Отправка данных с Arduino на WEB-сервер GET-запросом

Роль устройства на основе Arduino в отправке данных на веб-сервер через GET-запрос. Узнайте о принципах работы и особенностях реализации.

Здравствуйте уважаемые пользователи сайта «паяльник», сегодня мне хотелось бы поделиться своим опытом проектирования и разработки устройства под управлением Arduino, основная задача которого сбор данных с датчиков и отправка их на полноценный WEB-сервер с PHP/MySQL.

Просмотрев большое количество ресурсов по данной тематике, я так и не нашел более менее похожей статьи на данную тему, в связи с чем пришлось самому поразмыслить над некоторыми вещами. Чтобы данный труд не прошел даром, решил поделиться с вами накопленными знаниями.

Описание устройства

Вычислительным мозгом устройства является платформа Arduino UNO, для связи с сетью используется Ethernet Shield, помимо этого, я установил LCD KeyPad Shield для вывода информации о состоянии различных устройств и команд, также установил все возможные датчики и реле.

Полный список используемых компонентов:

Arduino UNO — мозг системы;
Ethernet Shield — связь с сетью;
LCD KeyPad Shield — дисплей для вывода информации;
DHT11 — датчик температуры и влажности;
Датчик движения;
Реле-модуль;
Пульт ДУ.

Вам не обязательно иметь полный список комплектующих, код написан таким образом, что его можно легко переписать под свои нужды.

Arduino UNO с Ethernet Shield для отправки данных на WEB-сервер

Клиентская часть на Arduino

Усвойте как незыблемую истину, что чудес в мире информационных технологий не бывает, и если устройство работает не так, как вы задумывали, значит, Вы где-то ошиблись.

Итак, давайте для начала разберемся, как вообще послать какой-либо запрос к Web-серверу. Если Вы думаете, что это слишком сложно, то Вы ошибаетесь. Человек так устроен, что просто не способен создавать что-то невообразимое, в чем он сам же не смог разобраться.

В нашем распоряжении имеется устройство на базе Arduino с которого необходимо отправить запрос на WEB-сервер. Инициатором обмена данными обычно выступает браузер, в нашем случае — Arduino. Web-сервер никому и никогда просто так ничего не пошлет, чтобы он что-нибудь отправил клиенту надо, чтобы клиент его об этом попросил. Простейший HTTP запрос может выглядеть, например, так:

GET https://www.php.net/ HTTP/1.0rnrn
GET — тип запроса, тип запроса может быть разным, например POST, HEAD, PUT, DELETE.
https://www.php.net/ — URI от которого мы хотим получить хоть какую-нибудь информацию.
HTTP/1.0 — тип и версия протокола, который мы будем использовать в процессе общения с сервером.
rn — конец строки, который необходимо повторить два раза.

В нашем случае запрос к серверу выглядит следующим образом:

GET /add.php?k=asREb25C&t=24.00&h=35.00 HTTP/1.1
Host: site.ru
Connection: close

Скетч программы представлен ниже:

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include «DHT.h»

//Константы
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

byte mac[] = {
0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; // Мак адрес

EthernetClient client;

//Переменные
unsigned long int timeConn = millis(); // Частота отправки данных о t/h на сервер
float h; // Значение температуры
float t; // Значение влажности
char server[] = «site.ru»;

/*—————————————————————
Необходимые настройки
—————————————————————*/
void setup()
{
//Старт
Serial.begin(9600);
Ethernet.begin(mac);
dht.begin();
}
/*—————————————————————
Основное тело программы
—————————————————————*/
void loop()
{
h = dht.readHumidity();
t = dht.readTemperature();
if (millis() — timeConn > 2000) {
sendData(t,h);
timeConn = millis();
Serial.println(«CONNECT SERVER: Send temp/hum»);
}
}
/*—————————————————————
Функция отправляет данные о температуре и влажности на
WEB сервер.
—————————————————————*/
void sendData(float t, float h) {
client.connect(server, 80);
client.print( «GET /add.php?»);
client.print(«k=»); // Специальный код, например asREb25C
client.print(«&»);
client.print(«t=»);
client.print(t);
client.print(«&»);
client.print(«h=»);
client.print(h);
client.println(» HTTP/1.1″);
client.print( «Host: » );
client.println(server);
client.println( «Connection: close» );
client.println();
client.println();
client.stop();
client.flush();
}

Как было сказано выше, в своем устройстве я использовал также и другие датчики, в связи с чем скетч моего устройства выглядит следующим образом:

/*—————————————————————
Программа: Arduino Home Server
Автор: С.С. Гранкин, https://www.factoblog.ru
—————————————————————*/

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include «DHT.h»
#include <LiquidCrystal.h>
#include <IRremote.h>

//Константы
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7 );

byte mac[] = {
0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; // Мак адрес

EthernetClient client;

//Переменные
long unsigned int lowIn; // Время, в которое был принят сигнал отсутствия движения(LOW)
boolean lockLow = true; // Флаг. false = значит движение уже обнаружено, true — уже известно, что движения нет
boolean takeLowTime; // Флаг. Сигнализирует о необходимости запомнить время начала отсутствия движения
boolean PIR = false; // Вкл./Выкл. датчик движения
unsigned long int timeConn = millis(); // Частота отправки данных о t/h на сервер
unsigned long int sendSens = millis(); // Частота отправки данных о датчиках на сервер
int h; // Значение температуры
int t; // Значение влажности
int codeLCD = 0; // Код для LCDisplay()
boolean REBOOT = true; // Перезагрузка (не менять!)
IRrecv irrecv(19); // Пин, к которому подключен приемник
decode_results results;
char server[] = «site.ru»;
byte load[8] = {
0b11111,
0b11111,
0b11111,
0b11111,
0b11111,
0b11111,
0b11111,
0b11111
};
byte gradus[8] = {
0b00110,
0b01001,
0b01001,
0b00110,
0b00000,
0b00000,
0b00000,
0b00000
};

/*—————————————————————
Вводим необходимые настройки
—————————————————————*/
void setup()
{
//Пины
pinMode(3, OUTPUT); // Подсветка LCD
pinMode(14, OUTPUT); // Реле-1
pinMode(18, INPUT); // Датчик движения

//Значения
digitalWrite(14, HIGH); // Отключаем реле-1

//Старт
Serial.begin(9600);
irrecv.enableIRIn();
Ethernet.begin(mac);
dht.begin();
lcd.begin(16, 2);
lcd.createChar(0,load);
lcd.createChar(1,gradus);
display(«Calibrating PIR»,»sensor — 10 sec.»);
digitalWrite(3, HIGH);
lcd.clear();
for(int i = 0; i < 16; i++) {
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(«Calibrating PIR»);
lcd.setCursor(i,2);
lcd.write(byte(0));
delay(1500);
}
digitalWrite(3, LOW);
//Приветствие LCD
display(«Arduino Server»,»Status: is RUN»);

}
/*—————————————————————
Основное тело программы
—————————————————————*/
void loop()
{
h = dht.readHumidity();
t = dht.readTemperature();
motion(PIR);
if (millis() — sendSens > 120000 || REBOOT==true) {
sensor(PIR, REBOOT);
sendSens = millis();
display(«CONNECT SERVER»,»Sending data»);
}
if (millis() — timeConn > 14400000 || REBOOT == true) {
sendData(t,h);
timeConn = millis();
REBOOT = false;
display(«CONNECT SERVER»,»Send temp/hum»);
}
LCDispay(codeLCD);
if (irrecv.decode(&results)) {
switch (results.value) {
case 16738455: // 1
LCDispay(0);
codeLCD = 0;
break;

case 16750695: // 2
LCDispay(1);
codeLCD = 1;
break;

case 16712445: //ОК
digitalWrite(3, HIGH);
delay(1500);
digitalWrite(3, LOW);
break;

case 16728765: //*
PIR = true;
display(«MOTION SENSOR»,»Status: ON»);
break;

case 16732845: //#
PIR = false;
lockLow = true;
digitalWrite(14, HIGH);
display(«MOTION SENSOR»,»Status: OFF»);
break;
}
irrecv.resume();
}

}
/*—————————————————————
Функция вывода информации на LCD KeyPad Shield
Принемает параметр id.
—————————————————————*/
void LCDispay(int id) {
switch(id) {
case 1:
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(«Rele-1:OFF Rele-2:ON»);
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(«Light:1950»);
break;

default:
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(«Temp:»);
lcd.setCursor(5,0);
lcd.print(t);
lcd.write(byte(1));
lcd.setCursor(9,0);
lcd.print(«Hum:»);
lcd.setCursor(13,0);
lcd.print(h);
lcd.print(«%»);
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(«Motion:»);
if (PIR == true) {
lcd.print(«ON»);
lcd.setCursor(7,2);
}
else {
lcd.print(«OFF»);
lcd.setCursor(8,2);
}
break;
}
}
/*—————————————————————
Функция отправляет данные о сотоянии датчиков, реле и тд.
на WEB сервер.
—————————————————————*/
void sensor(int p1, int rb) {
client.connect(server, 80);
client.print( «GET /add.php?»);
client.print(«k=»); // Специальный код, например asREb25C
client.print(«&»);
client.print(«p1=»);
client.print(p1);
client.print(«&»);
client.print(«rb=»);
client.print(rb);
client.print(«&»);
client.print(«ram=»);
client.print(freeRam());
client.println(» HTTP/1.1″);
client.print( «Host: » );
client.println(server);
client.println( «Connection: close» );
client.println();
client.println();
client.stop();
client.flush();
}
/*—————————————————————
Функция датчика движения (PIR-sensor)
—————————————————————*/
void motion(int PIR) {

if (PIR==true) {
if(digitalRead(18) == HIGH) {
if(lockLow) {
lockLow = false;
digitalWrite(14, LOW);
display(«MOTION DETECTED»,»RELE-1 is ON»);
Serial.println(lowIn);
Serial.println(«MOTION DETECTED RELE-1 is ON»);
}
takeLowTime = true;
}
else {
if(takeLowTime) {
lowIn = millis();
takeLowTime = false;
}
if(!lockLow && millis() — lowIn > 5000) {
lockLow = true;
digitalWrite(14, HIGH);
display(«MOTION FINISH»,»RELE-1 is OFF»);
Serial.println(lowIn);
Serial.println(«MOTION FINISH RELE-1 is OFF»);
}
}
}
}
/*—————————————————————
Функция отправляет данные о температуре и влажности на
WEB сервер.
—————————————————————*/
void sendData(float t, float h) {
client.connect(server, 80);
client.print( «GET /add.php?»);
client.print(«k=»); // Специальный код, например asREb25C
client.print(«&»);
client.print(«t=»);
client.print(t);
client.print(«&»);
client.print(«h=»);
client.print(h);
client.println(» HTTP/1.1″);
client.print( «Host: » );
client.println(server);
client.println( «Connection: close» );
client.println();
client.println();
client.stop();
client.flush();
}
/*—————————————————————
Функция вывода информации на LCD KeyPad Shild
Принемает параметр title1 — первая строка (max 16 символов),
title2 — вторая сторока.
—————————————————————*/
void display(String title1, String title2) {
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
digitalWrite(3, HIGH);
lcd.print(title1);
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(title2);
delay(1600);
digitalWrite(3, LOW);
}
/*—————————————————————
Функция выводит количество свободных байт RAM
—————————————————————*/
int freeRam () {
extern int __heap_start, *__brkval;
int v;
return (int) &v — (__brkval == 0 ? (int) &__heap_start : (int) __brkval);
}

Серверная часть

Наше устройство на базе Arduino будет посылать на сервер различные данные с разной периодичностью, сделано это для того, чтобы просто не засорять базу данных MySQL излишней информацией. Для примера установим, что данные о состоянии датчиков (датчиков движения, реле и тд) буду отправляться с периодичностью в 2 мин., а данные о температуре и влажности каждые 4 часа.

Арендовать полноценный Web сервер мы, конечно, не будем, потому что это дорого, да и попросту неразумно, обойдемся услугой хостинга. Хостинг — это не компьютер и не программа, а услуга по предоставлению вебмастеру для его сайта места на своих серверах. Требования к хостингу минимальны: php не ниже 5.3, MySQL с субд.

Код серверной части прикреплен к данной статье. Для удобства он разбит на несколько файлов:

/system/core.php — «ядро» нашего сервера, здесь прописываются данные для подключения к базе данных.

/system/functions.php — здесь содержатся различные пользовательские функции, которые нам понадобятся при работе.

/style/ — стили CSS.

.htaccess — Содержит настройки для сервера. По умолчанию выставлен часовой пояс +3 (Москва).

_sever.sql — дамп БД. Данный файл необходимо импортировать в базу данных.

Index.php — наш главный файл (страница), который будет выводить информацию о состоянии датчиков.

Add.php — данный файл будет принимать и обрабатывать данные от Arduino.

Для того, чтобы лишь наше устройство могло отправлять данные на сервер, мы в GET-запросе будем передавать специальный код (ключ), как бы подтверждая тот факт, что данные действительно передает Arduino.

Заключение

В статье я не коснулся вопроса, как обрабатывать ответ от сервера (если мы хотим управлять устройством через интернет), сделал я так потому, что наша серверная часть никак не защищена, т.е. любой желающий может зайти на сайт и посмотреть информацию о датчиках движения и т.д. В связи с этим, необходимо организовывать полноценную аунтификацию на PHP и MySQL, а это уже никак не подходит под тематику данного ресурса.

Всем, кто захочет собрать нечто подобное самостоятельно, я желаю удачи! Задавайте свои вопросы в комментариях, с радостью на них отвечу.

P.S. Живой пример: https://home.telwik.ru/

Прикрепленные файлы:

sever.zip (76 Кб)
arduino.zip (3 Кб)
example.rar (1 Кб)

Отправка данных с Arduino на WEB-сервер GET-запросом

Добавить комментарий Отменить ответ