1 августа 2016

IoT проект: Управляемый через WEB индикатор на 8 цифр

В прошлый раз мы сделали индикатор на котором можно показывать восемь цифр. Но чтобы сказать ему какую цифру отобразить нам надо постоянно перезаливать программу через Arduino IDE, что очень неудобно.
Можно добавить в arduino-скетч код который будет слушать данные через Serial-интерфейс и сообщать ему число используя Serial Monitor.
А что если пойти дальше и сделать настоящий IoT-проект?! Пусть наш индикатор будет подключен к Интернет, а управлять им будет маленькое web-приложение, работающее в браузере.

Вам понадобится:

Собранный индикатор с нашего прошлого проекта
Любая из плат линейки Raspberry Pi
Карта microSD минимум на 2 ГБ для Raspberry Pi
Источник питания DC 5 вольт, 2 ампера
USB кабель для соединения Arduino-Raspberry
Подключаемый к USB адаптер Wi-Fi
RJ45 кабель Компьютер-Маршрутизатор
Соединительные провода

Настройка Raspberry Pi

Возьмите карту microSD и установите на нее операционную систему Raspbian.
Тут подробно расписано как готовить карту памяти.
Как только карта памяти готова, вставьте ее в Raspi, подключите Raspi к вашему домашнему маршрутизатору используя RJ45 кабель.
Теперь подключайте Raspi к источнику питания. Если карта памяти была подготовлена правильно то Raspi успешно загрузится.
Все готово для подключения к Raspi через SSH. Чтобы настроить SSH на вашем ноутбуке следуйте инструкциям:

Далее нужно выполнить базовые настройки ОС, Сети и установить программы:

web-сервер Lighttpd
интерпретатор Python3
сервер файлов ProFTP
менеджер пакетов python3-pip
через pip установить pySerial

В папку Lighttpd /var/www/html/ нужно поместить эти файлы web-приложения.
Далее все что остается это запустить Python3-код на Raspi.

Настройка Arduino

Установите Arduino IDE.
Подключите Arduino к USB порту вашего ноутбука.
Используйте этот код для прошивки микроконтроллера. Используя IDE залейте код в плату.
На индикаторе должно отображаться число 12345678.
Если вдруг отображается что-то другое или вообще не видно цифр, проверьте внимательно все проводки и соединения.

Полная сборка проекта

Отключите теперь все от питания и соберите компоненты согласно схеме:

Arduino подключите к Raspberry тем же самым USB кабелем который вы используете для соединения с ноутбуком.
Для питания Arduino и Raspi мы используем один и тот же источник питания.
Питание к Arduino подключайте через barrel jack, 5 вольт.
Питание к Raspi идет через MicroUSB разъем, 5 вольт.
Обе линии питания имеют общее соединение.
Подсоедините Raspi к маршрутизатору через сетевой кабель со штекером RJ45 либо используйте Wi-Fi адаптер подключаемый к USB.

Как это работает?

Когда вы открываете в браузере IP адрес Raspi, web-сервер выдаст страницы web-приложения которые отобразят UI для управления индикатором:
192.168.1.2↔Lighttpd↔WEB-app
На UI есть кнопка Connect, по нажатию на которую JavaScript-код установит соединение с Raspi по протоколу Web Socket.
WEB-app↔Web Socket↔Python3 code
На Raspi код на Python3 примет Web Socket соединение.
Дальше в UI есть поле для ввода числа и кнопка Send. По нажатию на нее web-приложение отправит frame на нашу Raspi. После обработки фрейма, python3-код откроет Serial соединение к Arduino и передаст по-байтам число. Дальше скетч уже просто его отобразит.

Что у нас получилось

Индикатор в действии:

Все вместе в сборе с Wi-Fi адаптером: