на официальных сайтах производителей.

Для работы с модулем V.KEL 16 понадобится библиотека TinyGPS. Сама плата подключается к UNO на 2 и 3 пины (программный UART).

GPRS shield цепляется на 7 и 8 контакты.

За обработку принимаемых данных на сервере отвечает скрипт gps_tracer1.php (см. во вложении). Сами данные передаются в GET-запросе и записываются в базу данных (БД).

WEB-интерфейс отображает метки на Я.Картах с указанием времени.

В скетче можно настроить время между отправкой данных (константа INTERVALSEND) и при простоя (константа MINCANGE отвечает за переключение режима).

После установки серверного скрипта, необходимо прописать свои данные с логином и паролем пользователя БД (файл my.php). В скетче необходимо изменить свое доменное имя.

Сервер должен иметь поддержку mySQL и php.

Самодостаточный сервер на шилде с Ethernet

Здесь стоит отметить, что в большинстве случаев реализация логики практически не отличается от изложенной. Меняются только используемые библиотеки и протоколы обмена данными. Например, некоторые шилды могут автоматически инициализировать соединения и приводить данные к требуемому формату, достаточно только отправить команду по протоколу http, все остальное устройство сделает само.

При использовании Ethernet shield можно подключиться к Интернету через проводной интерфейс RG-45 (который расположен на шилде).

Простой пример самодостаточного сервера на Arduino UNO R3 с шилдом W5100.

К основной плате (Ардуино) подключаем два светодиода (через ограничительные резисторы номиналом 220 Ом) на контакты 7 и 8. Подключаем W5100.

Подключение к Интернету

Рис. 2. Подключение к Интернету

Прошиваем скетч из вложений (primer_ethernet.zip).

Теперь при открытии указанного в листинге IP-адреса (присваивается вашему устройству при прошивке) вы попадаете на web-страницу Arduino-сервера, где можно простым переключением указателей зажечь или погасить подключенные светодиоды.

Web-страница Arduino-сервера

Рис. 3. Web-страница Arduino-сервера

Ардуино и примеры подключения его к Интернет здесь и здесь

Мнения читателей

Рашит / 08.07.2021 — 19:41 Про хранение web-интерфейса на ардуинке с шилдом понятно. Т.е. кнопки для вкл/выкл хранятся на самой плате. А как сделать запрос извне, например, на хостинге есть страница page.php, где прописан примерно такой же интерфейс что и на ардуинке. Только при нажатии на кнопку какая команда должна быть отправлена на плату, чтобы сработало реле?

Управление Arduino через интернет с помощью ПК — опыт новичка

Всем привет. В этой статье расскажу о том, как мне удалось реализовать управление Arduino через интернет с помощью подключенного к интернету ПК. В общем случае данный способ можно использовать для любого микроконтроллера, например PIC. Способ довольно дубовый, есть куда модернизироваться и есть много более продвинутых схем, но в простейшем случае этого хватит.

Вместо вступления

Хочется сразу сказать, что в этой статье я не буду очень сильно углубляться в тонкости программирования, предполагается, что читающий имеет хотя-бы минимальные азы. Расскажу в целом как использовались ресурсы и о интересных моментах.

Предпосылки к созданию данного способа у меня возникли во время создания моего электромобиля: Жмяк сюда! Скажу сразу, что создавалось это всё больше из спортивного интереса, нежели для серьёзных практических работ, но тем не менее оно работает и может пригодится кому-либо.

На чем строится вся система и как реализовано в железе

Схема работы следующая: с сервера считываем файл, в котором лежат данные с помощью программы, запущенной на ПК/ноутбуке. Эта программа через USB отсылает данные на контроллер. Контроллер принимает данные и по ним выполняет действия. Схема с сервером привлекательна тем, что управлять схемой можно без приложения, просто зайдя на сайт с любого смартфона/планшета/пк/ноутбука в любой точке планеты, где есть доступ к интернету.

PS. Про серверную часть рассказано ниже.

В этой статье я буду управлять Arduino MEGA 2560 (китайским аналогом), но «за кулисами» схема спокойно сработала и с PIC16F877А, единственное что пришлось использовать — переходник USB-TTL:

Понятное дело программа для PIC несколько отличается от программы для Ардуино, ввиду разных типов МК, но принцип один и тот-же:

Принимаем через COM-порт данные, сравниваем их с внутренней таблицей команд и выполняем соответственное действие.

Схема изначально мне показалась очень простой, но было одно НО — небыло программы, которая читала бы файлик в интернете и отсылала данные в COM-порт. Соответственно такую программу пришлось написать.

Программа писалась на VB6. Для чтения файла с сервера используется компонент VB6: Microsoft Internet Transfer Control 6.0. С его помощью просто читается текстовый файл на сервере в строковую переменную. После чтения эта строка отсылается в COM-порт с помощью компонента VB6: Microsoft Comm Control 6.0. Весь процесс чтения файла и отсылания строки читается в цикле с использования таймера. Интервал срабатывания таймера можно менять в конфиге программы, либо прямо во время работы. Кроме этого можно выбрать режим работы порта, его номер, режим работы интернет соединения и ссылку на читаемый файл.

Хочется сделать замечание, что при больших размерах файла и маленьких промежутках программа подвисает, но продолжает работать. Размер буфера моей программы 512 байт. Учитывая, что у моего МК буфер меньше, этого хватает.

Важный момент. Программа в МК не умеет парсить данные, она умеет читать только какой символ был передан на вход через последовательный порт. Без ошибок у меня получилось принимать латиницу (26 символов A-Z и 10 цифр 0-9). Итого 36 команд, если алгоритм доработать и ввести парсинг данных в МК, то передавать можно любые данные. Так же есть возможность «допилинга» ПО для двустороннего обмена данными.

Выбор сервера и серверная часть

Для серверной части подойдет любой сервер с поддержкой PHP, хоть запущенный на личном ПК, лишь бы был статический IP, но я лично использую арендованный Jino. Серверная часть в моём примере состоит из двух файлов: HTML странички с формой с кнопками ВКЛ/ВЫКЛ светодиода и PHP скрипта, который меняет содержимое TXT файла из которого программа, запущенная на ПК читает данные.

Программное обеспечение

Код HTML. Форма с 2 кнопками, вкл/выкл светодиод на плате:

Управление светодиодом Светодиод:

Код PHP, здесь мы пишем в файл команду А, если светодиод должен гореть, и В если должен потухнуть:

 fclose($cm); ?>

Теперь собственно код для Arduino:

int val; // освобождаем память в контроллере для переменой void setup() < Serial.begin(9600); // подключаем последовательный порт pinMode(13, OUTPUT); // объявляем пин 13 как выход >void loop() < // проверяем, поступают ли какие-то команды if (Serial.available()) < val = Serial.read(); // переменная val равна полученной команде if (val == 'a') // при a включаем светодиод if (val == 'b') // при b выключаем светодиод >>

Сама программа для чтения информации на сервере с пересылкой в COM-порт и её исходный код лежат в архиве по ссылке: Яндекс-Диск Программа скомпилирована в несколько вариантов кода, возможно будут какие-либо различия в работе, но не должно быть. При первом запуске EXEшника генерируется файл справки и конфиг-файл. Данные из этого файла считываются при запуске программы, если он существует. Если файл не существует (например при первом запуске программы), то config-файл создается с дефолтными значениями.

Результаты работы

Вместо заключения

В данном примере я реализовал простой «дубовый» алгоритм, который работает. Есть конечно куда развиваться дальше, но тем не менее уже в таком виде можно отсылать 36 команд. Если реализовать парсинг входящих данных в микроконтроллере, то можно передавать любые данные. Для моих задач 36 команд хватит с головой, да и к тому-же это опыт новичка 🙂

ардуино
arduino
микроконтроллеры
программирование
интернет вещей
microchip

Хостинг
Программирование микроконтроллеров
Разработка под Arduino
Интернет вещей

Соединяем две Arduino через Интернет (IOT)

В этом проекте мы соединим две платы Arduino ULTRA/Piranha ULTRA через интернет. Сделаем мы это при помощи сервиса ioControl.

Видео

Подключаем Trema-модуль Кнопка к одному устройству.

Подключаем Trema-модуль Светодиод к другому устройству.

Скетч проекта

Для скетча мы воспользуемся генератором скетча для IDE на сайте ioControl.

Нажмём на кнопку «Генератор скетча для IDE».

Выберем необходимые параметры. В нашем случае это:

Параметр	Устройство с кнопкой	Устройство со светодиодом
Контроллер	Arduino/Piranha ULTRA	Arduino/Piranha ULTRA
Shield	Ethernet Shield w5500	Ethernet Shield w5500
Вывод SS	D10	D10
IP адрес	DHCP	DHCP
Mac адрес	0xCE	0xCC
Панель	панель с переменной myButton	панель с переменной myButton
Переменные на чтение	—	myButton
Переменные на запись	myButton	—

После генерации нам остаётся добавить код только для наших модулей в кадый из скетчей соответственно.

Так же необходимо установить библиотеку iocontrol. Если Вы не знаете как устанавливать библиотеки в Arduino IDE — Вы можете узнать по этой ссылке

Скетч для кнопки

#include #include #include // Определяем вывод кнопки #define BUT 2 // эту строку мы добавили вручную // Название панели на сайте iocontrol.ru const char* myPanelName = "сюда_необходимо_вставить_название_Вашей_панели"; int status; // Название переменных как на сайте iocontrol.ru const char* VarName_myButton = "myButton"; // Создаём переменную для хранения состояния кнопки bool button = false; // Эту строку мы добавили вручную // Создаём объект клиента класса EthernetClient EthernetClient client; // Создаём объект iocontrol, передавая в конструктор название панели и клиента iocontrol mypanel(myPanelName, client); // MAC адреса Ethernet шилда. Должен быть уникальным в сети byte mac[] = < 0xDE, 0xAD, 0xDE, 0xAD, 0xFA, 0xCE >; void setup() < Serial.begin(9600); Ethernet.init(10); // Инициируем Ethernet Shield с использованием DHCP Ethernet.begin(mac); // Вызываем функцию первого запроса к сервису status = mypanel.begin(); Serial.println((String)"Status mypanel.begin = "+status); >void loop() < // ************************ ЧТЕНИЕ ************************ // Чтение значений переменных из сервиса status = mypanel.readUpdate(); // Если статус равен константе OK. if (status == OK) < // Выводим текст в последовательный порт Serial.println("------- Read OK -------"); // Записываем считанный из сервиса значения в переменные >// ************************ ЗАПИСЬ ************************ // Записываем значение в переменную для отпраки в сервис // Считываем логический уровень кнопки // и меняем значение переменной button на // противоположное if (digitalRead(BUT)) < // Эти строки delay(100); // мы if (digitalRead(BUT)) // добавили button = !button; // вручную >// Записываем значение в переменную на сайте mypanel.write(VarName_myButton, button); // Эту строку мы изменили вручную // Отправляем переменные из контроллера в сервис status = mypanel.writeUpdate(); // Если статус равен константе OK. if (status == OK) < // Выводим текст в последовательный порт Serial.println("------- Write OK -------"); >>

Скетч для светодиода

#include #include #include // Определяем номер вывода светодиода #define LED 2 // Эту строку мы добавили вручную // Название панели на сайте iocontrol.ru const char* myPanelName = "сюда_необходимо_вставить_название_Вашей_панели"; int status; // Название переменных как на сайте iocontrol.ru const char* VarName_myButton = "myButton"; // Создаём объект клиента класса EthernetClient EthernetClient client; // Создаём объект iocontrol, передавая в конструктор название панели и клиента iocontrol mypanel(myPanelName, client); // MAC адреса Ethernet шилда. Должен быть уникальным в сети byte mac[] = < 0xDE, 0xED, 0xDE, 0xAD, 0xFA, 0xCC >; void setup() < Serial.begin(9600); Ethernet.init(10); // Меняем режим вывода светодиода pinMode(LED, OUTPUT); // Эту строку мы добавили вручную // Инициируем Ethernet Shield с использованием DHCP Ethernet.begin(mac); // Вызываем функцию первого запроса к сервису status = mypanel.begin(); Serial.println((String)"Status mypanel.begin = "+status); >void loop() < // ************************ ЧТЕНИЕ ************************ // Чтение значений переменных из сервиса status = mypanel.readUpdate(); // Если статус равен константе OK. if (status == OK) < // Выводим текст в последовательный порт Serial.println("------- Read OK -------"); // Записываем считанный из сервиса значения в переменные bool io_myButton = mypanel.readInt(VarName_myButton); // целочисленная переменна Serial.println((String)"io_myButton = "+io_myButton); // Меняем логический уровень вывода светодиода полученный с сайта digitalWrite(LED, io_myButton); // Эту строку мы добавили вручную >// ************************ ЗАПИСЬ ************************ // Записываем значение в переменную для отправки в сервис // Отправляем переменные из контроллера в сервис status = mypanel.writeUpdate(); // Если статус равен константе OK. if (status == OK) < // Выводим текст в последовательный порт Serial.println("------- Write OK -------"); >>

Ссылки

Ethernet Shield W5500
Бесплатный сервис ioControl
Создание учётной записи в сервисе ioControl
Создание панели в ioControl
Создание переменных в ioControl
Подготовка Arduino к работе с ioControl
Библиотека iocontrol
Wiki — Установка библиотек в Arduino IDE.