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Arduino 网络通信

2016-12-26 16:47:22 更新

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。

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。

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：

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。

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