Простое управление arduino через интернет



    Всем добрый день.

    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 <SPI.h>
    #include <Ethernet.h>
    #include <OneWire.h>
    #include <DallasTemperature.h>

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

    byte mac[] = { 0x54, 0x34, 0x41, 0x30, 0x30, 0x31 };

    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);
    }

    void loop()
    {

    sensors.requestTemperatures();

    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();

    delay(200);

    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?

    Плюсы:

    — все просто и понятно
    — можно настроить под свои нужды и задачи
    — хорошая стабильность
    — сервер можно развернуть на любом бесплатном хостинге

    Минусы:

    — 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


    Качаем файлы
    1. Сервер
    2. Скетч для arduino

    Всем спасибо за внимание!

    UPD. Добавил обратную связь в панель в виде фоторезистора. Когда лампочка выключена, показания около 130, когда включена — 900.
    Поделиться публикацией
    Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

    Зачем оно вам?
    Реклама
    Комментарии 41
    • 0
      Ну всё, понеслось, чувствую сегодня я не высплюсь… Реле уже начало клацать а лампочка моргать )))))
      Прошу вас щелкать без фанатизма ))
      • 0
        gambler-walrus-24202.bitballoon.com
        Работает по принципу mqtt, когда придумывал протокол, ничего не знал об mqtt.
        • 0
          mqtt + node-red… profit
          • 0
            Может ссылочку скинете мне на рабочий пример mqtt клиента, который сможет работать на обычном виртуальном хостинге?
            • 0
              Клиентов море, выбирайте https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/libraries
      • 0
        Весело клацает) снимите видео стробоскопа)
        • +1
          Если честно уже порядком поднадоело особенно последние минут 15 =))) щелкает без остановки, такое чувство что-кто-то написал скрипт, который только и делает что включает и выключает лампочку )))
          • 0
            Так логгирование надо завести :) И потом в бан отправлять при операциях > 2 за минуту.
        • 0
          Как реализован доступ Arduino в интернет? С помощью Ethernet шилда?
          • 0
            Судя по статье (код и скриншот), используется Ethernet shield на базе WIZNet W5100.
          • 0
            Пользовался год аналогичной реализацией сигнализации, пока хостер не забанил за частые запросы (один раз в минуту в обычном режиме, и при частом срабатывании датчика движения — около раза в 5 секунд). С тех пор ищу другой подходящий бесплатный хостинг и пока только и натыкаюсь на поделки того же хостера под другими названиями.
            • 0
              Вы так же пользовались текстовыми файлами для хранения данных?
              • 0
                Нет, храню в БД. Хостеру все равно, размер БД плюсуется к файлам
            • 0
              Было бы интереснее, если бы сервером выступала сама плата Arduino. Но в домашних условиях обычно все спрятано за NAT-ом и пробиться из Интернета трудновато. Зато была бы значительная экономия трафика, т.к не пришлось бы слать кучу бесполезных запросов.
              • 0
                Это плохая идея, т.к. мощи ардуино на такое не хватит. Несколько одновременных запросов и она виснет.
                • 0
                  В этом и интерес. ИМХО, тут надо явно запретить одновременное подключение нескольких клиентов, т.к. смысла все равно нет. Протокол HTTP позволяет забить на желание клиента оставить подключение. Ну и поискать решение для защиты от DDOS-атак тоже интересно.
                • 0
                  Плюс ко всему нужно заниматься пробросом портов и иметь статический ip… Опять же… если бесплатный хостер банит, то можно приобрести хостинг без поддержки баз данных — он как правило самый дешёвый и использовать его.
                  • 0
                    Ну да без проблем не бывает. Кстати, есть интересный сервис как раз для управления ардуино www.teleduino.org
                    • 0
                      Который, если смотреть поверхностно, является собой способом программирования Ардуины через интернет.
                      Т.е. ставим на Мегу(минимум) Ethernet-шилд, и с помощью интернета мигаем светодиодами.
                      Имеет право на жизнь, но не то. Слишком отдалено от железа. У меня, например, Arduino-Nano + ENC28J60, придётся самому половину их библиотеки переписывать для нормальной работы.
                      • 0
                        Положим минимум нужна Uno
                      • +2
                        Вот вот появиться очень интересный проект, который значительно упростит управление Arduino
                        Blynk
                    • 0
                      Если быть точнее, то, не сочтите за рекламу.

                      Подробнее
                      Меня для данной задачи совсем устраивал Хостингер, пока после скачка валют не стал банить другие проекты по совсем выдуманным перегрузкам (5 пользователей и не одного длительного цикла обработки данных) и пр. Сигнализацию с ардуино тоже забанили за перегрузку. Спросил, как так, там же скрипты по 10 строк, написали что всё-таки забанили за частые заходы с одного и того же IP. Лазил по бесплатным хосингам по интернету, почти после каждой регистрации приходит письмо на следующее утро «Посмотрите на наш проект Хостингер». Но зато нашел много интересных и дешевых хостеров и доменов.
                  • 0
                    Идеальный вариант для использования на бесплатном хостинге это использование JavaScript библиотека для веб-приложений и обмена данными в реальном времени Socket IO. Если вы знаете как ею пользоваться, то напишите небольшую статейку по приёму и отправке данных на arduino. Многие будут вам благодарны!
                    • +1
                      В течении одной двух недель будет релиз Блинка — www.kickstarter.com/projects/167134865/blynk-build-an-app-for-your-arduino-project-in-5-m/description
                      • 0
                        Arduino подключается к серверу и отправляет GET запрос, где содержатся значения датчиков температуры.


                        GET-запрос должен получать данные, а не записывать. Пишите через POST.
                        • 0
                          Отчего такая категоричность? Если http позволяет значит имеет право.
                            • 0
                              :) Ну и что? Если бы вы сослались на RESTful API то это был бы аргумент, а так…
                              HTTP протокол позволяет в GET запросе размещать данные (они же параметры запроса).
                              Поэтому автор не ничего нарушает, всё согласно протоколу.
                              Посмотрите на API публичных сервисов. Многим из них без разницы GET или POST, они могут и так и эдак.
                              • 0
                                c GET даже проще, всегда можно проверить браузером :)
                                • 0
                                  А с каких пор всё остальное нельзя проверить браузером? :)
                                  • 0
                                    Для проверки POST, HEAD, PUT и прочего можно воспользоваться REST-client или подобными расширениями для браузера.
                            • 0
                              Все же это «как правило», но для простоты вполне можно применить и GET-запрос. Это как пресловутый оператор goto, лучше обойтись без него, но порой проще с ним, главное не злоупотреблять :).
                            • 0
                              Мда… и почему эта статья не попалась мне месяц назад?
                              начал писать свое, частично написал, но проблема в том, что не могу реализовать отдачу команд с сервера на контроллер… Если тут все еще кто-нибудь есть, ткните, пожалуйста, носом, где в коде описывается это действие…
                              • 0
                                Отдать команду с сервера это самое непростое. В данном примере информация с сервера отправляется с помощью файла add_data.php. Этот файл принимает принимает запрос от контроллера и в ответе на запрос пересылает данные с сервера.
                                • 0
                                  Спасибо, я уже разобрался) Как по мне, надо алгоритм, приведенный в статье, улучшать. Парсером строк, на стророне ардуины, к примеру. Писать все приходящее в строчный буфер, и по какому-нибудь специфичному символу понимать, что началась часть строки, в которой хранится сама команда(данные) для МК. Честно говоря, я долго не могу понять, почему у вас все работает так, как работает, потому что у вас состояние выхода передается 0 и 1(правильно ли будет назвать это бинарным форматом?) коих в теле http ответа множество. Оказалось, что всему виной символы 'somecontent', что делают которые я так и не разобрался)
                                  Кстати, раз уж пошла такая пьянка. Вы подключали БД? У меня есть некоторые проблемы с ее установкой и настройкой. Уже третий день мучаюсь.
                                  • 0
                                    Обмен данными через http между сервером и контроллером это такие сложные и малоэффективные «костыли», что подходят только для управления 2-3 лампочками. Мой сам совет, обратите внимание на MQTT. Это гигантский шаг, нет не шаг, скачек по сравнению с http.
                                    • 0
                                      Да я искал уже, на самом деле, инфу по ним, когда не мог заставить сервер принять данные и отправить команду. Мало что понял, честно говоря. Но из того, что понял, так это то, что использование этого протокола, вроде как сделает невозможным использование ajax. Или нет?
                                      А как интерпретировать на сервере данные, полученные от mqtt или websocket? Да и на производительность я уже обратил внимание… медленно. Даже начал думать о том, что раз уж MySQL гордо именуется сервером, то можно пробовать писать в него данные напрямую с МК. Все же есть, по идее.
                                      • 0
                                        Тут всё на самом деле просто. У нас есть mqqt сервер (можно свой поднять, а можно использовать уже готовый, например www.cloudmqtt.com, я его использовал — отличный сервис). А все устройства которые принимают и отправляют данные — это клиенты. По сути mqtt сервер — это посредник, которая ничего не хранит, а занимается только рассылкой и пересылкой данных между клиентами. К примеру ваша панель управления микроконтроллером (или сервер), тоже будет клиентом по отношении к mqtt серверу, и уже панель будет решать что делать с полученными данными либо сохранить, либо как-то отреагировать на них и отправить данные микроконтроллеру через mqtt сервер.
                                        Делал простой пример с использованием esp8266 и клиента для android. Работало на удивление быстро и стабильно.
                                        • 0
                                          Хм, ладно, спасибо. Пока что отложу БД. Переход на mqtt представляется более интересным.

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.