ESP8266:Примеры/Как собрать «лампу настроения»

Содержание

Введение

Модули

AT-команды

Прошивки

Примеры

Проекты

Типовые проблемы

Библиотеки

Перевод: Максим Кузьмин

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

Черновик

Как собрать «лампу настроения»

В этой статье я расскажу, как сделать так называемую «лампу настроения» (от англ. «mood lamp»). В проекте будет задействован чип ESP8266, а также смартфон (или другое устройство с браузером), с помощью которого вы будете дистанционно менять цвет освещения.

Справочная информация

Основы программирования на Lua

Это скриптовый язык программирования, написанный на C. Разработка этого проекта началась в 1993 году силами Роберту Иерузалимски, Луиша Энрике де Фигейреду и Валдемара Келе, работавшими тогда в подразделении Tecgraf при Католическом университете Рио-де-Жанейро.

Более подробно об этом языке программирования можно почитать в «Википедии».

Прошивка NodeMCU для ESP8266 основана на Lua, поэтому если вы хотите писать собственные скрипты для ESP8266, вам важно знать основы этого языка.

Переменные

Переменные в языке Lua не делятся по типу данных, но делятся по области видимости. Это значит, что переменные в Lua могут быть глобальными или локальными.

• Глобальные переменные. Все переменные по умолчанию считаются глобальными (если в коде специально не задано, что они локальные).

pin = 3
test = "It works!"

• Локальные переменные. Если переменная задана локальной, область ее видимости будет ограничена лишь ее функцией.

local pin = 3
local test = "It works!"

• Поля таблиц. Это особый тип переменных, в которых может храниться все, за исключением «nil» (мы это затрагивать не будем).

Примечание: Lua – это язык, чувствительный к регистру. Поэтому переменная «PIN» – это не то же самое, что «Pin» или «pin».

Типы данных (типы значений)

Lua – это язык с динамической типизацией, поэтому у переменных нет типов данных. Типы данных есть только у значений. Значения могут храниться в переменных, передаваться в виде параметров и возвращаться в виде результатов.

В таблице ниже показаны типы данных для значений в языке Lua.

Тип значения	Описание
Строка (string)	Массив символов
Число (number)	Действительное (двойной точности с плавающей запятой) число
Булево значение (boolean)	Значение «true» или «false». Как правило, используется для проверки выполнения условий
Функция (function)	Функция, написанная на Lua
Неопределенное значение (nil)	В такой переменной не хранится никаких данных
Таблица (table), пользовательские данные (userdata) и поток (thread)	Эти три типа данных мы затрагивать не будем

Вот примеры некоторых из этих типов значений:

print(type("Hello world!")) –- строка
print(type(7))              -- число
print(type(true))           -- булево значение
print(type(print))          -- функция
print(type(nil))            -- неопределенное значение

Примечание: Работая с ESP8266 и прошивкой NodeMCU, вы изредка будете встречать тип данных «nil». Это будет значить лишь, что такая переменная не определена. Также, если вы хотите удалить какое-то значение в какой-то переменной, просто присвойте ей значение «nil».

Комментарии

Комментарии – это просто текст, в котором программист объясняет, как работает его код. Если какой-то фрагмент кода помечен как комментарий, то ESP-модуль проигнорирует его и не будет обрабатывать. Комментарии начинаются с двух тире («--»). Вот два типа комментариев:

• Однострочные комментарии:

print("Hello World!") –- комментарий в одну строчку

• Многострочные комментарии:

--[[
print("Hello World!") – это многострочный комментарий
--]]

Операторы

Оператор – это символ, который говорит интерпретатору выполнить определенное математическое или логическое действие. В язык Lua встроено много операторов разных типов:

• Арифметические операторы;
• Операторы сравнения;
• Логические операторы;
• Прочие операторы;

Читая таблицы и примеры ниже, представьте, что имеете дело с двумя переменными: «А», в которой хранится значение «1», и «B», в которой хранится значение «2».

A = 1
B = 2

Арифметические операторы

Оператор	Пример	Результат
+	A + B	3
-	A - B	-1
*	A * B	2
/	B / A	2
%	B % A	0
^	B^2	4
-	-A	-1

Операторы сравнения

Оператор	Пример	Результат
==	(A == B)	false
~=	(A ~= B)	true
>	(A > B)	false
<	(A < B)	true
>=	(A >= B)	false
<=	(A <= B)	true

Логические операторы

Оператор	Пример	Результат
and (и)	(A and B)	false
or (или)	(A or B)	true
not (не)	!(A and B)	true

Оператор конкатенации

Теперь представьте, что у нас две новые переменные:

a = "Hello!"
b = "World!"

Оператор	Пример	Результат
..	a..b	"Hello World!"

Циклы

Цикл позволяет выполнить блок кода несколько раз, пока выполняется заданное условие. Во фрагменте кода ниже – пока значением в переменной «boolean_value» является «true».

-- цикл while
while boolean_value
do
 -- код будет выполняться, пока в «boolean_value» будет «true»
end

-- и цикл for
for min, max, increment
do
  -- код будет выполняться, пока не будет достигнуто макс. значение
end

Операторы if… else

Операторы if... else (т.е. «если... иначе») – один из самых важных инструментов для управления программой. Они используются следующим образом:

if boolean_value then
    -- если в переменной «boolean_value» значение «true»
else 
    -- если в переменной «boolean_value» значение «false»
end

Названия этих операторов говорят сами за себя. Если выполнено условие «boolean_value=true», то программа выполнит код, идущий после «if». Но если условием является «boolean_value=false», то программа выполнит код, идущий после «else».

Функции

Функции – отличный способ организации кода. Если вы хотите сделать в программе что-либо несколько раз, вам необязательно по несколько раз прописывать этот код. Можно просто создать отдельную функцию, содержащую этот код, а затем вызывать ее, когда вам нужно.

Ниже показано, как создать новую функцию, принимающую один параметр (температуру в градусах Кельвина) и преобразующую это значение в градусы Цельсия и Фаренгейта.

function displayTemperature(kelvin)
  celsius = kelvin – 273.15
  print("Temperature in Celsius is: ", celsius)

  fahrenheit = (celsius*9/5+32)
  print("Temperature in Fahrenheit is: ", fahrenheit)
end

k = 294 –- температура в градусах Кельвина

displayTemperature(k) –- эта строчка вызывает функцию, созданную выше

Что ж, приступим!

Необходимые компоненты

• Один чип ESP8266-12E (см. на eBay)
• Одна RGB-светодиодная лента (см. на eBay)

• Один 12-вольтовый источник питания (см. на eBay)
• Одно устройство для понижения напряжения с 12 до 5 вольт. Рекомендуется использовать понижающий преобразователь (см. на eBay), но в качестве альтернативы подойдет и LM7805 с радиатором

• Три NPN-транзистора 2N2222 (или эквиваленты; см. на eBay)
• Три резистора на 1кОм (см. на eBay)
• Одна макетная плата (см. на eBay)
• Провода-перемычки (см. на eBay)
• Подходящая настольная лампа

Загрузка на ESP8266 прошивки NodeMCU

Для этого проекта мы воспользуемся прошивкой NodeMCU – ее нужно будет загрузить на ESP8266. О том, как это сделать, читайте тут.

Загрузка и установка ESPlorer IDE

ESPlorer IDE – это программа, созданная пользователем 4refr0nt и предназначенная для отправки команд на чип ESP8266. Чтобы скачать и установить ESPlorer IDE, проделайте следующее:

1. Кликните здесь, чтобы загрузить ESPlorer IDE
2. Распакуйте скачанный ZIP-архив
3. Перейдите к главной папке
4. Запустите файл «ESPlorer.jar»
5. Откройте ESPlorer IDE

Загрузка кода

Когда вы запустите ESPlorer IDE, перед вами должно появиться примерно такое окно:

Чтобы загрузить на ESP8266 файл Lua, проделайте следующее:

1. Подключите ESP8266-12E (он оснащен встроенным программатором) к компьютеру
2. Выберите порт, к которому подключен ESP8266-12E (в моем случае это «COM8»)
3. Нажмите на кнопку «Open/Close»
4. Выберите вкладку «NodeMCU+MicroPtyhon»
5. Создайте новый файл, назвав его «init.lua»
6. Нажмите кнопку «Save to ESP»

Все, что вам понадобится для этих действий, обведено на этой картинке красным цветом:

Код

Теперь при помощи ESPlorer IDE устанавливаем на ESP8266 код, показанный ниже. Ваш файл должен быть назван «init.lua».

Не забудьте вписать в этот код информацию (SSID и пароль к ней) для вашей собственной WiFi-сети.

-- Руи Сантос (Rui Santos)
-- Более подробно о проекте на: http://randomnerdtutorials.com

wifi.setmode(wifi.STATION)
wifi.sta.config("МЕСТО_ДЛЯ_SSID","МЕСТО_ДЛЯ_ПАРОЛЯ")

print(wifi.sta.getip())

function led(r, g, b)
    pwm.setduty(5, r)
    pwm.setduty(6, g)
    pwm.setduty(7, b)
end
pwm.setup(5, 1000, 1023)
pwm.setup(6, 1000, 1023)
pwm.setup(7, 1000, 1023)
pwm.start(5)
pwm.start(6)
pwm.start(7)

srv=net.createServer(net.TCP)
srv:listen(80,function(conn)
    conn:on("receive", function(client,request)
        local buf = "";
        buf = buf.."HTTP/1.1 200 OK\n\n"
        local _, _, method, path, vars = string.find(request, "([A-Z]+) (.+)?(.+) HTTP");
        if(method == nil)then
            _, _, method, path = string.find(request, "([A-Z]+) (.+) HTTP");
        end
        local _GET = {}
        if (vars ~= nil)then
            for k, v in string.gmatch(vars, "(%w+)=(%w+)&*") do
                _GET[k] = v
            end
        end
        buf = buf.."<!DOCTYPE html><html><head>";
        buf = buf.."<meta charset=\"utf-8\">";
        buf = buf.."<meta http-equiv=\"X-UA-Compatible\" content=\"IE=edge\">";
        buf = buf.."<meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-scale=1\">";
        buf = buf.."<link rel=\"stylesheet\" href=\"https://maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.3.6/css/bootstrap.min.css\">";
        buf = buf.."<script src=\"https://maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.3.6/js/bootstrap.min.js\"></script>";
        buf = buf.."<script src=\"https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/jscolor/2.0.4/jscolor.min.js\"></script>";
        buf = buf.."</head><body><div class=\"container\"><div class=\"row\"><h1>ESP Color Picker</h1>";       
        buf = buf.."<a type=\"submit\" id=\"change_color\" type=\"button\" class=\"btn btn-primary\">Change Color</a> ";
        buf = buf.."<input class=\"jscolor {onFineChange:'update(this)'}\" id=\"rgb\"></div></div>";
        buf = buf.."<script>function update(picker) {document.getElementById('rgb').innerHTML = Math.round(picker.rgb[0]) + ', ' +  Math.round(picker.rgb[1]) + ', ' + Math.round(picker.rgb[2]);";      
        buf = buf.."document.getElementById(\"change_color\").href=\"?r=\" + Math.round(picker.rgb[0]*4.0117) + \"&g=\" +  Math.round(picker.rgb[1]*4.0117) + \"&b=\" + Math.round(picker.rgb[2]*4.0117);}</script></body></html>";
        
        if(_GET.r or _GET.g or _GET.b) then
            led(_GET.r, _GET.g,_GET.b)
        end
        client:send(buf);
        client:close();
        collectgarbage();
    end)
end)

Схема

Подключите компоненты друг к другу, как показано на картинке ниже:

IP-адрес ESP8266

Перезапустившись, ESP8266 напечатает в мониторе порта IP-адрес ESP8266. Сохраните его, потому что чуть позже он вам понадобится.

В моем случае IP-адрес ESP8266 – это «192.168.1.105». Если IP-адреса нет, то решение этой проблемы, возможно, найдется в этом руководстве.

Если IP-адрес на месте, значит, все в порядке!

Открываем веб-сервер

Переходим в браузер и вводим в адресную строку IP-адрес ESP8266. Вот что вы должны увидеть:

Кликните на поле ввода. Должно открыться небольшое окошко с меню для выбора цвета. Просто проведите мышкой или пальцем, чтобы выбрать цвет, которым загорится ваша RGB-светодиодная лента:

Наконец, нажимаем на кнопку «Change Color»:

Готово! Теперь лампу настроения можно смело ставить в спальню или гостиную.