Arduino 網(wǎng)絡(luò)通信

2018-11-22 17:45 更新

德州儀器的CC3000 WiFi模塊是一個(gè)小型銀包，最終為你的Arduino項(xiàng)目帶來了易用，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的WiFi功能。

它使用SPI進(jìn)行通信（而不是UART），因此你可以根據(jù)需要盡可能快或盡可能慢地推送數(shù)據(jù)。它有一個(gè)合適的IRQ引腳中斷系統(tǒng)，因此你可以有異步連接。它支持802.11b/g，open/WEP/WPA/WPA2安全，TKIP及AES。具有“BSD socket”接口的內(nèi)置TCP/IP堆棧支持客戶端和服務(wù)器模式下的TCP和UDP。


CC3000

必需的組件

你將需要以下組件：

  • 1 × Arduino Uno
  • 1 × Adafruit CC3000分線板
  • 1 × 5V繼電器
  • 1 × 整流二極管
  • 1 × LED
  • 1 × 220歐姆電阻
  • 1 × 面包板和一些跳線

對于這個(gè)項(xiàng)目，你只需要通常的Arduino IDE，Adafruit的CC3000庫以及CC3000 MDNS庫。我們也將使用aREST庫通過WiFi向中繼發(fā)送命令。

程序

按照電路圖進(jìn)行連接，如下圖所示。

電路圖

這個(gè)項(xiàng)目的硬件配置非常簡單。

  • 將CC3000板的IRQ引腳連接到Arduino板的引腳3。
  • VBAT連接到引腳5，CS連接到引腳10。
  • 將SPI引腳連接到Arduino板：MOSI，MISO和CLK分別連接到引腳11，12和13。
  • Vin連接到Arduino 5V，GND連接到GND。

現(xiàn)在，讓我們連接繼電器。

將繼電器放在面包板上后，你可以開始識(shí)別繼電器上的兩個(gè)重要部分：指示繼電器的線圈部分和連接LED的開關(guān)部分。

  • 首先，將Arduino板的8號(hào)引腳連接到線圈的一個(gè)引腳。
  • 將另一個(gè)引腳連接到Arduino板的接地。

您還必須將整流二極管（陽極連接到接地引腳）放置在線圈的引腳上，以在繼電器切換時(shí)保護(hù)電路。

  • 將Arduino板的+5V連接到繼電器開關(guān)的公共引腳。

  • 最后，將開關(guān)的另一個(gè)引腳（通常是繼電器斷開時(shí)未連接的引腳）連接到與220歐姆電阻串聯(lián)的LED，并將LED的另一端連接到Arduino的接地。

測試單個(gè)組件

你可以使用以下草圖測試?yán)^電器：

const int relay_pin = 8; // Relay pin

void setup() {
   Serial.begin(9600);
   pinMode(relay_pin,OUTPUT);
}

void loop() {
   // Activate relay
   digitalWrite(relay_pin, HIGH);
   // Wait for 1 second
   delay(1000);
   // Deactivate relay
   digitalWrite(relay_pin, LOW);
   // Wait for 1 second
   delay(1000);
}

代碼說明

代碼是不言自明的。你只需將其上傳到電路板，繼電器將每秒切換狀態(tài)，LED將相應(yīng)地亮起和熄滅。

添加WiFi連接

現(xiàn)在讓我們使用CC3000 WiFi芯片無線控制繼電器。該項(xiàng)目的軟件基于TCP協(xié)議。但是，對于這個(gè)項(xiàng)目，Arduino板將運(yùn)行一個(gè)小的Web服務(wù)器，以便我們可以“監(jiān)聽”來自計(jì)算機(jī)的命令。我們先來看看Arduino草圖，然后我們將看到如何編寫服務(wù)器端代碼并創(chuàng)建一個(gè)漂亮的界面。

首先，Arduino草圖。這里的目標(biāo)是連接到你的WiFi網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)建Web服務(wù)器，檢查是否有傳入的TCP連接，然后相應(yīng)地更改繼電器的狀態(tài)。

代碼的重要部分

#include <Adafruit_CC3000.h>
#include <SPI.h>
#include <CC3000_MDNS.h>
#include <Ethernet.h>
#include <aREST.h>

你需要在代碼中定義特定于你的配置的內(nèi)容，即Wi-Fi名稱和密碼，以及TCP通信端口（我們在此使用了80）。

// WiFi network (change with your settings!)
   #define WLAN_SSID "yourNetwork" // cannot be longer than 32 characters!
   #define WLAN_PASS "yourPassword"
   #define WLAN_SECURITY WLAN_SEC_WPA2 // This can be WLAN_SEC_UNSEC, WLAN_SEC_WEP, 
   // WLAN_SEC_WPA or WLAN_SEC_WPA2

// The port to listen for incoming TCP connections
   #define LISTEN_PORT 80

然后我們可以創(chuàng)建CC3000實(shí)例，服務(wù)器和aREST實(shí)例： 

// Server instance
   Adafruit_CC3000_Server restServer(LISTEN_PORT); // DNS responder instance
   MDNSResponder mdns; // Create aREST instance
   aREST rest = aREST();

在草圖的setup()部分，我們現(xiàn)在可以將CC3000芯片連接到網(wǎng)絡(luò)： 

cc3000.connectToAP(WLAN_SSID, WLAN_PASS, WLAN_SECURITY);

計(jì)算機(jī)將如何知道在哪里發(fā)送數(shù)據(jù)？一種方法是運(yùn)行草圖一次，然后獲取CC3000板的IP地址，并再次修改服務(wù)器代碼。但是，我們可以做得更好，這就是CC3000 MDNS庫發(fā)揮作用的地方。我們將使用此庫為我們的CC3000板分配一個(gè)固定名稱，以便我們可以將此名稱直接寫入服務(wù)器代碼。

這可以用下面的代碼片段完成：

if (!mdns.begin("arduino", cc3000)) {
   while(1);
}

我們還需要監(jiān)聽傳入的連接。

restServer.begin();

接下來，我們要對將被連續(xù)執(zhí)行的草圖的loop()函數(shù)進(jìn)行編碼。我們首先要更新mDNS服務(wù)器。

mdns.update();

在Arduino板上運(yùn)行的服務(wù)器將等待傳入連接并處理請求。

Adafruit_CC3000_ClientRef client = restServer.available();
rest.handle(client);

現(xiàn)在通過WiFi測試項(xiàng)目非常容易。確保你使用自己的WiFi名稱和密碼更新草圖，并將草圖上傳到Arduino板。打開你的Arduino IDE串口監(jiān)視器，并查找電路板的IP地址。

我們假設(shè)其余的是192.168.1.103。

然后，只需進(jìn)入你喜歡的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，然后鍵入：

192.168.1.103/digital/8/1

你應(yīng)該看到繼電器自動(dòng)打開。

構(gòu)建繼電器界面

我們現(xiàn)在將編寫項(xiàng)目的界面。這里將有兩個(gè)部分：包含界面的HTML文件和用于處理界面上點(diǎn)擊的客戶端Javascript文件。這里的界面基于aREST.js項(xiàng)目，這是為了方便從你的計(jì)算機(jī)控制WiFi設(shè)備。
讓我們先看一下名為interface.html的HTML文件。第一部分包括導(dǎo)入所有界面需要的庫：

<head>
   <meta charset = utf-8 />
   <title> Relay Control </title>
   <link rel = "stylesheet" type = "text/css" 
      href = "https://maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.3.4/css/bootstrap.min.css">
   <link rel="stylesheet" type = "text/css" href = "style.css">
   <script type = "text/javascript" 
      src = "https://code.jquery.com/jquery-2.1.4.min.js"></script>
   <script type = "text/javascript" 
      src = "https://cdn.rawgit.com/Foliotek/AjaxQ/master/ajaxq.js"></script>
   <script type = "text/javascript" 
      src = "https://cdn.rawgit.com/marcoschwartz/aREST.js/master/aREST.js"></script>
   <script type = "text/javascript" 
      src = "script.js"></script>
</head>

然后，我們在界面中定義兩個(gè)按鈕，一個(gè)用于打開繼電器，另一個(gè)用于再次關(guān)閉繼電器。

<div class = 'container'>
   <h1>Relay Control</h1>
   <div class = 'row'>
      <div class = "col-md-1">Relay</div>
      <div class = "col-md-2">
         <button id = 'on' class = 'btn btn-block btn-success'>On</button>
      </div>
      <div class = "col-md-2">
         <button id = 'off' class = 'btn btn-block btn-danger'>On</button>
      </div>
   </div>
</div>

現(xiàn)在，我們還需要一個(gè)客戶端Javascript文件來處理按鈕上的點(diǎn)擊。我們還將創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備，我們將鏈接到Arduino設(shè)備的mDNS名稱。如果你在Arduino代碼中改變了這個(gè)，你也需要在這里修改它。

// Create device
var device = new Device("arduino.local");
// Button

$('#on').click(function() {
   device.digitalWrite(8, 1);
});

$('#off').click(function() {
   device.digitalWrite(8, 0);
});

該項(xiàng)目的完整代碼可以在 GitHub 存儲(chǔ)庫中找到。進(jìn)入界面文件夾，只需用你喜歡的瀏覽器打開HTML文件。你應(yīng)該會(huì)在瀏覽器中看到類似的內(nèi)容：

Relay Control


嘗試點(diǎn)擊Web界面上的按鈕；它應(yīng)該立即改變繼電器的狀態(tài)。

如果你設(shè)法讓它工作了，恭喜你，你剛剛構(gòu)建了一個(gè)Wi-Fi控制的電燈開關(guān)。當(dāng)然，通過這個(gè)項(xiàng)目你可以控制更多的電燈。只需確保你的繼電器支持你想要控制的設(shè)備所需的電源，你就可以很好的實(shí)現(xiàn)了。


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