Conrad Components 10215 Profi Lernpaket Internet of Things Course material 14 years and over Bedienungsanleitung

Internet of Things

10215-5 HB_Titelei_Layout 1 19.04.16 09:42 Seite 1

Pro

Ler npaket

Internet of Things

Verbinden Sie die reale Welt mit der digitalen Welt

D

10215-5 HB_Titelei_Layout 1 19.04.16 09:42 Seite 2

INHALT

Bevor es losgeht

.....................................................................................................................

t

4

Das IoT-WiFi-Board (NanoESP

)

............................................................................................

.

5

Bauteile im Lernpaket

...........................................................................................................

.

t

9

1 Das Mo

d

u

l

k

ennen

l

erne

n

..................................................................................................... 1

0

1.1 Grun

dl

egen

d

e AT-Befe

hle

....................................................................................... 1

0

1.2 Automatisc

h

e Konﬁ

g

uratio

n

.................................................................................

.

17

1.3 Er

k

ennun

g

eines Netzwer

ks

..................................................................................

23

2 UDP un

d

I

P

.............................................................................................................................26

2.1 Daten zwisc

h

en Boar

d

un

d

PC mit UDP austausc

h

e

n

......................................

2

8

2.2 Daten sen

d

en un

d

empfangen mit UDP

..............................................................

32

2.3 Eine LED mit UDP sc

h

a

l

ten

....................................................................................

3

4

2.4 Netzwerkschalter

.....................................................................................................

r

36

2.5 Analoger Sensor

.......................................................................................................

r

39

3 TCP-Client

..............................................................................................................................

t

4

3.1 Ein Browser

...............................................................................................................

r

4

3.2 Eine Internetuhr

.......................................................................................................

r

4

6

3.3 Temperaturanzeig

e

.................................................................................................

4

9

4 TCP-Server

.............................................................................................................................

r

5

2

4.1 TCP-Webserver

.........................................................................................................

r

5

2

4.2 Autonomer Webserver

.............................................................................................

54

4.3 Webseite mit Buttons

..............................................................................................

5

6

4.4 Einsc

h

ub: HTML-Cras

hk

urs

....................................................................................

5

8

4.5 RGB-LED über TCP steuer

n

....................................................................................

62

4.6 Lichtsensor

...............................................................................................................

r

66

4.7 GPIO-Contro

l

.............................................................................................................

69

4.8 Einsc

h

ub: Vom Internet aus auf

d

as Boar

d

zugreifen

.......................................

74

5

T

h

ingSpea

k

............................................................................................................................

7

8

5

.1 T

h

ingSpea

k

...............................................................................................................

7

8

5

.2 Twitch-Anzei

ge

.........................................................................................................

8

2

5

.3 Twitter-Alarmanla

ge

...............................................................................................

8

4

5.

4 T

a

lkB

ack

....................................................................................................................

86

5

.5 Cheerli

g

hts

................................................................................................................

89

5.6

Twitt

e

r-F

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l

de

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u

nkti

o

n

.......................................................

9

1

A Anhan

g

...................................................................................................................................

96

AT-K

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n

dos

....................................................................................................................

96

ou

t

....................................................................................................................................

98

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 310215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 3 19.04.2016 12:17:1219.04.2016 12:17:12

4

BEVOR ES LOSGEHT

Beim ersten Anschließen des IoT-WiFi-Boards (im Folgenden auch

NanoESP genannt) kann es vorkommen, dass der Computer den erforder-

lichen Treiber für den USB-to-Serial-Wandler nicht automatisch ﬁ ndet. Ist

dies der Fall, sollten Sie den Treiber von der Seite www.iot.fkainka.de/driver

herunterladen und manuell installieren. In der Arduino-Software können

Sie dann den Port und als Board Arduino Nano (Prozessor: Atmega328)

auswählen. Danach sollte der Controller voll einsatzbereit sein.

Für die Arbeit mit dem seriellen Monitor müssen Sie ebenfalls Einstel-

lungen vornehmen. Als Baudrate wird hier 19200Baud verwendet. Zum

Senden von Befehlen müssen Sie außerdem die Option CRundNL neben

dem Menü für die Baudrate auswählen.

Die richtigen Einstellungen in der Arduino-Umgebung

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5

Ich habe mit den Arduino-IDE-Versionen 1.6.5 und 1.6.6 gearbeitet. Ältere

Versionen können Probleme verursachen. Die aktuelle Arduino-IDE-Ver-

sion ﬁ nden Sie auf der Internetseite www.arduino.cc.

Bei allen Schwierigkeiten oder Problemen mit dem Board oder dem Lern-

paket können Sie jederzeit auf der Interseite www.iot.fkainka.de Hilfe ﬁ n-

den. Auf dieser Seite ﬁ nden Sie außerdem ein Forum, neue Nutzerprojek-

te und auch alle hier vorgestellten Programme in der neuesten Version.

In dem Lernpaket beﬁ ndet sich ein Steckboard, auf dem Sie den

NanoESP, wie auf dem Bild unten gezeigt, stecken können. Dadurch

bleibt der meiste Platz für Experimente, während das WLAN-Modul hin-

ten über das Steckboard hinausragt. Das Micro-USB-Kabel kann dann,

wie auf dem Bild im folgenden Abschnitt gezeigt, eingesteckt werden

und stört nur minimal. Detailliertere Aufbaubilder ﬁ nden Sie im jeweili-

gen Kapitel.

Das IoT-WiFi-Board (NanoESP)

Das Hauptelement dieses Lernpakets ist das IoT-WiFi-Board (NanoESP).

Wie man an der Platine recht gut erkennen kann, besteht das Board aus

zwei Komponenten. Bei der linken Hälfte handelt es sich um ein Ardui-

no-kompatibles Mikrocontrollersystem, das mit dem Arduino Nano ver-

gleichbar ist. Der rechte Teil ist das WLAN-Modul mit der Bezeichnung

ESP8266.

Z

u

d

i

ese

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odu

kt fin

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n

S

i

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g

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b

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Code 1

02

15-

5

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i

n

.

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 510215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 5 19.04.2016 12:17:1719.04.2016 12:17:17

6 | Bevor es losgeht

Diese beiden Komponenten kommunizieren über eine per Software

g

ene-

r

i

e

rt

e

se

ri

e

ll

e

Sc

hnitt

s

t

e

ll

e

mit

e

in

a

n

de

r

.

Das Pinlayout des Boards

A

uf dem Board

g

ibt es viele verschiedene Elemente, wie z.B. die Pins, von

denen eini

g

e eine besondere Funktion haben, oder auch die LEDs, deren

Funktionen nicht immer auf den ersten Blick ersichtlich sind. Damit Sie

n

icht den

Ü

berblick verlieren, sind im fol

g

enden Bild die wichti

g

sten

Funktionen und Bezeichnun

g

en der einzelnen Elemente auf

g

eführt.

Der NanoESP auf

dem Steckboard

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 610215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 6 19.04.2016 12:17:1719.04.2016 12:17:17

| Das IoT-WiFi-Board (NanoESP) 7

Das WLAN-Modul wird über so

g

enannte AT-Kommandos

g

esteuert. Dazu

ist der Arduino-Teil des Boards über die Pins 11 und 12 mit dem WLAN-Mo

-

dul verbunden. Eine kleine Schaltun

g

wandelt die 5-V-Pe

g

el in kompatib

-

le 3,3-V-Pe

g

el um. Die Pins 11 und 12 sollten Sie also in ei

g

enen Pro

j

ekten

ni

c

ht

be

n

u

tz

e

n

.

Weitere wichti

g

e Hardwareei

g

enschaften des Boards ﬁ nden Sie in de

r

u

nteren Tabelle kurz auf

g

elistet

.

Die wichtigsten Pins

und Bezeichnungen

des Boards

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 710215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 7 19.04.2016 12:17:1719.04.2016 12:17:17

8 | Bevor es losgeht

Technische Daten

Mi

k

rocontro

ll

er: ATme

g

a328

Flash-Speicher: 32 kB (davon 0,5 kB für den Bootloa

-

der

)

SRAM: 2 k

B

EEPROM: 1 k

B

T

aktrate: 16 MHz

I/O-Pins: 20 (davon 2 für die Kommunikation

m

it dem WLAN-Modul

)



da

v

o

n PWM

:

6



davon analo

g

e Ein

g

än

g

e: 6

USB-to-Serial-Chip: CH340G

Betriebsspannun

g

: 5

V

Empfohlene Ein

g

an

g

sspannun

g

: 7 – 12

V

Maximaler Strom pro I

/

O-Pin: 40 m

A

Belastbarkeit des 3,3-V-Aus

g

an

g

s: 50 m

A

WLAN-Modul: ESP8266

SPI-Flash 4 Mbi

t

Betriebsspannun

g

: 3,3 V

WLAN-Standards: 802.11 b

/g/n

WLAN-Modi: Wi-Fi Direct

(

P2P

)

, Soft-A

P

F

i

rmware: AT-F

i

rmware Vers

i

on

0

.

22

Sonsti

g

es: Inte

g

rierter TCP

/

IP-Stac

k

+19,5 dBm Aus

g

an

g

sleistun

g

im

8

02.11b-Modu

s

Inte

g

rierte Low-Power-32-bit-CP

U

K

o

mm

u

nik

a

ti

o

n

übe

r

U

ART

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 810215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 8 19.04.2016 12:17:1819.04.2016 12:17:18

| Das IoT-WiFi-Board (NanoESP) 9

BAUTEILE IM

LERNPAKET

Nachfol

g

end ﬁ nden Sie eine

Ü

bersicht über die im Lernpaket enthalte

-

n

e

n B

au

t

e

il

e.

1 IoT-WiFi-Board

(

NanoESP

)

1 Steckplatine

1m Schaltdraht

2 Taster

1 9-V-Clip

1 LED

(

rot

)

1 RGB-LED

(

4 Anschlussbeine

)

1 Widerstand 10 kOhm (Braun-Schwarz-Oran

g

e)

1 Widerstand 1 kOhm

(

Braun-Schwarz-Rot

)

1 Fototransistor

(

2 Anschlussbeine

)

1 NTC 10 kOh

m

1 Piezo-Lautsprecher

1 Potenziometer 10 kOhm mit rotem Drehknopf

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 910215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 9 19.04.2016 12:17:1819.04.2016 12:17:18

10

1

DAS MODUL

KENNENLERNEN

In diesem ersten Kapitel geht es um die grundsätzlichen Funktionen des

WLAN-Moduls. Das Modul wird über sogenannte AT-Kommandos gesteu-

ert. Alle hier verwendeten Beispielprogramme sowie Hilfe und weitere In-

formationen ﬁ nden Sie übrigens unter www.iot.fkainka.de

Am einfachsten ist es, Sie laden sich das komplette Zip-Verzeichnis her-

unter und kopieren den entpackten Ordner komplett in Ihren Sketchord-

ner. Dann können Sie aus der Arduino-Oberﬂ äche heraus alle Program-

me nacheinander komfortabel öffnen.

1.1 | Grundlegende AT-Befehle

Einen ersten Eindruck von der Verwendung der AT-Befehle bekommt

man am besten, indem man sie einfach ausprobiert. Deswegen werden

Sie in diesem Abschnitt einige der grundlegenden Befehle des Moduls

kennenlernen.

Öffnen Sie hierfür das Programm P01_SoftwareSerial in der Arduino-IDE.

Es handelt sich um ein sehr simples Programm, das nichts weiter tut, als

alle Daten, die über die serielle Hardwareschnittstelle des Mikrocontrol-

lers empfangen werden, über die selbst deﬁ nierte Softwareschnittstel-

le an den ESP-Controller durchzureichen. Das Ganze funktioniert auch

in umgekehrter Richtung. Wie man im Quelltext sehen kann, sind die

beiden Anschlüsse der Softwareschnittstelle die Pins 11 und 12. Diese

sollten in eigenen Projekten nicht als GPIO-Pins verwendet werden. Sie

benötigen außerdem die SoftwareSerial-Library, die bei den meisten Ar-

duino-Versionen schon vorinstalliert ist – falls nicht, sollten Sie die Li-

brary über den Manager herunterladen.

Nachdem das Programm hochgeladen wurde, können Sie den seriellen

Monitor der Arduino-Oberﬂ äche starten. Bevor es losgehen kann, müs-

sen Sie noch zwei wichtige Einstellungen am Serial Monitor vornehmen,

nämlich unten rechts in der Ecke die Baudrate auf 19200 stellen und in

der Box links daneben die Einstellung CR und NL vornehmen.

Programm-

datei:

P01_

SoftwareSerial.ino

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1010215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 10 19.04.2016 12:17:1819.04.2016 12:17:18

11

Jetzt können Sie schon eine Meldung sehen, nämlich AT und ein paar

Zeilen darunter OK. Das Kommando AT wurde vom Mikrocontroller an das

ESP-Modul gesendet und das Modul hat mit OK geantwortet. Hieran kön-

nen Sie erkennen, dass das WLAN-Modul funktioniert und einsatzbereit

ist.

1.1.1 | Basis-Befehle

Einige grundlegende Befehle des Moduls können Sie nun testen, indem

Sie einfach das Kommando eintippen und mit

[Enter] an das Modul sen-

den. Die Großschreibung des Befehls ist dabei von Bedeutung. Sie kön-

nen Ihren ersten eigenen Befehl übermitteln, indem Sie

AT

in den seriellen Monitor eintippen und [Enter] drücken. Das hochgela-

dene Programm reicht den Befehl an das ESP-Modul durch, das wieder-

um mit AT und danach OK antwortet. Der nächste Befehl, den Sie testen

können, lautet:

AT+GM

R

Mit diesem Befehl werden die aktuelle Firmware und die Versionsnum-

mer ausgegeben.

Mit dem Befehl

AT+R

ST

Terminal-Einstel-

lungen: CR und NL

und eine Baudrate

von 19200

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1110215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 11 19.04.2016 12:17:1819.04.2016 12:17:18

12 1 | Das Modul kennenlernen

1

kö

nn

e

n

S

i

e

das

M

odu

l z

u

r

üc

k

se

tz

e

n

.

S

i

e

se

h

e

n

da

nn im T

e

rmin

a

l

z

unächst ein paar unleserliche Zeichen und am Ende

r

ead

y

als Zeichen

,

d

ass

d

as Mo

d

u

l

nun

b

ereit ist. Ein weiterer Befe

hl

l

autet

:

A

TE

0

Mit ihm ist es mö

g

lich, das so

g

enannte Echo des Moduls zu deaktivieren.

Das bedeutet, dass Sie das

g

esendete Kommando nicht zurück

g

esendet

b

ekommen, sondern nur die Antwort. Wenn Sie beispielsweise

AT

senden,

T

ko

mmt ni

c

ht

e

r

s

t

AT

und dann

T

O

K

,

sondern nu

r

O

K z

u

r

üc

k

.

F

ü

r Ihr

e

r

s

t

e

n

Gehversuche ist es aber ratsam

,

das Echo mit

A

TE1

wie

d

er zu a

k

tivieren

.

Erste Versuche mit

den AT-Befehlen

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1210215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 12 19.04.2016 12:17:1819.04.2016 12:17:18

1.1 | Grundlegende AT-Befehle 13

1.1.2 | WLAN-Befehle

M

it

d

en fo

lg

en

d

en WLAN-Komman

d

os

k

önnen Sie

d

ie WLAN-Ei

g

ensc

h

af

-

ten des Moduls verändern. Bei manchen Befehlen können Sie nicht nu

r

einen Zustand festle

g

en, sondern auch den aktuellen Zustand erfra

g

en.

D

ies

g

eschieht, indem Sie direkt hinter dem Befehl ein Fra

g

ezeichen ein

-

f

ü

g

en, z.B.

AT+CWMODE

?

Als Rück

g

abewert kommt im Re

g

elfall

+

C

WM

O

DE=2

g

efol

g

t von OK. Wenn Sie

AT+

C

WM

O

DE=

?

eintippen, antwortet das Modul Ihnen mit den mö

g

lichen Parametern des

B

efehls

,

hier nämlich 1-3. Bei CWMOD

E

handelt es sich übrigens um den

E

B

efehl, mit dem Sie den WLAN-Modus festle

g

en können.

E

s

g

ibt also drei Betriebsarten, die ich im Fol

g

enden nacheinander erläu

-

t

ere

.



AT+CWMODE=2 – das Modul als Access Point (AP-Modus

)

I

m Auslieferzustand ist das Modul ein Access Point. Das bedeutet

,

dass

Sie mit einem WLAN-fähi

g

en Gerät, wie einem Smartphone oder einem PC,

eine direkte Verbindun

g

mit dem Modul aufnehmen können. Dazu suchen

Sie einfach das offene WLAN mit dem Namen NanoES

P

und verbinden sich

damit. Im Werkszustand ist kein Passwort ver

g

eben, sodass das Verbinden

kein Problem darstellt. Wenn Sie mit dem Modul verbunden sind

,

haben

Sie keine Verbindun

g

zum Internet, denn das Modul ist kein Router mit

einer ei

g

enen Verbindun

g

zum Telefonnetz. Dieser WLAN-Modus ist abe

r

dennoch sinnvoll, wenn Sie beispielsweise ein sicheres, ab

g

eschlossenes

N

etzwerk benöti

g

en. Apropos Sicherheit: Es

g

ibt auch die Mö

g

lichkeit, dem

N

etzwerk ein Passwort zuzuteilen

,

und zwar über den Befehl:

AT+

C

W

S

A

P

E

s müssen hier noch Parameter an

g

e

g

eben werden, und zwar der Rei-

henfol

g

e nach und mit Komma

g

etrennt:



der Name des Netzwerks in Anführun

g

szeichen,



das Passwort in Anführun

g

szeichen,

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1310215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 13 19.04.2016 12:17:1919.04.2016 12:17:19

14 1 | Das Modul kennenlernen

1



die Channel ID

(

beliebi

g

er Wert zwischen 1 und 13

)

,



und der Verschlüsselun

g

smodus (Wert von 0-4).

Eine mö

g

liche Einstellun

g

wäre:

A

T+CWSAP="M

y

NanoESP","M

y

Password",5,

3

Nach einer kurzen Zeit erscheint

OK

als Bestätigung. Sollte ein

K

ERROR

erscheinen, prüfen Sie noch einmal Ihre Ein

g

aben, vor allem die Anfüh-

r

un

g

szeichen. Sollte dennoch ein ERR

O

R erscheinen, prüfen Sie, ob de

r

C

WM

O

DE wirkli

c

h

2

is

t

.

Wenn alles funktioniert hat, können Sie sich mit einem WLAN-fähi

g

en

Ge

r

ä

t mit

de

m B

oa

r

d

v

e

r

b

in

de

n

.

All

e

mit

de

m M

odu

l v

e

r

bu

n

de

n

e

n

Ge

r

ä

t

e

k

önnen Sie mit IP- und MAC-Adresse über den Befehl

A

T+

C

WLIF

anzei

g

en lassen

.

Das Modul im Sta-

tionsmodus. Die IP

des verbundenen

Rechners ist mar-

kiert.

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1410215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 14 19.04.2016 12:17:1919.04.2016 12:17:19

1.1 | Grundlegende AT-Befehle 15



AT+

C

WM

O

DE=1 –

das

M

odu

l im

S

t

a

ti

o

n

s

m

odus

M

it

de

m B

e

f

e

hl

AT+

C

WM

O

DE=1

setzen Sie das Modul in den Stationsmodus. Dieser Modus ermö

g

licht es

I

hnen, eine Verbindun

g

zu Ihrem WLAN-Router aufzubauen. Dadurch ist

das Modul auch mit dem Internet verbunden und hat viel mehr Mö

g

lich

-

keiten

.

Z

u

v

o

r k

ö

nn

e

n

S

i

e

abe

r mit

de

m B

e

f

e

hl

AT+

C

WLAP

alle Netzwerke in Reichweite auﬂ isten lassen und somit überprüfen, ob

I

hr Netzwerk im Empfan

g

sradius ist. Um eine Verbindun

g

zu Ihrem Route

r

aufbauen zu können, benöti

g

en Sie den Befehl

AT+

C

W

J

AP

D

ieser hat, ähnlich wie der CWSAP-Befehl, wichti

g

e Parameter, nämlich

den Namen des WLAN-Netzwerks (auch SSID

g

enannt) und das Passwort,

beides erneut in Anführun

g

szeichen und durch ein Komma

g

etrennt. Ein

Verbindun

g

saufbau zu einem zweiten Modul, das mit den im vorheri

g

en

Abschnitt erläuterten Daten ein

g

estellt ist, sähe also so aus

:

AT+CWJAP="M

y

NanoESP","M

y

Password

"

D

er Verbindun

g

saufbau kann ein paar Sekunden dauern und sollte dann

OK

zurückgeben. Sie können übrigens die vom Router vergebene IP des

K

M

oduls mit dem Befehl

AT+

C

IF

SR

abrufen. Dies wird später wichti

g

sein, wenn Sie eine Verbindun

g

zu dem

TCP-Server des Moduls herstellen wollen. Mit dem Befehl

AT+CW

Q

AP

können Sie die Verbindun

g

zu Ihrem Router auch wieder trennen.

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1510215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 15 19.04.2016 12:17:1919.04.2016 12:17:19

16 1 | Das Modul kennenlernen

1



AT+CWMODE=3 – der duale Modus

Der dritte mö

g

liche Modus der WLAN-Einstellun

g

ist der duale Modus.

Er ermö

g

licht, wie der Name bereits vermuten lässt, das Betreiben des

Moduls sowohl im Stations- als auch im AP-Modus. Das bedeutet

,

es kön-

n

en Geräte sowohl eine direkte WLAN-Verbindun

g

mit dem Modul auf-

b

auen oder das Modul über den Router als Zwischenstation erreichen. Ein

p

raktischer Modus, z.B. wenn man ein internes Netz mit mehreren Modu-

l

en plant und dennoch ein Modul als Server dienen soll, der die Daten ins

Netz liefert. Aber dazu später mehr.

Befehlsübers

i

cht

i

m Anhan

g

und auf der Webse

i

te

Alle wichti

g

en Befehle ﬁ nden Sie übri

g

ens auch im Anhan

g

und auf

de

r

be

r

e

it

s

e

rw

ä

hnt

e

n W

ebse

it

e

www

.

i

o

t

.

fk

a

ink

a.de

.

M

a

n

c

h

e

B

e

f

e

h-

l

e, wie das Einstellen der Baudrate, wurden bewusst nicht auf

g

elis

-

t

et

,

da Sie damit das Modul unbrauchbar machen könnten

.

Das Board baut

eine Verbindung

zu einem zweiten

NanoESP auf.

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1610215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 16 19.04.2016 12:17:1919.04.2016 12:17:19

1.2 | Automatische Konﬁ guration 17

1.2 | Automatische Konﬁ guration

D

ie

g

run

dl

e

g

en

d

en Befe

hl

e

k

onnten Sie

b

ereits manue

ll

testen. In

d

ie

-

sem Kapitel soll nun die Fra

g

e

g

eklärt werden, wie diese Befehle auto

-

matisch über den Controller bedient werden können. Außerdem lernen

Sie einen weiteren Befehl kennen

,

mit dem Sie testen können

,

ob ein PC

im Netzwerk oder ein Server im Internet erreichbar ist. In diesem Beispiel

wird nämlich der Goo

g

le-Server an

g

epin

g

t. In dem Beispielpro

g

ramm

P02_Goo

g

lePin

g

werden die Vor

g

än

g

e, die Sie im ersten Beispiel manuell

ein

g

etippt haben, nun

g

rößtenteils automatisiert. Der Controller schickt

n

ac

h

e

in

a

n

de

r B

e

f

e

hl

e

a

n

das

E

S

P-M

odu

l

u

n

d

s

t

e

llt

so

u.

a.

d

i

e

V

e

r

b

in

-

d

un

g

zum WLAN her. Die verschieden lan

g

en Timeout-Zeiten

g

eben dem

M

odul

g

enü

g

end Zeit zum Antworten.

B

evor das Pro

g

ramm aber richti

g

funktionieren kann, müssen Sie Ihre

WLAN-Daten hinter #deﬁ ne SSID

u

nd #deﬁ ne PASSWORD

g

leich zu Be

g

inn

des Pro

g

ramm-Quellcodes eintra

g

en. Das Modul benöti

g

t nämlich Zu

g

an

g

zum Internet

,

um seinen letzten Befehl ausführen zu können. Mit dem Befehl

AT+PIN

G

können andere Geräte im Netzwerk an

g

epin

g

t werden. Pin

g

en bedeutet,

dass man anfra

g

t, ob ein Rechner

g

rundsätzlich erreichbar ist. Hier wird

der Goo

g

le-Server mit

A

T+PING="www.

g

oo

g

le.de" an

g

epin

g

t. Wenn eine

Antwort zurückkommt, erscheint eine Erfol

g

smeldun

g

im Serial Monito

r

und die mit D

3

beschriftete LED

,

die am Pin D1

3

d

es Boards an

g

eschlos

-

sen ist

,

wird aktiviert. Die erste Kommunikation mit dem Internet wäre

dann

g

e

g

lückt.

Das Pro

g

ram

m

Im Fol

g

enden werden wir die Funktionen des Pro

g

ramms schrittweise ana

-

lysieren. Zu Be

g

inn wird die Kommunikation mit dem Modul besprochen

.



Serielle Kommunikatio

n

Das Ganze funktioniert über die serielle Software-Schnittstelle

,

die mit

der

SoftwareSerial-Librar

y

bereit

g

estellt wird. Beim Initialisieren müssen

außerdem die verwendeten Pins an

g

e

g

eben werden, in diesem Fall die

s

11

u

n

d

12

.

00

1

#

include <SoftwareSerial.h

>

00

2

S

oftwareSerial esp8266(11, 12)

;

Programm-

datei:

P02_GooglePing.ino

Die Bezeichnung

für die Instanz der

Klasse Software-

Serial heißt ab jetzt

esp8266, genau wie

das WLAN-Modul.

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1710215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 17 19.04.2016 12:17:1919.04.2016 12:17:19

18 1 | Das Modul kennenlernen

1

Genau wie bei der normalen seriellen Schnittstelle können dann Bytes

oder

g

anze Zeilen mit den Befehlen

esp8266.print

oder

t

esp8266.println

üb

ertra

g

en wer

d

en. Beson

d

ers pra

k

tisc

h

sin

d

auc

h

d

ie Befe

hl

e esp8266

.

ﬁ nd und

e

sp8266.ﬁ ndUnti

l

,

mit denen ein ankommender Stream auf

b

estimmte Zeichenketten überprüft werden kann. Dadurch ist es recht

einfach, die passende Antwort des Moduls abzufan

g

en. Wenn allerdin

g

s

eine erwartete Zeichenkette nicht auftaucht, kann es eine

g

anze Weile

dauern, bis das Pro

g

ramm weiter

g

eht. Die Wartezeit (Timeout) wird durch

e

sp8266.setTimeout

de

ﬁ ni

e

rt

.

Mit

ﬁ

ndUntil

()

ka

nn

abe

r

auc

h

e

in

e

zw

e

i-

te Zeichenkette deﬁ nieren werden, bei der die Suchfunktion ausstei

g

t

u

nd false als Rück

g

abewert liefert. Dies machen wir uns in der Funktion

sendCom

()

z

u

n

ut

z

e:

//

-------Controll ESP-------

-

002

003 boolean sendCom(String command, char respond[]

)

004

{

005 esp8266.println(command)

;

006 if (esp8266.findUntil(respond, "ERROR")

)

007

{

008 return true

;

00

9

}

0

1

0

e

l

se

0

11

{

0

1

2

debu

g

("ESP SEND ERROR: " + command)

;

013 return false

;

014 }

015 }

Wenn Sie die Funktion aufrufen, müssen Sie also den Befehl und den

erwarteten Rück

g

abewert an die Funktion über

g

eben, z.B.

AT

und den

T

erwarteten Rückgabewert

OK

.

Ü

be

r

p

rintln

()

w

ird das Kommando über

-

tragen und schließlich gewartet, bis der erwartete Rückgabewert oder ein

ERR

O

R

e

mpfangen wird. Ist die Erwartung erfüllt, gibt die Funktion den

W

e

rt

t

r

ue

z

urück. Falls nicht, sendet das Modul über die

d

ebug

()-

Fu

nk

-

t

io

n

ei

n E

S

P

S

END ERR

O

R

u

nd das

g

esendete Kommando zurück, sodass

m

an leicht über

p

rüfen kann, welcher Befehl die Probleme verursacht.

Ni

c

ht

a

ll

e

AT

-Befehle haben einen eindeuti

g

en oder einzeili

g

en Rück

g

a-

b

ewert. Wird z.B. die IP-Adresse ab

g

efra

g

t,

g

ibt es in der Re

g

el keinen

vorher bekannten Wert. Deswe

g

en

g

ibt es eine zweite

s

endCom

()

-F

u

nk-

tion, die nur den Paramete

r

co

mm

a

n

d

b

enöti

g

t und dann den

g

esamten

Überprüfung, ob in

der Antwort ERROR

enthalten ist

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1810215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 18 19.04.2016 12:17:1919.04.2016 12:17:19

1.2 | Automatische Konﬁ guration 19

empfan

g

enen Strin

g

zurück

g

ibt. Der Strin

g

sollte aber nicht zu lan

g

sein,

de

nn

de

r B

u

ff

e

r v

o

n

So

ftw

a

r

eSe

ri

a

l

ka

nn

übe

rl

au

f

e

n

.

001

String sendCom(String command

)

00

2

{

003

es

p

8266.

p

rintln(command)

;

004

return esp8266.rea

d

String

();

00

5

}



F

e

hl

e

r

suc

h

e

Beim Entwickeln von Pro

g

rammen kommt es oft zu Fehlern und Kom

-

plikationen. Damit man überhaupt eine Chance hat,

g

ibt es zwei

d

e

b

u

g

-Fun

k

tionen,

d

ie ü

b

er einen Parameter

g

anz zu Be

g

inn

d

es Pro

-

g

ramms aktiviert oder deaktiviert werden.

#define DEBUG tru

e

Die erste Funktion bewirkt nichts weiter als eine vereinfachte Aus

g

abe

von Text über die als Standard deﬁ nierte serielle Schnittstelle. Wenn die

K

onstante

D

EBU

G

wahr ist, wird der Inhalt der Zeichenkette

M

s

g

gesen-

det.

00

1

void debug(String Msg

)

00

2

{

00

3

if

(

DEBUG

)

00

4

{

005

Serial.println(Msg)

;

00

6

}

007

}

Die zweite Funktion ist ebenfalls schnell erklärt. Wird die Funktion

serialDebu

g

auf

g

erufen,

g

eht das Pro

g

ramm in eine Dauerschleife übe

r

u

nd verhält sich von da ab wie das erste

g

etestete SoftwareSeria

l

-

P

ro

-

g

ramm. Das heißt, dass alle Daten, die über den seriellen Monitor an den

Controller

g

esendet werden, direkt an das Modul weiter

g

ereicht werden

u

n

d

a

n

de

r

s

h

e

r

u

m

.

In

e

in

e

m F

e

hl

e

rf

a

ll k

a

nn m

a

n

a

l

so

d

i

e

F

u

nkti

o

n

au

fr

u-

fen und manuell Befehle senden, um zu testen, wo der Fehler ist

.

00

1

//

---Debug Functions--

-

00

2

void serialDebug()

{

003

w

h

i

l

e

(

true

)

00

4

{

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 1910215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 19 19.04.2016 12:17:1919.04.2016 12:17:19

20 1 | Das Modul kennenlernen

1

00

5 if (es

p

8266.available()

)

006 Serial.write(esp8266.read())

;

00

7

if

(

Serial.available

())

008 esp8266.write(Serial.read())

;

009

}

0

1

0

}



Kon

ﬁ

g

uration

Um die Pro

g

ramme all

g

emein übersichtlicher zu

g

estalten, wurden die

m

eisten Einstellun

g

en ebenfalls in ei

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ene Funktionen aus

g

ela

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ert, allen

v

o

r

a

n

d

i

e

F

u

nkti

o

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e

spCon

ﬁ

g

,

in der die wichti

g

sten Parameter für das

j

eweili

g

e Pro

g

ramm

g

esetzt werden.

001

//

---Config ESP8266--

-

002

b

oo

l

ean espConfig

()

003

{

004 boolean success = true

;

005 esp8266.setTimeout(5000)

;

006 success &= sendCom("

A

T+RST", "ready")

;

007

esp8266.setTimeout(1000)

;

008

00

9

if (confi

g

Station(SSID, PASSWORD))

{

0

1

0

success &= true

;

0

11

debug("WL

A

N Connected")

;

0

12

d

e

b

ug

(

"My IP is:"

);

013 debu

g

(sendCom("AT+CIFSR"))

;

014 }

015 else

0

16 {

0

1

7

success &= false

;

018 }

0

1

9

020

success &= sendCom("

A

T+CIPMODE=0", "OK")

;

02

1

success &= sendCom("

A

T+CIPMUX=0", "OK")

;

02

2

023 return success

;

024 }

Zu Be

g

inn der Funktion wird zunächst die Variable

success

auf

tr

ue

g

esetzt, denn diese Variable wird nun mit verschiedenen Funktionen

Und-verknü

p

ft. Das bedeutet, wenn auch nur eine der Funktionen den

We

rt f

a

l

se

zurückliefert

,

wird

success

ebe

nf

a

ll

s

so

f

o

rt f

a

l

se

u

n

d

i

e

10215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 2010215-5 Lernpaket Internet of Things_02.indd 20 19.04.2016 12:17:1919.04.2016 12:17:19

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