Различия

Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.

--- main:upgkits:wifibotuart [2020/06/11 14:06]
smartadmin создано
+++ main:upgkits:wifibotuart [2020/06/12 13:51]
smartadmin [Управление Смарт РОБО через Wi-Fi (UART)]
@@ Строка 1: / Строка 1: @@
-====== Управление "МиниБот" через Wi-Fi ======
+====== Управление "МиниБот" через Wi-Fi (UART) ======
+====== Описание ======
+В этом проекте мы подключим нашего робота к сети Wi-Fi, чтобы управлять им через интернет-страницу. Для этого построим страницу с кнопками действий и при нажатии на кнопку робот будет двигаться в указанную сторону.
-===== Описание =====
+++++ В чём отличия от прошлого урока? |
-В этом проекте мы подключим нашего робота к сети Wi-Fi, чтобы управлять им через интернет-страницу. Для этого построим страницу с кнопками действий и при нажатии на кнопку робот будет двигаться в указанную сторону 5 секунд.
+В уроке [[main:upgkits:wifirobo|]] мы заметили неудобство связанное с медленным откликом интернет-страницы. Это связано с использованием программной эмуляции Serial соединения, ведь скорость обмена данными при таком соединении сильно ограничена. В отличие от прошлого урока, где сервером выступал контроллер Smart UNO, в данном уроке Web-сервером будет сам Wi-Fi модуль. Ведь он имеет свой контроллер на плате (под металлическим корпусом), который как раз и возьмёт на себя функции отображения интернет-страницы и обработки http-запросов. Это и позволит разгрузить контролер UNO, и выполнять запросы быстро. Результат запросов в свою очередь будет передан контроллеру UNO, и тот будет управлять движением робота.
+В свою очередь, есть и небольшое неудобство. Так как в прошлом уроке мы использовали эмуляцию Serial - соединения, то мы могли выводить отладочную информацию. То есть модуль был подключен к контроллеру и одновременно к компьютеру. В этом уроке, мы будем программировать Wi-Fi модуль и контроллер по очереди. И после их подключения друг к другу, монитор Serial-порта никакой информации не выведет.
+++++
 ===== Дополнительные модули =====
-Предполагается что у Вас уже есть набор Минибот, и вы собрали его по инструкции в руководстве пользователя. Тогда дополнительно понадобится:
+Предполагается что у Вас уже есть набор СмартРОБО, и вы собрали его по инструкции в руководстве пользователя. Тогда дополнительно понадобится:
 ^ Что нужно                                                                                                               ^  Кол-во, шт  ^
 | [[https://smartelements.ru/collection/svyaz/product/wifi-modul-esp-12|Wi-Fi модуль ESP-12 (5 В)]] |  1           |
-| [[https://smartelements.ru/collection/provoda-i-kabeli/product/nabor-provodov-20-sht-20sm-mama-mama|Провода мама-мама]] |  4           |
 ===== Библиотеки =====
   * [[http://files.smartelements.ru/know_libs/robotSE.zip|Библиотека robotSE (для робота)]]
-  * [[http://files.smartelements.ru/know_libs/WiFiEsp.zip|Библиотека для WiFi]]
-  * [[http://files.smartelements.ru/know_libs/AltSoftSerial.zip|Библиотека для эмуляции сериал соединения]]
-<WRAP center round tip 80%>
-Перед началом работы с WiFi-модулем настройте его на скорость обмена в 9600 бод. О том как это сделать, рассказано [[main:comm:esp12#Установка скорости обмена данными|на этой странице]].
-</WRAP>
 ===== Порядок действий =====
-==== Шаг 1. Пересоберите робота ====
+==== Шаг 1. Установите библиотеки ====
-  - С помощью отвёртки, входящей в комплект набора, снимите с платформы модуль ИК-приёмника
+Установите в Arduino IDE библиотеки, которые представлены по ссылкам выше (в подпункте "Библиотеки"). О том как устанавливаются библиотеки описано в руководстве пользователя, входящем в комплект, либо посетите соответствующий [[main:info:libs|раздел Базы Знаний]].
-  - С помощью отвёртки, входящей в комплект набора, прикрепите на место модуля ИК-приёмника - [[https://smartelements.ru/collection/svyaz/product/wifi-modul-esp-12|Wi-Fi модуль]]
-  - Присоедините Wi-Fi модуль с помощью проводов мама-мама к выводам мотор шилда по следующей схеме:
-^ Вывод модуля^ Вывод шилда  |
+==== Шаг 2. Установите пакет ESP8266 ====
-| +            | +             |
+Установите пакет для работы с ESP8266, он нужен для работы с платами из семейства ESP8266 (wi-fi модулями) прямо из Arduino IDE. Для этого откройте Arduino IDE, и перейдите в меню **Файл -> Настройки**. В поле **"Дополнительные ссылки для менеджера плат"** добавьте строку:
-| -            | -             |
+<file>
-| TX           | 8             |
+https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
-| RX           | 9             |
+</file>
-==== Шаг 2. Установите библиотеки ====
+{{ :main:upgkits:settings.jpg?nolink |}}
-Установите в Arduino IDE библиотеки, которые представлены по ссылкам выше. О том как устанавливаются библиотеки описано в руководстве пользователя, входящем в комплект, либо посетите соответствующий [[main:info:libs|раздел Базы Знаний]].
+И нажмите ОК. Далее откройте меню **Инструменты -> Платы -> Менеджер** плат и введите в окне поиска **"ESP8266"**. После этого нажмите кнопку "Установить" и дождитесь окончания установки.
+{{ :main:upgkits:boardmanager.jpg?nolink |}}
+==== Шаг 3. Подключите Wi-Fi модуль ====
+Для того чтобы дальше работать с модулем, понадобится подключить его через Smart UNO к компьютеру.
-==== Шаг 3. Загрузите скетч на контроллер ====
+<WRAP center round info 80%>
-Измените в скетче значения переменных **char ssid[]** = "SmartElements"; //имя сети wifi и **char pass[]** = "12345678"; //пароль от сети wifi на свои (имя вашей сети и пароль к ней).
+Обратите внимание! Чтобы схема с подключением работала, необходимо соединить проводом выводы RESET и GND платы контроллера.
+</WRAP>
+{{ :main:info:esp_uno_connecting.png?nolink |}}
+После того как вы подключили модуль к контроллеру, подключите контроллер к компьютеру с помощью USB-кабеля.
+==== Шаг 4. Загрузите скетч на Wi-Fi модуль ====
+В этом шаге загрузим скетч на модуль через контроллер Smart UNO.
 <file Arduino>
-#include "WiFiEsp.h" //подключение библиотеки WiFiEsp
+//подключение библиотек
-#include <robotSE.h> //подключение библиотеки для работы с платформой.
+#include <ESP8266WiFi.h>
-#include <AltSoftSerial.h> //подключение библиотеки для эмуляции сериал соединения
+#include <WiFiClient.h>
+#include <ESP8266WebServer.h>
-AltSoftSerial wifiSerial; //создание виртуального сериал соединения (на 8 и 9 выводах)
+const char* ssid = "SmartElements"; //имя вашей сети
+const char* password = "12345678"; //пароль от сети
-char ssid[] = "SmartElements"; //имя сети wifi
-char pass[] = "12345678"; //пароль от сети wifi
-int status = WL_IDLE_STATUS; //статус сети wifi
-robotSE robot; //создание объекта робота
+ESP8266WebServer server(80); //создание объекта сервера
-WiFiEspServer server(80); //переменная для создания объекта сервера
+//создание сайта
+String webPage =   "<!DOCTYPE HTML>"
-//использование кольцевого буфера для увеличения скорости
+  "<html>"
-RingBuffer buf(8);
+  "<head>"
+  "<meta charset=\"utf-8\">"
+  "<title>Робопульт</title>"
+  "<style>"
+      "a {"
+   "outline: none;"
+    "text-decoration: none;"
+    "display: inline-block;"
+    "color: white;"
+    "padding: 20px 30px;"
+    "margin: 10px 20px;"
+    "border-radius: 10px;"
+    "font-family: 'Montserrat', sans-serif;"
+    "text-transform: uppercase;"
+    "letter-spacing: 2px;"
+    "background-image: linear-gradient(to right, #9EEFE1 0%, #4830F0 51%, #9EEFE1 100%);"
+    "background-size: 200% auto;"
+    "box-shadow: 0 0 20px rgba(0,0,0,.1);"
+    "transition: .5s;}"
+    "a:hover {background-position: right center;}"
+  "</style>"
+  "</head>"
+  "<div style=\"text-align:center;\">"
+  "<a href=\"/F\">Вперёд</a>"
+  "<br><br>"
+  "<a href=\"/L\">Влево</a>"
+  "<a href=\"/S\">Стоп</a>"
+  "<a href=\"/R\">Вправо</a>"
+  "<br><br>"
+  "<a href=\"/B\">Назад</a>"
+  "</div>"
+  "</html>";
-/* Отправка и формирование страницы - ответа
+void setup(){
- *  на сервер
+  delay(1000); //задержка в 1 секунду
- */
+  Serial.begin(115200); //инициализация Serial-соединения
-void sendHttpResponse(WiFiEspClient& client)
+  WiFi.begin(ssid, password); //подключение к сети
-{
+  Serial.print("Trying to connect to "); //вывод информации для отладки
-  //формирование интернет-страницы
+  Serial.println(ssid); //вывод информации для отладки
-  client.print(
-      "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
+  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { //подключение к сети
-      "Content-Type: text/html\r\n"
+    delay(500);
-      "Connection: close\r\n"
+    Serial.print(".");
-      "\r\n");
-  client.print("<!DOCTYPE HTML>\r\n");
-  client.print("<html>\r\n");
-  client.print("<head>\r\n");
-  client.print("<meta charset=\"utf-8\">\r\n");
-  client.print("<title>Робопульт</title>\r\n");
-  client.print("<style>\r\n");
-  client.print(
-      ".c {\r\n"
-      "border: 1px solid #333;\r\n"
-      "display: inline-block;\r\n"
-      "padding: 5px 15px;\r\n"
-      "text-decoration: none;\r\n"
-      "color: #000;\r\n"
-      "}\r\n");
-  client.print("</style>\r\n");
-  client.print("</head>\r\n");
-  client.print("<div style=\"text-align:center;\">\r\n");
-  client.print("<a href=\"/F\" class=\"c\">Вперёд</a>\r\n");
-  client.print("<br><br>\r\n");
-  client.print("<a href=\"/L\" class=\"c\">Влево</a>\r\n");
-  client.print("<a href=\"/S\" class=\"c\">Стоп</a>\r\n");
-  client.print("<a href=\"/R\" class=\"c\">Вправо</a>\r\n");
-  client.print("<br><br>\r\n");
-  client.print("<a href=\"/B\" class=\"c\">Назад</a>\r\n");
-  client.print("</head>\r\n");
-  client.print("</html>\r\n");
-}
-/* Вывод состояния сети и адреса для подключения к моджулю
- */
-void printWifiStatus()
-{
-  //вывод названия сети
-  Serial.print("SSID: ");
-  Serial.println(WiFi.SSID());
-  //вывод полученного модулем IP-адреса
-  IPAddress ip = WiFi.localIP();
-  Serial.print("IP Address: ");
-  Serial.println(ip);
-  //вывод информации о адресе в браузере
-  Serial.println();
-  Serial.print("To see this page in action, open a browser to http://");
-  Serial.println(ip);
-  Serial.println();
-}
-void setup()
-{
-  //инициализация Serial-соединения для отладки
-  Serial.begin(9600);
-  //инициализация Serial-соединения для ESP-модуля
-  wifiSerial.begin(9600);
-  //инициализация ESP модуля
-  WiFi.init(&wifiSerial);
-  //проверка существования модуля
-  if (WiFi.status() == WL_NO_SHIELD) {
-    Serial.println("WiFi module not present");
-    //если модуля нет, то не продолжать работу далее
-    while (true);
   }
-  //попытка подключения к wifi сети
+  Serial.println(""); //вывод информации для отладки
-  while (status != WL_CONNECTED) {
+  Serial.print("Connected to ");  //вывод информации для отладки
-    Serial.print("Attempting to connect to WPA SSID: "); //вывод надписи о попытке подключения
+  Serial.println(ssid); //вывод информации для отладки
-    Serial.println(ssid); //вывод названия сети
+  Serial.print("IP address: ");  //вывод информации для отладки (полученный IP адрес)
-    //подключение к сети, используя имя и пароль
+  Serial.println(WiFi.localIP()); //вывод информации для отладки
-    status = WiFi.begin(ssid, pass);
-  }
+  server.on("/", [](){ //обработка общего запроса страницы
+    server.send(200, "text/html", webPage); //отправка ответа "ОК" и веб-страницы
-  Serial.println("You're connected to the network"); //вывод сообщения о подключении
+  });
-  printWifiStatus(); //вывод статуса подключения
+  server.on("/F", [](){ //обработка запроса /F
+    server.send(200, "text/html", webPage); //отправка ответа "ОК" и веб-страницы
-  //инициализация веб-сервера на порту № 80
+    Serial.println("F"); //отправка команды в Serial-порт
-  server.begin();
+  });
+  server.on("/L", [](){ //обработка запроса /F
+    server.send(200, "text/html", webPage); //отправка ответа "ОК" и веб-страницы
+    Serial.println("L"); //отправка команды в Serial-порт
+  });
+  server.on("/R", [](){ //обработка запроса /R
+    server.send(200, "text/html", webPage); //отправка ответа "ОК" и веб-страницы
+    Serial.println("R"); //отправка команды в Serial-порт
+  });
+  server.on("/S", [](){ //обработка запроса /S
+    server.send(200, "text/html", webPage); //отправка ответа "ОК" и веб-страницы
+    Serial.println("S"); //отправка команды в Serial-порт
+  });
+  server.on("/B", [](){ //обработка запроса /B
+    server.send(200, "text/html", webPage); //отправка ответа "ОК" и веб-страницы
+    Serial.println("B"); //отправка команды в Serial-порт
+  });
+  server.begin(); //запуск сервера
+  Serial.println("HTTP server started"); //вывод отладочной информации
 }
+void loop(){
-void loop()
+  server.handleClient(); //обработка запросов с сайта
-{
-  WiFiEspClient client = server.available();  //ожидание входящих клиентов
-  if (client) {                               //если получен клиент,
-    Serial.println("New client");             //вывести сообщение в Serial-порт
-    buf.init();                               //инициализация буфера
-    while (client.connected()) {              //цикл, пока клиент подключен
-      if (client.available()) {               //если от клиента есть байты для чтения,
-        char c = client.read();               //прочитать байт, а затем
-        buf.push(c);                          //добавить его в буфер
-        //если в строке получены два символа завершения строки
-        //значит - это конец HTTP запроса, так что нужно отправить ответ
-        if (buf.endsWith("\r\n\r\n")) {
-          sendHttpResponse(client);
-          break;
-        }
-        //проверить если запрос был одним из: "GET /R", "GET /G" или "GET /B":
-        if (buf.endsWith("GET /F")) { //запрос изменения состояния красного цвета
-          Serial.println("Forward"); //вывод отладочной информации
-          robot.move_forward(); //движение робота вперед
-          delay(5000); //задержка на 5 секунд
-          robot.move_stop(); //остановка робота
-        } else if (buf.endsWith("GET /L")) { //запрос изменения состояния зелёного цвета
-          Serial.println("Left"); //вывод отладочной информации
-          robot.move_left(); //движение робота влево
-          delay(5000); //задержка на 5 секунд
-          robot.move_stop(); //остановка робота
-        } else if (buf.endsWith("GET /R")) { //запрос изменения состояния синего цвета
-          Serial.println("Right"); //вывод отладочной информации
-          robot.move_right(); //движение робота вправо
-          delay(5000); //задержка на 5 секунд
-          robot.move_stop(); //остановка робота
-        } else if (buf.endsWith("GET /B")) { //запрос изменения состояния синего цвета
-          Serial.println("Back"); //вывод отладочной информации
-          robot.move_back(); //движение робота назад
-          delay(5000); //задержка на 5 секунд
-          robot.move_stop(); //остановка робота
-        } else if (buf.endsWith("GET /S")) { //запрос изменения состояния синего цвета
-          Serial.println("Stop"); //вывод отладочной информации
-          robot.move_stop(); //остановка робота
-        }
-      }
-    }
-    //закрытие соединения
-    client.stop();
-    Serial.println("Client disconnected"); //вывод информации об отключении
-  }
 }
 </file>
-==== Шаг 4. Тестирование ====
+Теперь откройте в Arduino IDE меню **Инструменты -> Плата** и выберите из списка плату **Generic ESP8266 Module**.
-После загрузки скетча, оставьте робота подключенным к компьютеру и откройте в Arduino IDE монитор порта. Для этого воспользуйтесь меню //Инструменты - Монитор порта//.
+{{ :main:upgkits:choose_boardesp.jpg?nolink |}}
-В скетче мы выводим отладочную информацию в монитор сериал порта. В том числе туда выводится информация о том, какой IP-адрес получил робот в вашей домашней сети.
-При старте работы информация в мониторе порта будут примерно такого вида:
+Другие настройки в меню **Инструменты** приведите к виду:
+  * **Upload speed**: 115200
+  * **CPU Freequency**: 80 MHz
+  * **Crystal Freequency**: 26 MHz
+  * **Flash size**: 512 Kb (FS:64 OTA:214)
+  * **Flash mode**: DIO
+  * **Flash Freequency**: 40 MHz
+{{ :main:upgkits:upload_settings_esp8266.jpg?nolink |}}
+Выполните команду Скетч -> Загрузка. После этого на Wi-Fi модуле выполните следующие действия:
+  - Нажмите кнопку **PRG** на модуле и держите её нажатой
+  - Пока держите нажатой кнопку PRG, нажмите на модуле кнопку **RST** и отпустите её
+  - Отпустите кнопку **PRG**
+Так вы переведёте модуль в режим загрузки. Дождитесь окончания загрузки в окне. Загрузка выглядит примерно так:
 <file>
-[WiFiEsp] Initilization successful - 1.5.4
+esptool.py v2.8
-Attempting to connect to WPA SSID: SmartElements
+Serial port COM24
-[WiFiEsp] Connected to SmartElements
+Connecting........_
-You're connected to the network
+Chip is ESP8266EX
-SSID: SmartElements
+Features: WiFi
-IP Address: 192.168.1.182
+Crystal is 26MHz
+MAC: 18:fe:34:f8:92:ef
+Uploading stub...
+Running stub...
+Stub running...
+Configuring flash size...
+Auto-detected Flash size: 4MB
+Flash params set to 0x0240
+Compressed 293952 bytes to 214173...
-To see this page in action, open a browser to http://192.168.1.182
+Writing at 0x00000000... (7 %)
+Writing at 0x00004000... (14 %)
+Writing at 0x00008000... (21 %)
+Writing at 0x0000c000... (28 %)
+Writing at 0x00010000... (35 %)
+Writing at 0x00014000... (42 %)
+Writing at 0x00018000... (50 %)
+Writing at 0x0001c000... (57 %)
+Writing at 0x00020000... (64 %)
+Writing at 0x00024000... (71 %)
+Writing at 0x00028000... (78 %)
+Writing at 0x0002c000... (85 %)
+Writing at 0x00030000... (92 %)
+Writing at 0x00034000... (100 %)
+Wrote 293952 bytes (214173 compressed) at 0x00000000 in 18.7 seconds (effective 125.8 kbit/s)...
+Hash of data verified.
-[WiFiEsp] Server started on port 80
+Leaving...
+Hard resetting via RTS pin...
 </file>
-Таким образом мы видим адрес, где мы должен появиться сайт нашего робота.
+//Примечание: Из-за особенностей загрузки через плату UNO, при загрузке может не сразу находиться COM порт, или долго выполняться подключение. Попробуйте отключить кабель USB и подключить его снова, или попробовать другой порт. (Не забываете после этого переводить модуль в режим загрузки). Если у Вас не получается загрузить скетч на Wi-Fi модуль через контроллер UNO, вы всегда можете воспользоваться быстрым и надёжным способом: [[https://smartelements.ru/collection/moduli/product/usb-uart-bridge|Модуль USB-UART на базе чипа CP2102]]//
-==== Шаг 5. Сайт ====
+==== Шаг 5. Определение IP-адреса ====
-Откройте браузер на компьютере и зайдите на интернет-сайт, полученный в предыдущем шаге. Вы должны увидеть такую страницу:
+После того как скетч на модуль будет загружен, нажмите на модуле кнопку RST (или отключите кабель и подключите снова). Откройте монитор порта, настройте его на скорость обмена 115200 бод.
+{{ :main:upgkits:serial_monitor_esp.jpg?nolink |}}
+В монитор будет выведена отладочная информация, посмотрите какой IP-адрес будет присвоен модулю.
+<file>
+Trying to connect to SmartElements
+..
+Connected to SmartElements
+IP address: 192.168.1.182
+HTTP server started
+</file>
+//Примечание: Перед выводом данных в монитор порта может быть выведена непонятная информация - это "мусор", который попадает туда из-за особенностей работы модуля.//
+==== Шаг 6. Откройте страницу ====
+В прошлом шаге мы получили IP-адрес нашего пульта управления роботом (интернет-страница) и теперь можем открыть её в браузере.
+{{ :main:upgkits:робопульт.jpg?nolink |}}
+==== Шаг 7. Загрузка скетча управления роботом на контроллер ====
+Настало время загрузить скетч для управления роботом.
+<file Arduino>
+#include <robotSE.h> //подключение библиотеки для работы с платформой.
+robotSE robot; //создание объекта робота
+void setup()
+{
+  //инициализация Serial-соединения для получения команд от WiFi модуля
+  Serial.begin(115200);
+}
+void loop()
+{
+  String command = Serial.readStringUntil('\n'); //чтение строки из Serial-порта
+  command.trim(); //обрезать строку (убрать незначащие символы)
+  if (command == "F") { //если это команда F
+    robot.move_forward(); //двигаться вперед
+  }
+  if (command == "L") { //если это команда L
+    robot.move_left(); //двигаться влево
+  }
+  if (command == "S") { //если это команда S
+    robot.move_stop(); //остановиться
+  }
+  if (command == "R") { //если это команда R
+    robot.move_right(); //двигаться вправо
+  }
+  if (command == "B") { //если это команда B
+    robot.move_back(); //двигаться назад
+  }
+}
+</file>
-{{ :http:know.smartelements.ru_main:upgkits:робопульт.jpg?nolink |}}
+Загрузите данный скетч на контроллер. Не забудьте установить в меню **Инструменты -> Плата** плату Arduino UNO.
+После загрузки отключите контроллер от компьютера.
-Нажмите на кнопку и убедитесь что робот выполняет команды.
+==== Шаг 8. Сборка и запуск ====
+Если Вы пользовались контроллером для загрузки скетча на Wi-Fi модуль, то установите Motor shield на место и подключите все необходимые провода моторов и питания к шилду.
-++++Особенности при нажатии на кнопки|В связи с тем что мы используем эмуляцию сериал-соединения, модулю может не всегда хватать скорости связи, поэтому иногда страница может грузиться дольше чем при обычном соединении. Иногда требуется нажать на кнопку несколько раз чтобы ускорить процесс.++++
+В выводы "мама" с надписью **UART** установите Wi-Fi модуль вертикально, соблюдая распиновку (+ в +, - в -, TX в RX, RX в TX).
+Установите переключатель питания на Power модуле в положение ON.
+Перейдите на страницу управления роботом как указано в шаге 6, и управляйте движением робота через интернет.
-==== Шаг 6. Результат ====
+//Примечание: Так как мы загружали код напрямую на Wi-Fi модуль, то вся информация, которая была на модуле была затёрта (например, прошивка для работы с АТ-командами). Для того чтобы восстановить прошивку воспользуйтесь статьёй [[main:info:flashingesp|]]//
-Теперь отключите робота от компьютера, поставьте на ровную поверхность где для его движения будет достаточно места. Включите переключатель на Power-модуле. После включения, подождите какое-то время (примерно 20 секунд) и откройте страницу с адресом, полученным в предыдущем шаге. Управляйте роботом с помощью сайта. В зависимости от полученной команды робот будет двигаться в определённом направлении.