Arduino 网络通信

德州仪器的CC3000 WiFi模块是一个小型银包,最终为你的Arduino项目带来了易用,经济实惠的WiFi功能。
它使用SPI进行通信(而不是UART),因此你可以根据需要尽可能快或尽可能慢地推送数据。它有一个合适的IRQ引脚中断系统,因此你可以有异步连接。它支持802.11b/g,open/WEP/WPA/WPA2安全,TKIP及AES。具有“BSD socket”接口的内置TCP/IP堆栈支持客户端和服务器模式下的TCP和UDP。

Arduino 网络通信

必需的组件

你将需要以下组件:

  • 1 × Arduino Uno
  • 1 × Adafruit CC3000分线板
  • 1 × 5V继电器
  • 1 × 整流二极管
  • 1 × LED
  • 1 × 220欧姆电阻
  • 1 × 面包板和一些跳线

对于这个项目,你只需要通常的Arduino IDE,Adafruit的CC3000库以及CC3000 MDNS库。我们也将使用aREST库通过WiFi向中继发送命令。

程序

按照电路图进行连接,如下图所示。

Arduino 网络通信

这个项目的硬件配置非常简单。

  • 将CC3000板的IRQ引脚连接到Arduino板的引脚3。
  • VBAT连接到引脚5,CS连接到引脚10。
  • 将SPI引脚连接到Arduino板:MOSI,MISO和CLK分别连接到引脚11,12和13。
  • Vin连接到Arduino 5V,GND连接到GND。

现在,让我们连接继电器。
将继电器放在面包板上后,你可以开始识别继电器上的两个重要部分:指示继电器的线圈部分和连接LED的开关部分。

  • 首先,将Arduino板的8号引脚连接到线圈的一个引脚。
  • 将另一个引脚连接到Arduino板的接地。

您还必须将整流二极管(阳极连接到接地引脚)放置在线圈的引脚上,以在继电器切换时保护电路。

  • 将Arduino板的+5V连接到继电器开关的公共引脚。
  • 最后,将开关的另一个引脚(通常是继电器断开时未连接的引脚)连接到与220欧姆电阻串联的LED,并将LED的另一端连接到Arduino的接地。

测试单个组件

你可以使用以下草图测试继电器:

const
int relay_pin = 8;

// Relay pin
 

void setup()
{
 
  Serial.begin(9600);

 
  pinMode(relay_pin,OUTPUT);


  }
 
void loop()
{
   // Activate relay
    
   digitalWrite(relay_pin, HIGH);

   // Wait for 1 second
   
  delay(1000);

   // Deactivate relay
    
   digitalWrite(relay_pin, LOW);

   // Wait for 1 second
   
  delay(1000);


  }

代码说明

代码是不言自明的。你只需将其上传到电路板,继电器将每秒切换状态,LED将相应地亮起和熄灭。

添加WiFi连接

现在让我们使用CC3000 WiFi芯片无线控制继电器。该项目的软件基于TCP协议。但是,对于这个项目,Arduino板将运行一个小的Web服务器,以便我们可以“监听”来自计算机的命令。我们先来看看Arduino草图,然后我们将看到如何编写服务器端代码并创建一个漂亮的界面。
首先,Arduino草图。这里的目标是连接到你的WiFi网络,创建Web服务器,检查是否有传入的TCP连接,然后相应地更改继电器的状态。

代码的重要部分

#include <Adafruit_CC3000.h>#include <SPI.h>#include <CC3000_MDNS.h>#include <Ethernet.h>#include <aREST.h>

你需要在代码中定义特定于你的配置的内容,即Wi-Fi名称和密码,以及TCP通信端口(我们在此使用了80)。

// WiFi network (change with your settings!)
   
#define WLAN_SSID "yourNetwork" // cannot be longer than 32 characters!
   
#define WLAN_PASS "yourPassword"
   
#define WLAN_SECURITY WLAN_SEC_WPA2 // This can be WLAN_SEC_UNSEC, WLAN_SEC_WEP,
 //WLAN_SEC_WPA or WLAN_SEC_WPA2  // The port to listen for incoming TCP connections
   
#define LISTEN_PORT 80

然后我们可以创建CC3000实例,服务器和aREST实例:

// Server instance
    Adafruit_CC3000_Server restServer(LISTEN_PORT);

// DNS responder instance
    MDNSResponder mdns;

// Create aREST instance
    aREST rest = aREST();

在草图的setup()部分,我们现在可以将CC3000芯片连接到网络:

cc3000.connectToAP(WLAN_SSID, WLAN_PASS, WLAN_SECURITY);

计算机将如何知道在哪里发送数据?一种方法是运行草图一次,然后获取CC3000板的IP地址,并再次修改服务器代码。但是,我们可以做得更好,这就是CC3000 MDNS库发挥作用的地方。我们将使用此库为我们的CC3000板分配一个固定名称,以便我们可以将此名称直接写入服务器代码。
这可以用下面的代码片段完成:

if (!mdns.begin("arduino", cc3000))
{
   while(1);


  }

我们还需要监听传入的连接。

restServer.begin();

接下来,我们要对将被连续执行的草图的loop()函数进行编码。我们首先要更新mDNS服务器。

mdns.update();

在Arduino板上运行的服务器将等待传入连接并处理请求。

Adafruit_CC3000_ClientRef client = restServer.available();

rest.handle(client);

现在通过WiFi测试项目非常容易。确保你使用自己的WiFi名称和密码更新草图,并将草图上传到Arduino板。打开你的Arduino IDE串口监视器,并查找电路板的IP地址。
我们假设其余的是192.168.1.103。
然后,只需进入你喜欢的网络浏览器,然后键入:
192.168.1.103/digital/8/1
你应该看到继电器自动打开。

构建继电器界面

 

我们现在将编写项目的界面。这里将有两个部分:包含界面的HTML文件和用于处理界面上点击的客户端Javascript文件。这里的界面基于aREST.js项目,这是为了方便从你的计算机控制WiFi设备。
让我们先看一下名为interface.html的HTML文件。第一部分包括导入所有界面需要的库:

<head>
<meta charset = utf-8 />
<title>Relay Control </title>
<link rel = "stylesheet" type = "text/css"
 
  href = "https://maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.3.4/css/bootstrap.min.css">
<link rel="stylesheet" type = "text/css" href = "style.css">
<script type = "text/javascript"
 
  src = "https://code.jquery.com/jquery-2.1.4.min.js">
</script>
<script type = "text/javascript"
 
  src = "https://cdn.rawgit.com/Foliotek/AjaxQ/master/ajaxq.js">
</script>
<script type = "text/javascript"
 
  src = "https://cdn.rawgit.com/marcoschwartz/aREST.js/master/aREST.js">
</script>
<script type = "text/javascript"
 
  src = "script.js">
</script>
</head>

然后,我们在界面中定义两个按钮,一个用于打开继电器,另一个用于再次关闭继电器。

<div class = 'container'>
<h1>Relay Control</h1>
<div class = 'row'>   <div class = "col-md-1">Relay</div>   <div class = "col-md-2">
 <button id = 'on' class = 'btn btn-block btn-success'>On</button>      </div>   <div class = "col-md-2">
 <button id = 'off' class = 'btn btn-block btn-danger'>On</button>      </div>   </div>
</div>

现在,我们还需要一个客户端Javascript文件来处理按钮上的点击。我们还将创建一个设备,我们将链接到Arduino设备的mDNS名称。如果你在Arduino代码中改变了这个,你也需要在这里修改它。

// Create device var device = new Device("arduino.local");

// Button
$('#on').click(function()
{
   device.
   digitalWrite(8, 1);


  });

$('#off').click(function()
{
   device.
   digitalWrite(8, 0);


  });

该项目的完整代码可以在 GitHub 存储库中找到。进入界面文件夹,只需用你喜欢的浏览器打开HTML文件。你应该会在浏览器中看到类似的内容:

Arduino 网络通信

 

尝试点击Web界面上的按钮;它应该立即改变继电器的状态。
如果你设法让它工作了,恭喜你,你刚刚构建了一个Wi-Fi控制的电灯开关。当然,通过这个项目你可以控制更多的电灯。只需确保你的继电器支持你想要控制的设备所需的电源,你就可以很好的实现了。