Подключение к WiFi с использованием микроконтроллера ESP8266 NodeMCU

Цель работы

Научиться подключаться к WiFi сети с микроконтроллера Arduino и передавать данные по WiFi.

Задачи работы

  1. Добавить поддержку микроконтроллера NodeMCU на базе WiFi-модуля ESP8266
  2. Разработать скетч для подключения к WiFi сети и передачи данных по беспроводному каналу связи.

Инструменты для выполения работы

  1. Компьютер с подключением к сети Internet
  2. Микроконтроллер NodeMCU V3 на базе EPS8266-12E

Теоретическая часть

Плата NodeMCU построена на базе модуля WiFi ESP8266.

Распиновка платы:

Для работы с этой платой была добавлена поддержка среды разработки Arduino IDE. Практически все библиотеки для обычной Arduino так же работают и для этой платы, однако ее распиновка отличается от распиновки плат Arduino. Так, на плате есть один аналоговый вход (A0), на котором работает 10-битный АЦП. Цифровым пинам 0-15 Arduino соответствуют выходы, обозначенные GPIO1-GPIO16. Например, если в Arduino IDE используется пин 12, ему будет соответствовать контакт, обозначенный на плате как D6 (GPIO12). Пины GPIO1 — GPIO5, GPIO10, GPIO12-GPIO15 поддерживают ШИМ.
Характеристики платы:
поддержка WiFi протоколов 802.11 b/g/n
Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP
встроенный стек TCP/IP
SDIO 2.0, SPI, UART
встроенный PLL, регуляторы, и система управления питанием
Номинальное напряжение: 3,3 В
Входное напряжение: 3,7–20 В
Максимальный потребляемый ток: 220 мА
D9, D10 — UART
D1, D2 — I²C (D1 - SCL(SCK), D2 - SDA)
D5–D8 — SPI

Основной сайт проекта: https://github.com/esp8266/Arduino

 

Выполнение работы

Добавление поддержки микроконтроллера NodeMCU на базе WiFi-модуля ESP8266


Для добавления поддержки NodeMCU в среду Arduino IDE нужно выполнить следующие шаги:

  1. Открываем настройки (Файл -> Настройки)
  2. Находим дополнительные ссылки для менеджера плат и нажимаем справа кнопку редактирования (выделена на скриншоте)
  3. Добавляем URL: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
  4. Сохраняем и заходим в менеджер плат (Инструменты -> Плата: -> Менеджер плат)
  5. Вводим в поиск "esp8266" и устанавливаем пакет esp8266
  6. Создаем новый скетч и сохраняем его как Esp8266Test.
  7. Выбираем плату "NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)" (Инструменты -> Плата:). Ниже в меню "Инструменты" вводим настройки для CPU Frequency, Flash Size и Upload Speed как показано на скриншоте (скорее всего, будут стоять именно такие, если плата отличается от изображенной выше, настройки могут отличаться).
  8. Выбираем нужный порт.

Разработка скетча для подключения к WiFi сети и передачи данных по беспроводному каналу связи.

Скетч для работы с WiFi используем библиотеки, аналогичные стандартной библиотеке WiFi для обычных Arduino. При работе с обычной Arduino и каким-либо WiFi шилдом будут подключаться аналогичные заголовочные файлы, только без префикса "ESP8266".
Подключаем заголовочные файлы

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266HTTPClient.h>

Указываем параметры WiFi сети

const char *essid="WIFI_ESSID";
const char *key="WIFI_KEY";

WIFI_ESSID и WIFI_KEY заменяем на имя и пароль используемой WiFi сети.
В функции setup() запускаем Serial и подключаемся к WiFi

Serial.begin(9600);
WiFi.begin(essid,key);
while(WiFi.status() != WL_CONNECTED)
{
    delay(500);
    Serial.print(".");
}
Serial.println("WiFi connected");

В функции loop выполняем GET запрос на WEB-страницу удаленного сервера. Для этого подключаемся к серверу

WiFiClient client;
if(!client.connect("wl.unn.ru",80))
{
    Serial.println("connection failed");
    return;
} 

Отправляем сгенерированный вручную GET запрос

client.print("GET /laboratory/?page=1 HTTP/1.1\r\nConnection: close\r\n\r\n");

Ждем ответа от сервера

unsigned long timeout = millis();
while(client.available()==0)
{
    if(millis()-timeout>5000)
    {
        Serial.println(">>> Client Timeout !");
        client.stop();
        return;
    }
}

Выводим ответ и спим 10 секунд

while(client.available())
{
    String line=client.readStringUntil('\r');
    Serial.print(line);
}
delay(10000);

Загружаем скетч на плату и открываем менеджер порта. Там раз в десять секунд должен появляться код веб-страницы, пришедший в ответ от сервера wl.unn.ru.

Дополнительное задание: разработать скетч для сканирования доступных WiFi сетей
 

КОД ПРОГРАММЫ


 

 

ОТВЕТ ОТ СЕРВЕРА

HTTP/1.1 400 Bad Request
Date: Mon, 02 Jul 2018 09:21:03 GMT
Server: Apache/2.4.7 (Mageia) OpenSSL/1.0.1k SVN/1.8.11 mod_wsgi/3.5 Python/2.7.6 PHP/5.5.21 mod_perl/2.0.8-dev Perl/v5.18.1
Vary: accept-language,accept-charset
Accept-Ranges: bytes
Connection: close
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Language: en

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"
  "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" lang="en" xml:lang="en">
<head>
<title>Bad request!</title>
<link rev="made" href="mailto:root@localhost" />
<style type="text/css"><!--/*--><![CDATA[/*><!--*/ 
    body { color: #000000; background-color: #FFFFFF; }
    a:link { color: #0000CC; }
    p, address {margin-left: 3em;}
    span {font-size: smaller;}
/*]]>*/--></style>
</head>

<body>
<h1>Bad request!</h1>
<p>


    Your browser (or proxy) sent a request that
    this server could not understand.

</p>
<p>
If you think this is a server error, please contact
the <a href="mailto:root@localhost">webmaster</a>.

</p>

<h2>Error 400</h2>
<address>
  <a href="/">192.168.1.35</a><br />
  <span>Apache/2.4.7 (Mageia) OpenSSL/1.0.1k SVN/1.8.11 mod_wsgi/3.5 Python/2.7.6 PHP/5.5.21 mod_perl/2.0.8-dev Perl/v5.18.1</span>
</address>
</body>
</html>