Содержание статьи
Содержание

Главная / Arduino для начинающих / Ethernet Shield и Arduino – основы

Ethernet Shield и Arduino – основы

Ethernet Shield дает вам возможность подключать Arduino к интернету. Этот шилд расширяет возможности Arduino и позволяет отсылать и принимать данные из любой точки мира, где есть интернет. Например, можно удаленно управлять вашим роботом с веб-сайта или реализовать какой-то сигнал, когда приходит новое сообщение в ваш твиттер. Ethernet Shield открывает перед вами бесконечное количество новых возможностей.

Установка Ethernet шилда

Устанавливается все предельно просто. Как и любой другой шилд, Ethernet Shild просто садится коннекторами на Arduino сверху.

Обратите внимание, что некоторые шилды могут быть несовместимы с более ранними версиями Arduino. Так что рекомендуется использовать именно платы Arduino версии Rev 3.

Установка Ethernet шилда на Arduino

Технические характеристики Ethernet шилда

Ethernet Shield основан на чипе W51000, который имеет внутренний буфер на 16К. Скорость подключения достигает 10/100Мб. Это не самое быстрое соединение, но этого вполне достаточно, поверьте.

Ethernet shield на Arduino

Шилд работает с использованием библиотеки Arduino Ethernet library, которая по умолчанию интегрирована в оболочку Arduino IDE.

На Ethernet шилде есть слод для установки micro SD карты, с помощью которой можно хранить большие массивы информации и загружать веб-сайты непосредственно с Arduino. Не забудьте, что в этом случае надо использовать дополнительную библиотеку. Более детально про: использование SD карты.

Кроме того, можно запитывать Arduino с помощью Ethernet соединения. Для этого надо использовать Power over Ethernet (PoE) модуль, место для установки есть на Ethernet шилде.

Сводный список технических характеристик Ethernet шилда:

Первые шаги

Подключите Arduino к персональному компьютеру с помощью USB кабеля, а Ethernet Shield к вашему роутеру (или непосредственно вашему интернет-кабелю).

Подключение Ethernet шилда к сети

После этого откройте Arduino IDE. В версиях Arduino IDE после 1.0 есть встроенная поддержка DHCP и нет необходимости в ручной настройке IP адреса.

Для того, чтобы определить какой IP адрес присвоен вашей плате, откройте скетч DhcpAddressPrinter. Найти его можно в меню:

File --> Examples --> Ethernet --> DhcpAddressPrinter

После открытия скорее всего придется сменить мак-адрес. На более новых официальных версиях Ethernet шилда, адрес указан на стикере, прикрепленном к шилду. Если стикера нет, можно просто сгенерировать новый уникальный мак-адрес. Если вы используете одновременно несколько шилдов, мак-адреса для каждого з них должны быть уникальными.

После настройки мак-адреса, можно загружать скетч на плату Arduino и открывать серийный монитор. В результате должен отобразится используемый IP адрес.

Сервер

Необходимые детали для Ethernet шилда в качестве сервера и клиента

Можно использовать Arduino Ethernet shield в качестве веб-сервера для загрузки HTML страницы или функции. Можно отслеживать (парсить) запросы, которые отсылаются клиентом через веб-браузер. В следующих двух примерах показано как использовать наш "пирог" для обслуживания HTML страниц и парсинга URL строк.

Важно помнить: надо внести IP адрес вашей платы Arduino, чтобы приведенные ниже примеры корректно отрабатывали.

Приведенный ниже код изменяет содержимое веб страницы при нажатии кнопки:

/*

Web Server с использованием Ethernet шилда - пример

Простой пример веб-сервера, который изменяет страницу после нажатия кнопки.

Схема подключения

* Ethernet shield подключен к пинам 10, 11, 12, 13

* кнопка подключается между пинами D2 and 5V

* резистор на 10 КОм подключается между пином D2 и землей

*/

#include

#include

// ниже необходимо ввести MAC адрес и IP адрес вашего контроллера.

// IP адрес будет зависеть от вашей локальной сети:

byte mac[] = { 0x00, 0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDA, 0x02 };

IPAddress ip(191,11,1,1); //<<< ВЕДИТЕ ВАШ IP АДРЕС В ЭТОЙ СТРОКЕ!!!

// Инициализация библиотеки Ethernet server

// с указанием IP адреса и порта, который вы хотите использовать

// (порт 80 является портом по умолчанию для HTTP):

EthernetServer server(80);

int buttonPress = 1;

void setup()

{

pinMode(2, INPUT);

// запускаем Ethernet подключение и сервер:

Ethernet.begin(mac, ip);

server.begin();

}

void loop()

{

buttonPress = digitalRead(2);

// отслеживаем входящего клиента

EthernetClient client = server.available();

if (client) {

// запрос http заканчивается пустой строкой

boolean currentLineIsBlank = true;

while (client.connected()) {

if (client.available()) {

char c = client.read();

// если вы добрались до конца строки (получили символ для новой строки)

// и строка пустая, http запрос заканчивается.

// Соответственно, вы отсылаете ответ:

if (c == '\n' && currentLineIsBlank) {

// отсылаем стандартный http ответ

client.println("HTTP/1.1 200 OK");

client.println("Content-Type: text/html");

client.println();

// обслуживает другую версию веб-сайта в зависимости от состояния кнопки (нажата или нет),

// которая подключена к пину 2

if (buttonPress == 1) {

client.println("LIGHT!");

}

else if (buttonPress == 0){

client.println("DARK!");

}

break;

}

if (c == '\n') {

// начинаем с новой строки

currentLineIsBlank = true;

}

else if (c != '\r') {

// если получен символ на данной строке

currentLineIsBlank = false;

}

}

}

// даем браузеру время для получения данных

delay(1);

// закрываем соединение:

client.stop();

}

}

Для того, чтобы скетч работал, подключите кнопку между пинами D2 и 5V. Резистор на 10 КОм между землей и пином D2.. После этого укажите IP адрес вашей Arduino в браузере. Должна загрузится страница с черным фоном. Нажмите и удерживайте кнопку, после этого перезагрузите страницу браузера. После этого страница должна загрузится с белым фоном.

Ethernet шилд в качестве сервера и кнопка

Код, который приведен ниже, включает светодиод в зависимости от URL адреса, который отсылается на Arduino:

/*

Web Server - пример

Дает возможность включать и выключать светодиод при вводе разных URL адресов в браузере

Для того, чтобы включить:

http://ВАШ_IP_АДРЕС/$1

Для того, чтобы выключить:

http://ВАШ_IP_АДРЕС/$2

Схема подключения:

* Ethernet shield подключается к пинам 10, 11, 12, 13

* Подключите светодиод к пину D2, а вторую ногу к земле через резистор 220 Ом

*/

#include

#include

boolean incoming = 0;

// ниже необходимо ввести MAC адрес и IP адрес вашего контроллера.

// IP адрес будет зависеть от вашей локальной сети:

byte mac[] = { 0x00, 0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDA, 0x02 };

IPAddress ip(191,11,1,1); //<<< ВВЕДИТЕ ВАШ IP АДРЕС В ЭТОЙ СТРОКЕ!!!

// Инициализация библиотеки Ethernet server library

// с использованием IP адреса и порта, который вы указали

// (по умолчанию HTTP порт устанавливается на 80):

EthernetServer server(80);

void setup()

{

pinMode(2, OUTPUT);

// запуск Ethernet подключения и сервера:

Ethernet.begin(mac, ip);

server.begin();

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

// получаем данные от клиента:

EthernetClient client = server.available();

if (client) {

// HHTP запрос оканчивается пустой строкой

boolean currentLineIsBlank = true;

while (client.connected()) {

if (client.available()) {

char c = client.read();

// если вы дошли до конца строки и следующая строка пустая,

// http запрос заканчивается и можно вывести ответ

//считывает строку URL от $ до первого пробела

if(incoming && c == ' '){

incoming = 0;

}

if(c == '$'){

incoming = 1;

}

// проверка строки URL. В ней присутствует $1 или $2

if(incoming == 1){

Serial.println(c);

if(c == '1'){

Serial.println("ON");

digitalWrite(2, HIGH);

}

if(c == '2'){

Serial.println("OFF");

digitalWrite(2, LOW);

}

}

if (c == '\n') {

// начинаем новую строку

currentLineIsBlank = true;

}

else if (c != '\r') {

// получаем символ на текущей строке

currentLineIsBlank = false;

}

}

}

// даем веб-браузеру время для получения данных

delay(1);

// закрываем соединение:

client.stop();

}

Для корректной работы приведенного примера, подключите позитивную ногу светодиода к пину D2, а негативную к земле через резистор 220 Ом.

Ethernet шилд в качестве сервера и светодиод

Для того, чтобы включить светодиод, введите в строку браузера:

http://[ВАШ_IP_АДРЕС]/$1

Для того, чтобы выключить светодиод, введите в строку браузера:

http://[ВАШ_IP_АДРЕС]/$2

Обратите внимание: Надо заменить строку [ВАШ_IP_АДРЕС] вашим IP адресом.

Клиент

Можно использовать Ethernet Shield для отрабатывания на стороне клиента. Другими словами, Arduino с шилдом используются для считывания информации с веб-сайта по принципу веб-браузера.

На веб-сайтах большое количество текста. Причем текст может быть как видимым так и невидимым. Так что программирование на стороне клиента превращается в интересную задачу. Считывание информации с веб-сайта сводится к парсингу большого количества строк.

На данный момент в сети валяется куча примеров для считывания сообщений и Твиттера. В нашем случае стандартный пример будет несколько модифицирован. В результате мы сможем включить светодиод при считывании определенного сообщения.

Для работы вам надо подключить позитивную ногу светодиода к пину D2, а негативную - к земле через резистор на 220 Ом.

Не забудьте ввести ваш индивидуальный IP адрес в код ниже или скетч не отработает.

Скетч приведен ниже:

/*

Twitter клиент

Эта программа дает возможность подключится к Twitter с использованием Ethernet шилда. Мы парсим XML

И ищем тут_ваш_твит

Можно использовать Ethernet шилд от Arduino, от компании Adafruit, да и большинство китайских тоже подойдут, так как на них установлен модуль Wiznet Ethernet.

В примере используются процедуры DHCP в библиотеке Ethernet library, которая входит в состав Arduino IDE начиная с версии 1.0 beta 1

В примере используется библиотека String library, которая входит в состав Arduino IDE с версии 0019.

Схема подключения:

* Ethernet шилд подключается через пины 10, 11, 12, 13

*/

#include

#include

// ниже необходимо ввести MAC адрес и IP адрес вашего контроллера.

// IP адрес будет зависеть от вашей локальной сети:

byte mac[] = {

0x00, 0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDE, 0x01 };

IPAddress ip(191,11,1,1); //<<< ВВЕДИТЕ ВАШ IP АДРЕС В ЭТОЙ СТРОКЕ!!!

// Инициализация библиотеки

EthernetClient client;

const int requestInterval = 60000; // задержка между запросами

char serverName[] = "api.twitter.com"; // URL твиттера

boolean requested; // сделали вы запрос после соединения

long lastAttemptTime = 0; // последний раз, когда вы подключались к серверу в миллисекундах

String currentLine = ""; // строка для хранения текста с сервера

String tweet = ""; // строка для хранения твита

boolean readingTweet = false; // если вы читаете твит в данный момент

void setup() {

pinMode(2, OUTPUT);

// резервируем место для строк:

currentLine.reserve(256);

tweet.reserve(150);

// инициализация серийного протокола:

Serial.begin(9600);

// попытка DHCP подключения:

if (!Ethernet.begin(mac)) {

// если DHCP подключение не удалось, начинаем с адреса:

Ethernet.begin(mac, ip);

}

// подключаемся к Twitter:

connectToServer();

}

void loop()

{

if (client.connected()) {

if (client.available()) {

// read incoming bytes:

char inChar = client.read();

// добавляем входящий байт в конце строки:

currentLine += inChar;

// если мы переходим на новую строку, очищаем:

if (inChar == '\n') {

currentLine = "";

}

// если текущая строка заканчивается на , за ней

// последует твит:

if ( currentLine.endsWith("")) {

// твит начинается. Очищаем строку твита:

readingTweet = true;

tweet = "";

}

// если вы на данный момент считываете байты из твита,

// добавляем их в строку tweet:

if (readingTweet) {

if (inChar != '<') {

tweet += inChar;

}

else {

// если вы пропарсили до символа "<",

// вы достигли конца твита:

readingTweet = false;

Serial.println(tweet);

if(tweet == ">Hello Cruel World"){

digitalWrite(2, HIGH);

Serial.println("LED ON!");

}

if(tweet != ">Hello Cruel World"){

digitalWrite(2, LOW);

Serial.println("LED OFF!");

}

// close the connection to the server:

client.stop();

}

}

}

}

else if (millis() - lastAttemptTime > requestInterval) {

// если вы не подключены и с момента последнего подключения прошло

// две минуты, пытаемся подключится вновь:

connectToServer();

}

}

void connectToServer() {

// пытаемся подключится и ждем миллисекунду:

Serial.println("connecting to server...");

if (client.connect(serverName, 80)) {

Serial.println("making HTTP request...");

// делаем HTTP GET запрос к twitter:

client.println("GET /1/statuses/user_timeline.xml?screen_name=RandyMcTester&count=1 HTTP/1.1");

client.println("HOST: api.twitter.com");

client.println();

}

// отмечаем время попытки этого подключения:

lastAttemptTime = millis();

}

Вероятно, вам захочется считать какие-данные, которые не имеют отношения к последнему посту в Твиттере.

Для того, чтобы считать другие посты из Твиттера, внесите следующие изменения в программу:

client.println("GET /1/statuses/user_timeline.xml?screen_name=[NEW TWITTER NAME HERE]&count=1 HTTP/1.1");

Поздравляем! Вы ознакомились с базовыми принципами работы Ethernet шилда и его возможностями. Упомянутых в статье функций более чем достаточно для покорения интернет пространства в компании с Arduino.

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!