ESP8266:Примеры/Управление ESP8266 при помощи Android-приложения

Содержание

Введение

Модули

AT-команды

Прошивки

Примеры

Проекты

Типовые проблемы

Библиотеки

Перевод: Максим Кузьмин

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

Черновик

Управление ESP8266 при помощи Android-приложения

В этой статье рассказывается, как создать Android-приложение (при помощи веб-сервиса MIT App Inventor), позволяющее дистанционно управлять GPIO-контактами ESP8266.

Для начала взгляните на это видео:

[Видео]

Необходимые компоненты

• Один чип ESP8266
• Один программатор FTDI
• Два светодиода
• Два резистора на 220 Ом
• Одна макетная плата
• Один смартфон на Android

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

Загрузка на ESP8266 прошивки NodeMCU

Для этого руководства нам понадобится прошивка NodeMCU. О том, как загрузить ее на чип ESP8266, читайте тут.

Загрузка ESPlorer IDE

Рекомендую в данном случае воспользоваться программой EDPlorer IDE, написанной пользователем 4refr0nt. Она будет нужна для отправки команд на ESP8266. Чтобы загрузить и установить ESPlorer IDE, проделайте следующее:

1. Кликните здесь, чтобы загрузить архив с ESPlorer IDE
2. Распакуйте архив
3. Перейдите в главную папку
4. Запустите файл «ESPlorer.jar»
5. Откройте ESPlorer IDE

Схема

Схема для этого проекта очень проста. Вам нужно лишь установить последовательную коммуникацию между программатором FTDI и чипом ESP8266.

Программатор и ESP8266 нужно подключить друг к другу следующим образом:

• Контакт RX на ESP8266 – к контакту TX на программаторе
• Контакт TX – к контакту RX
• Контакт CH_PD – к контакту 3.3V
• Контакт VCC – к контакту 3.3V
• Контакт GND – к контакту GND

Загрузка кода

Теперь давайте при помощи ESPlorer IDE загрузим на ESP8266 файл Lua:

1. Подключите к компьютеру программатор FTDI
2. Выберите порт программатора FTDI (в моем случае это «COM8»)
3. Нажмите кнопку «Open/Close»
4. Выберите вкладку «NodeMCU+MicroPython»
5. Создайте новый файл под названием «init.lua»
6. Нажмите кнопку «Save to ESP»

Все элементы программы, необходимые для этих действий, подсвечены на картинке ниже красным цветом:

Код

При помощи ESPlorer IDE загрузите на ESP8266 код, показанный ниже. Ваш файл должен называться «ini.lua».

Обратите внимание на 5-ую строчку – она содержит данные о WiFi-сети. Вставьте туда данные, соответствующие вашей WiFi-сети.

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

wifi.setmode(wifi.STATION)
wifi.sta.config("YOUR_NETWORK_NAME","YOUR_NETWORK_PASSWORD")
print(wifi.sta.getip())
led1 = 3
led2 = 4
gpio.mode(led1, gpio.OUTPUT)
gpio.mode(led2, gpio.OUTPUT)
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
        
        if(_GET.pin == "ON1")then
              gpio.write(led1, gpio.HIGH);
        elseif(_GET.pin == "OFF1")then
              gpio.write(led1, gpio.LOW);
        elseif(_GET.pin == "ON2")then
              gpio.write(led2, gpio.HIGH);
        elseif(_GET.pin == "OFF2")then
              gpio.write(led2, gpio.LOW);
        end
        client:send(buf);
        client:close();
        collectgarbage();
    end)
end)

Схема

Теперь воспользуйтесь схемой ниже, чтобы создать цепь для управления двумя светодиодами:

IP-адрес ESP8266

Перезапустившись, ESP8266 напечатает в мониторе порта свой IP-адрес. Запишите или запомните его – он вам еще пригодится.

В моем случае это «192.168.1.95». Если у вас возникла на этом этапе какая-то проблема, поищите ее решение в этой статье.

Создание Android-приложения в MIT App Inventor

MIT App Inventor – это веб-сервис, позволяющий при помощи метода «drag-n-drop» создавать простые, но полностью рабочие приложения для операционной системы Android.

Для начала давайте загрузим в MIT App Inventor уже готовый проект под названием «ESP8266 Controller»:

1. Кликните здесь, чтобы скачать ZIP-архив, содержащий файл формата «*.aia».
2. Распакуйте архив
3. Откройте сайт MIT App Inventor
4. Кликните на кнопку Create Apps в правом верхнем углу
5. Кликните по кнопке Projects и выберите пункт Import project (.aia) from my computer...
6. Выберите файл «ESP8266_Controller.aia» из скачанного ZIP-архива и нажмите OK

Импортировав файл «ESP8266_Controller.aia», вы сможете редактировать приложение, а также смотреть, как это приложение устроено.

Секция Designer

Это секция, где редактируется внешний вид приложения. Поэкспериментируйте. Попробуйте поменять текст, цвета, добавить новые кнопки и т.д. Поиграйтесь с разными функциями.

Секция Blocks

Это секция отвечает за логику вашего приложения. В ней вы задаете, какие функции выполняют те или иные кнопки.

Закончив редактировать приложение, кликните по кнопке Build > App (save .apk to my computer). Затем загрузите полученный APK-файл на Android и установите его (подробнее об установке читайте в разделе ниже).

Но лично я рекомендую сначала загрузить исходную версию приложения, чтобы убедиться, что все работает как надо. Поиграться с модифицированной версией приложения можно и позже.

Установка приложения

1. Кликните здесь, чтобы скачать ZIP-архив с APK-файлом
2. Распакуйте архив
3. Переместите APK-файл на Android-телефон
4. Запустите APK-файл, чтобы установить приложение

Вот так приложение «ESP8266 Controller» будет выглядеть, когда вы его откроете:

Настройка приложения выполняется очень просто. Кликните по кнопке «SET IP Address» (она находится внизу) и впишите свой IP-адрес (напомню, в моем случае это «192.168.1.95»).

Все готово!

Теперь вы можете управлять GPIO-контактами ESP8266, переключаясь в приложении между состояниями LOW и HIGH. Посмотреть на то, как этот проект работает вживую, можно в самом начале статьи.