小鰻的Android學習筆記: [智能家居]用Arduino官方WiFi Shield的控制LED開關(使用Mac環境)

文章攢寫時間︰2015/06/02 14:03

一、前言

繼前一篇更新完WiFi Shield的韌體(firmware v1.1.0)後，
我們也因此進入一個天馬行空的世界。
能利用這塊板子做些什麼事呢？

嗯⋯就從微智能家居「控制LED的開關」開始吧~

二、文章開始

步驟1 準備需要的環境

這個專案需要使用到以下的玩具

可連線上網的無線路由器AP
Arduino UNO
WiFi Shield
330Ω電阻(橙橙棕) x1
LED燈泡 x1
跳線 x2

麵包板示意圖

實際連接的樣子

步驟2 下載需要的函式庫Webduino

這個專案需要使用到支援WiFi Shield的Webduino函式庫，
我有針對Webduino Library稍做修改以支援WiFi Shield。

請至GitHub下載並放在
你的Arduino目錄\libraries底下

不熟悉Git的人，
可以到此下載zip壓縮包。

步驟3 複製程式碼並引用需要的函式庫

開啟一個全新的Arduino專案，
將下方程式碼全數貼上。

char ssid[] = "換成你的WiFi無線網路名稱";
char pass[] = "換成你的WiFi無線網路密碼";

int status = WL_IDLE_STATUS;
WebServer webserver("", 80);

P(homePage) =
  "<!doctype html>"
  "<html>Arduino微網站</title>"
  "</head><body>"
  "這是微網站首頁。"
  "</body></html>";

P(lightPage) =
  "<!doctype html>"
  "<html>Arduino微網站</title>"
  "</head><body>"
  "這是燈泡控制專頁。"
  "</body></html>";

P(Get_head) = "<h1>收到了GET</h1>";
P(Post_head) = "<h1>收到了POST</h1>";
P(Unknown_head) = "<h1>UNKNOWN request</h1>";

const byte LED_PIN = 9;//LED燈泡插在PIN腳9

/**預設的指令是印岀homePage的文案*/
void defaultCmd(WebServer &server, WebServer::ConnectionType type, char *url_tail, bool tail_complete)
{
  server.httpSuccess();
  Serial.println("httpSuccess");
  if (type != WebServer::HEAD)
  {
    server.printP(homePage);
  }
}

/**當收到燈泡控制的指令時*/
void lightCmd(WebServer &server, WebServer::ConnectionType type, char *url_tail, bool tail_complete)
{
  server.httpSuccess();
  Serial.println("httpSuccess");
  if (type != WebServer::HEAD)
  {
    //檢查是傳來的是GET或是POST
    switch (type)
    {
      case WebServer::GET:
        server.printP(Get_head);
        server.println(" ");
        break;
      case WebServer::POST:
        server.printP(Post_head);
        server.println(" ");
        parsePost(server);
        break;
      default:
        server.printP(Unknown_head);
    }
    server.printP(lightPage);
  }
}

/**解析傳來的POST指令*/
void parsePost(WebServer &server) {
  Serial.println("parsePost");

  char key[16];
  char value[16];
  while (server.readPOSTparam(key, 16, value, 16)) {

    //比對字元使用的是strcmp，當回傳值為0時代表字元符合
    if (strcmp(key, "light") == 0) { 
      server.print("燈光已經");
      if (strcmp(value, "on") == 0) {
        digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
        server.print("打開。");
      } else {
        digitalWrite(LED_PIN, LOW);
        server.print("關閉。");
      }
    }
  }
}

void setup() {
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);//初始化LED燈
  
  Serial.begin(9600);//初始化序列埠至9600

  while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for Leonardo only
  }

  // check for the presence of the shield:
  if (WiFi.status() == WL_NO_SHIELD) {
    Serial.println("WiFi shield not present");
    // don't continue:
    while (true);
  }

  // attempt to connect to Wifi network:
  while ( status != WL_CONNECTED) {
    Serial.print("Attempting to connect to SSID: ");
    Serial.println(ssid);
    // Connect to WPA/WPA2 network. Change this line if using open or WEP network:
    status = WiFi.begin(ssid, pass);

    // wait 5 seconds for connection:
    delay(5000);
  }

  // 設定當外部連線連入Arduino時，相對應的處理函式
  webserver.setDefaultCommand(&defaultCmd);   // 處理「首頁」的請求
  webserver.addCommand("light.html", &lightCmd);  // 處理「燈泡控制頁」的請求
  webserver.begin();

  // you're connected now, so print out the status:
  printWifiStatus();
}

void loop() {
  webserver.processConnection();
}

/**印岀連線的WiFi狀態*/
void printWifiStatus() {
  // print the SSID of the network you're attached to:
  Serial.print("SSID: ");
  Serial.println(WiFi.SSID());

  // print your WiFi shield's IP address:
  IPAddress ip = WiFi.localIP();
  Serial.print("IP Address: ");
  Serial.println(ip);

  // print the received signal strength:
  long rssi = WiFi.RSSI();
  Serial.print("signal strength (RSSI):");
  Serial.print(rssi);
  Serial.println(" dBm");
}

步驟4 引用函式庫

這個專案需要用到WiFi、SPI和上面所述的Webduino共三個函式庫，
請在Arduino IDE工具列中使用[草稿碼]→[include Library]來引用。

※剛才下載到libraries目錄底下的Webduino岀現在Contributed libraries裡了(見下圖)

步驟5 編譯並啟動

引用完所需要的函式庫以後，
就可以驗證並上傳程式至Arduino UNO裡了。
啟動序列埠監控視窗(Shift + Command + M)，
等待連線的ip位址陸出。

步驟6 使用CocoaRestClient對WiFi Shield發岀POST連線

因為範例裡是使用POST的方式去發岀key為light和value為on/off的參數去控制LED燈，
推薦使用CocoaRestClient這套軟體去發岀POST請求。

接著就可以等著看結果囉！

三、注意事項
Arduino官方有提到WiFi Shield的以下數位PIN腳已被使用，
串接LED燈時請不要再使用這些腳位了。

數位PIN腳4 被用來當作SD卡的Slave Select(控制訊號)了。
數位PIN腳7 被用來當作WiFi Shield和Arduino之間的握手協定(handshake)了。
數位PIN腳10 被用來當作WiFi的Slave Select(控制訊號)了。
數位PIN腳11, 12, 13被用來當作Arduino溝通的序列埠了。

所以我們只能用數位PIN腳 3, 5, 6, 8, 9來控制LED燈。

四、結論

我們透過HTTP的POST方式將參數丟給Arduino WiFi Shield，
當然我們也就可以用GET來丟參數。
但因為Webduino這套第3方函式庫對於POST有較佳的程式支援，
理所當然就使用POST來傳輸以控制LED燈的開關嚕！

在成功使用WiFi控制LED燈後，
接下來聰明的你還想玩些什麼呢？(笑)

小鰻的Android學習筆記

Tuesday, June 2, 2015

[智能家居]用Arduino官方WiFi Shield的控制LED開關(使用Mac環境)