Biblioteca para fazer consultas HTTP com módulo WiFi ESP8266 e Arduino
Uma maneira simples de enviar informações de e para um microcontrolador é centralizá-las em um servidor web. Embora não seja um método tão eficiente como, por exemplo, acessar diretamente um banco de dados, é bastante eficaz, principalmente se considerarmos um projeto baseado em um microcontrolador, e agregarmos as vantagens da ubiquidade (dados na nuvem) e da simplicidade (é podem ser tratadas como informações de texto e pedidos). O envio de informações através deste sistema pode consistir em fazer solicitações HTTP POST e recebê-las analisando o conteúdo da resposta a uma solicitação HTTP GET.
El Módulo WiFi ESP8266 É uma opção muito econômica, com desempenho muito adequado para uso com microcontroladores e muito fácil de usar trabalhando com comandos AT.
Para sistematizar seu uso com solicitações HTTP, desenvolvi uma pequena biblioteca que suporta as necessidades do meu projeto de dispositivo de gerenciamento de sono (que chamei de SleepManager), pois baseia sua infraestrutura em um servidor web que permite sua extensão a um objeto. Internet das coisas como serviço na nuvem. Não é difícil adicionar outros serviços como solicitações UDP à biblioteca, por exemplo, para sincronização de tempo sobre NTP embora, como explico no texto vinculado, não seja crítico para minhas necessidades e posso resolvê-lo de forma aceitável com uma solicitação HTTP para uma página web preparada para esse fim, como mostro em um exemplo de uso desta biblioteca.
O funcionamento da biblioteca baseia-se no envio de comandos AT quando o dispositivo está disponível e na sua repetição (com um pequeno atraso) em caso de erro, o que é interpretado como indisponibilidade (com sucesso, por teste) por exemplo a partir de um ponto de acesso WiFi ou servidor que está sendo consultado.
A biblioteca aproveita o fato do módulo WiFi ESP8266 retornar um código +IPD como aviso de recepção de dados para preencher um pequeno buffer com as informações retornadas pelo servidor. Para o projeto do dispositivo de gerenciamento de sono, preciso analisar muito poucos dados retornados do servidor, portanto, para economizar, o buffer e o ponteiro que passam por ele são especialmente pequenos; Esta será uma das primeiras coisas que você terá que mudar para reutilizar a biblioteca para processar um volume maior de dados.
As funções expostas como públicas permitem (1) saber o estado do módulo: se está conectado ou não, se há dados no buffer e quantos e se o módulo ESP8266 concluiu a operação que foi solicitada; (2) conectar-se a um ponto de acesso WiFi em uma rede com um servidor DHCP e (3) fazer solicitações HTTP GET e POST embora, como você verá, o código seja projetado para facilitar a adição de outros.
Quanto ao funcionamento interno, primeiramente são construídas duas matrizes, uma com as ordens de AT e outra com as respostas esperadas para acerto e erro; Então, o programa que usa a biblioteca deve chamar a função de tempos em tempos
que se encarregará de enviar os pedidos ao módulo caso estejam disponíveis e não ocupados e à função que processará as respostas do módulo ESP8266 (e do servidor HTTP através dele, se aplicável)Como existe a possibilidade do módulo ser desconectado por perda de sinal, o programa principal pode verificar se o módulo ESP8266 está conectado ao ponto de acesso WiFi (com a função
) e tente conectar de outra forma (com a função )Para saber se a operação solicitada foi concluída, o programa pode utilizar a função
e nesse caso enviar outro ou usar os dados resultantes para os quais a função é usada , que retorna o conteúdo do buffer que foi preenchido com os dados que chegaram ao módulo ESP8266 até a conclusão da operação, e a função que informa a quantidade desses dados que o servidor avisou que iriam ser enviados (para que as informações do próprio módulo possam ser descontadas) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 | //ESP8266.cpp #if defined(ARDUINO) && ARDUINO>=100 #include “Arduino.h” #else #include “WProgram.h” #endif // Para monitorizar (CONSOLA) a la vez que se comunica con el módulo por el puerto serie hace falta una placa Arduino con varios puertos (como Mega o Leonardo) en caso contrario hay que cambiar a MODULO_WIFI Serial y desactivar la depuración // No se inicializan las comunicaciones serie, es necesario inicializarlas desde el programa que usa la librería #define CONSOLA Serial #define MODULO_WIFI Serial1 #include “ESP8266.h” ESP8266::ESP8266(boolean depuracion) { constructor(depuracion); } ESP8266::ESP8266() { constructor(false); } ESP8266::~ESP8266() { } void ESP8266::constructor(boolean depuracion) { mostrar_salida=false; // Sin depuración para Arduino Uno //mostrar_salida=depuracion; estado_orden=ORDEN_OK; indicador_operacion_terminada=&ESP8266_operacion_terminada; *indicador_operacion_terminada=true; reiniciar_buffer(); mensaje_buscado[ORDEN_RECIBIENDO]=CODIGO_INICIO_RECEPCION; } void ESP8266::conectar_wifi ( String ssid, String clave, String ip, byte timeout ) { estado_orden=ORDEN_OK; pasos_operacion=0; paso_operacion=255; //Para poder incrementar al principio del proceso y que empiece en cero ESP8266_conectado=false; indicador_operacion_terminada=&ESP8266_conectado; *indicador_operacion_terminada=false; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“”; //reiniciar para descartar la configuración anterior que es desconocida respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=“ready”; comando[pasos_operacion++]=“AT+RST”; //reiniciar para descartar la configuración anterior que es desconocida //respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=”ERROR”; //Consultar el firmware //respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=”OK”; //comando[pasos_operacion++]=”AT+GMR”; //Consultar el firmware respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“”; //Modo Sta (1|3) respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=“”; comando[pasos_operacion++]=“AT+CWMODE=1”; //Modo Sta = 1 (también es posible con 3, mixto) //respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=””; //Listado de puntos de acceso //respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=””; //comando[pasos_operacion++]=”AT+CWLAP”; //Listado de puntos de acceso respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“”; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=“”; comando[pasos_operacion++]=“ATE0”; //Desactivar el eco antes de mandar la clave respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“FAIL”; //En el firmware original era “Error” respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=“OK”; comando[pasos_operacion++]=“AT+CWJAP=\””+ssid+“\”,\””+clave+“\””; //SSID y clave respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“”; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=“”; comando[pasos_operacion++]=“ATE1”; //Activar el eco antes de seguir respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“”; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=“\””+ssid+“\””; comando[pasos_operacion++]=“AT+CWJAP?”; //Comprobar que se ha conectado respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“ERROR”; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=ip.substring(0,ip.lastIndexOf(‘.’)+1); comando[pasos_operacion++]=“AT+CIFSR”; //Consultar la dirección IP respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“ERROR”; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=“AT+CIPMUX=0\r\r\n\r\nOK”; comando[pasos_operacion++]=“AT+CIPMUX=0”; //Conenexión simple } void ESP8266::http ( byte tipo_consulta_http, String direccion_servidor, unsigned int puerto, String nombre_servidor, String agente, String pagina, String texto_consulta, String respuesta_ko, String respuesta_ok ) { String consulta=“”; estado_orden=ORDEN_OK; pasos_operacion=0; paso_operacion=255; //Para poder incrementar al principio del proceso y que empiece en cero consultando_http=true; reiniciar_buffer(); indicador_operacion_terminada=&consultando_http; *indicador_operacion_terminada=false; switch(tipo_consulta_http) { case HTTP_GET: consulta+=“GET”; if(texto_consulta!=“”) { pagina+=“?”+texto_consulta; } break; case HTTP_POST: consulta+=“POST”; break; } consulta+=” /”+pagina+” HTTP/1.1″+“\r\n”; consulta+=“User-Agent: “+agente+“\r\n”; consulta+=“Host: “+nombre_servidor+“\r\n”; if(tipo_consulta_http==HTTP_POST) { consulta+=“Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n”; consulta+=“Content-Length: “+String(texto_consulta.length(),DEC)+“\r\n”; consulta+=“\r\n”; consulta+=texto_consulta; } consulta+=“\r\n”; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“ERROR”; //en el firmware anterior era “Error” respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=“OK”; //en el firmware anterior era “Linked” comando[pasos_operacion++]=“AT+CIPSTART=\”TCP\”,\””+direccion_servidor+“\”,”+String(puerto,DEC); respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=“Error”; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=“>”; comando[pasos_operacion++]=“AT+CIPSEND=”+String(consulta.length(),DEC); respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=respuesta_ko; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=respuesta_ok; //respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=”CLOSED”; //en el firmware anterior era “Unlink” comando[pasos_operacion++]=consulta; /* respuesta[pasos_operacion][ORDEN_KO]=””; respuesta[pasos_operacion][ORDEN_OK]=”OK”; comando[pasos_operacion++]=”AT+CIPCLOSE”; */ } void ESP8266::enviar() { if(!*indicador_operacion_terminada) { switch(estado_orden) { case ORDEN_OK: paso_operacion++; if(paso_operacion<pasos_operacion) { enviar_comando ( comando[paso_operacion], respuesta[paso_operacion][ORDEN_KO], respuesta[paso_operacion][ORDEN_OK] ); } else { *indicador_operacion_terminada=true; } break; case ORDEN_KO: paso_operacion—; estado_orden=ORDEN_OK; delay(ESPERA_REINTENTO); break; /* case ORDEN_RECIBIENDO: break; case ORDEN_ACTIVA: break; */ } } } //integrar en enviar void ESP8266::enviar_comando(String comando,String respuesta_ko,String respuesta_ok) { /* //Monitorizar las ordenes que se envian if(mostrar_salida) { CONSOLA.print(“\n”); CONSOLA.print(“(“+String(millis(),DEC)+”)”); //CONSOLA.print(“\n”); CONSOLA.print(String(paso_operacion+1,DEC)+”/”+String(pasos_operacion,DEC)+”> “); CONSOLA.print(comando); CONSOLA.print(” [“+respuesta_ko+”|”+respuesta_ok+”]”); CONSOLA.print(“\n”); } */ MODULO_WIFI.println(comando); mensaje_buscado[ORDEN_KO]=respuesta_ko; mensaje_buscado[ORDEN_OK]=respuesta_ok; if(respuesta_ok==“”) { estado_orden=ORDEN_OK; delay(ESPERA_ORDEN); } else { estado_orden=ORDEN_ACTIVA; reiniciar_busqueda_mensaje(); } } void ESP8266::reiniciar_buffer() { puntero_buffer=0; buffer_activo=false; longitud_ipd=0; } void ESP8266::reiniciar_busqueda_mensaje() { byte contador; buscando_mensaje=true; //estados=sizeof(mensaje_buscado)/sizeof(String); //Es posible generalizar calculando los estados for(contador=0;contador<ESTADOS_COMUNICACION;contador++) { puntero_mensaje[contador]=0; longitud_mensaje[contador]=mensaje_buscado[contador].length(); } } void ESP8266::recibir() { char lectura; while(MODULO_WIFI.available()>0) { lectura=MODULO_WIFI.read(); if(mostrar_salida) { CONSOLA.print(lectura); } if(buffer_activo) { if(longitud_ipd==0&&lectura==CODIGO_FIN_RECEPCION) { ESP8266_buffer[puntero_buffer]=0; longitud_ipd=atoi(ESP8266_buffer); puntero_buffer=0; } else { ESP8266_buffer[puntero_buffer++]=lectura; } } if(estado_orden==ORDEN_ACTIVA||estado_orden==ORDEN_RECIBIENDO) { estado_orden=buscar_mensaje(lectura,mensaje_buscado); if(estado_orden==ORDEN_RECIBIENDO) { buffer_activo=true; estado_orden=ORDEN_ACTIVA; buscando_mensaje=true; } } } } byte ESP8266::buscar_mensaje(char lectura,String *mensaje) { byte contador; byte numero_de_estado=0; while(numero_de_estado<ESTADOS_COMUNICACION–buffer_activo&&buscando_mensaje) { if(longitud_mensaje[numero_de_estado]) { if(lectura==mensaje[numero_de_estado].charAt(puntero_mensaje[numero_de_estado])) { puntero_mensaje[numero_de_estado]++; if(puntero_mensaje[numero_de_estado]==longitud_mensaje[numero_de_estado]) { buscando_mensaje=false; for(contador=0;contador<ESTADOS_COMUNICACION–buffer_activo;contador++) { puntero_mensaje[contador]=0; } } } else { puntero_mensaje[numero_de_estado]=0; } } numero_de_estado=numero_de_estado+buscando_mensaje; } if(buscando_mensaje) { return ORDEN_ACTIVA; } else { return numero_de_estado; } } char *ESP8266::leer_buffer() { reiniciar_buffer(); return ESP8266_buffer; } byte ESP8266::longitud_buffer() { return longitud_ipd; } boolean ESP8266::conectado() { return ESP8266_conectado; } boolean ESP8266::desconectado() { return ESP8266_conectado; } boolean ESP8266::consulta_ok() { return estado_orden==ORDEN_OK; } boolean ESP8266::operacion_terminada() { return *indicador_operacion_terminada; } |
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O exemplo abaixo utiliza a biblioteca de consultas HTTP com o módulo WiFi ESP8266 para enviar dados ao servidor (uma porcentagem obtida na leitura de uma entrada analógica) a cada determinado intervalo de tempo. Como não espera receber nenhuma resposta, não utiliza o buffer e é suficiente para que a operação seja concluída corretamente. Este sistema é o que utilizo em meu projeto de dispositivo de gerenciamento de sono para armazenar os resultados das leituras dos sensores no servidor.
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O exemplo a seguir usa uma consulta HTTP GET para consultar a hora do servidor e sincronizá-la com a hora do dispositivo microcontrolado adicionando o tempo de resposta estimado; Na verdade, ele adiciona mais 4 a 6 segundos para garantir que a hora do dispositivo seja maior que a hora do servidor e para verificar facilmente se a hora do relógio em tempo real que faz parte do dispositivo está correta ou foi perdida devido ao download .bateria.
Depois de muitos testes verifiquei que este sistema de Sincronização de tempo com módulo WiFi ESP8266 É preciso o suficiente para minhas necessidades; na pior das hipóteses, com um erro inferior a 10 segundos, o que é um tanto irrelevante no meu caso.
Como pode ser visto no código, é necessário primeiro consultar o comprimento do buffer, pois a leitura o reinicia para que fique disponível para armazenar novos dados.
Uma vez lido o conteúdo do buffer, neste exemplo ele é processado para obter a hora. Primeiro, o texto entre chaves é selecionado (o servidor responde usando o comando PHP ) transforma-o em um “objeto de tempo” e obtém dele a data e a hora em formato humano.
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O programa de exemplo a seguir, inspirado na consulta de um usuário, é usado para encontrar o endereço IP público usando o serviço Verificar IP AWS (Amazon Web Services) a cada cinco minutos.
Tal como nos exemplos anteriores, são feitas uma série de suposições que deverão ser alteradas dependendo da configuração de rede utilizada (192.168.1.X, no exemplo), do SSID e da chave WiFi... A forma de encontrar o O endereço IP não é muito elegante, assume que é a última linha da resposta à solicitação HTTP GET embora possa haver uma API para fazê-lo de uma forma mais ortodoxa.
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você pode baixe a biblioteca ESP8266 para consultas HTTP com Arduino Uno (sem console) e daqui você pode baixe a biblioteca de consulta HTTP ESP8266 para Arduino que utiliza um console, ou seja, precisa implementar uma porta serial por software ou usar como hardware, por exemplo, uma placa-mãe Arduino Mega o Arduino Leonardo.
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