Blink проекты. Феномен Blynk и его альтернативы. Что такое ” L” светодиод
Программирование разнообразных микроконтроллеров и микрокомпьютеров, таких как Arduino, Raspberry Pi и им подобные, - одно из самых интересных и актуальных занятий. Конструирование устройств на этих платформах вышло за рамки хобби гиков и профессиональных программистов: эти платы используются для создания роботов, станков, квадрокоптеров, IoT-устройств (умный дом), серверов и даже Hi-Fi-аудиоинтерфейсов.
К сожалению, рынок микроконтроллеров сильно сегментирован. Их программирование осуществляется через различные среды и интерфейсы. Ситуацию призван спасти проект под названием Blynk.
Blynk представляет собой облачный сервис для создания графических пультов управления и подходит для широкого спектра микрокомпьютеров и микроконтроллеров. Там, где раньше для сбора информации с датчиков нужно было писать полноценный интерфейс ввода-вывода или приобретать дополнительные модули, теперь можно обойтись пятиминутной работой в Blynk.
Для создания собственного проекта с управлением через Blynk нужно совсем немного: установить приложение (доступны версии для iOS и Android) или воспользоваться веб-формой. Тут потребуется регистрация в один шаг - ввод email и пароля. Регистрация нужна ввиду того, что Blynk - облачное решение и без неё контроль над железкой может получить любой пользователь.
Желающие могут установить сервер локально . В таком случае доступ в интернет не нужен.
Работа приложения потребует определённых навыков. Сначала необходимо связать компьютер или смартфон с программируемой платой. Программа поддерживает соединение с платами посредством массы самых разных интерфейсов:
- USB (Serial),
- Adafruit CC3000 WiFi,
- Official Arduino WiFi Shield,
- Official Ethernet Shield (W5100),
- ENC28J60,
- ESP8266 (WiFi modem),
- SeeedStudio Ethernet Shield V2.0 (W5200),
- RN-XV WiFly,
- ESP8266.
Кроме настройки соединения, потребуется только правильно соединить модули будущего устройства. После этого в рабочей форме приложения нужно добавить доступные модули (виджеты), настроить необходимые адреса выводов и указать желаемые параметры (при необходимости можно написать свой код). Кстати, для создания виджета или программы используется drag’n’drop. Для управления доступна масса имитаторов управляющих устройств - переключатели, слайдеры, дисплеи, для каждого из которых можно писать свою логику. Есть отдельные формы для вывода и систематизации информации с требуемых датчиков в виде графиков.
Таким образом, платформа подойдёт как новичкам, так и более продвинутым пользователям, которые не хотят тратить время на написание приложений для управления проектами: от считывания данных с метеостанции и управления умным домом до управления роботами.
Вся информация, необходимая для начала работы, размещена на официальном сайте . Blynk - это , так что каждый может поучаствовать в создании новых функций. На данный момент использование сервиса полностью бесплатно, в дальнейшем ситуация несколько изменится - прежде всего, за счёт монетизации новых функций. Так, уже сейчас известно, что доступ к GPIO-интерфейсам будет приобретаться как встроенная покупка.
На данный момент Blynk работает со следующими платами:
- Arduino: Uno, Nano, Mini, Pro Mini, Pro Micro, Mega, YÚN (Bridge), Due;
- Raspberry Pi;
- Particle (ex Spark Core);
- ESP8266;
- TinyDuino (CC3000);
- Wicked WildFire (CC3000).
Всем привет. Это еще одна статья из разряда ESP8266 + Blynk = ♡ . Прошу не воспринимать как рекламу, а только как дань уважения разработчикам платформы Blynk и личный опыт, который может быть полезен кому то еще, кроме меня.
Начало
Идея проекта родилась несколько лет назад, когда в порыве DYI-энтузиазма на Ali был куплен датчик качества воздуха MQ-135 . По спецификации этот датчик реагирует на наличие в воздухе таких веществ как: NH3, NOx, спирт, бензин, дым и CO2 и выдает свою абстрактную оценку качества воздуха на аналоговом выходе [да я знаю, что существуют подстроечные резисторы и способы калибровки, но как то это слишком сложно].Испытания показали, что на всякие вредные и «вонючие» соединения датчик реагирует отлично, показывая достаточно резкое изменение выходного уровня. Хуже дело обстояло с определением невидимого врага, а именно углекислого газа СО2. Про вред и очевидную повсеместность этого диоксида сказано немало, повторяться не будем.
Поэтому для меня, датчик MQ-135 оказался бесполезным, поскольку не мог «заметить» существенную разницу в качестве воздуха в переполненном людьми помещении и на свежем воздухе. Но вызов был уже принят, поэтому несколько итераций спустя родилась последняя (текущая) версия платы OpenWindAir с ИК-датчиком MH-Z19
[да не идеальный, да китайский]. Подробнее про получившуюся железку и ее аппаратные возможности написано в статье Система сбора данных на ESP. Часть I .
Для задачи измерения уровня углекислого газа в жилом помещении датчик оказался идеальным и оптимальным по цене (1200 рублей на Ali с доставкой) решением.
Blynk - помогает соединить железо, облако и телефон
Про платформу Blynk уже много хорошего сказано, например . Возможности платформы просто удивляют своей продуманностью и удобством использования. Поэтому когда пришло время выбирать среду разработки для ESP8266 и писать программу, выбор сразу пал на Arduino IDE и библиотеку Blynk.Запуск тестового скетча BlynkSimpleEsp8266 , не вызвал никаких проблем. Однако по мере усложнения и наращивания функционала - пришлось столкнуться с некоторыми трудностями, о которых и хочется рассказать подробнее.
Архитектура ПО
Главный плюс разработки ПО под ESP8266 в среде Arduino IDE – что можно совместить в одном скетче совершенно разные библиотеки и вам за это почти ничего не будет.Перед началом разработки ТЗ было сформулировано тезисно и включало следующие пункты:
1. Необходимо с определенным интервалом считывать показания датчика CO2 (MH-Z19) и отображать результаты с помощью трех (зеленый, желтый, красный) светодиодов. Пределы были выбраны почти с учетом ГОСТ 30494-2011 (Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.): до 900 PPM – зеленый , от 901 до 1400 PPM - желтый , выше 1401 PPM - красный . Также у нас есть бипер, порог бибикания которого задан на уровне 1100 PPM, но его можно настроить или вообще отключить через Blynk. Во время отладки выяснилось, что иногда MH-Z19 может глюкануть и выдать свое максимальное значение (в зависимости от установленного предела: 1000, 2000, 3000 или 5000 PPM), вместо фактически измеренного. Это немного осложнило обработку результатов и могло привести к ложным сообщениям пользователю, а нервы пользователя надо беречь. И поскольку нет абсолютно верного (кроме многократных измерений) способа отличить неверно измеренные 2000 PPM (дикое значение для жилого помещения) от ситуации, когда пользователь сидит и специально дышит в датчик. То было принято две меры по маскировке данной проблемы: установлен предел измерения в 2000 PPM (предполагается использование прибора в жилых помещениях и все что больше 1400 для нас уже красная зона) и добавлено усреднение результатов последних 10 измерений. Как итог - единичные ложные срабатывания (на 2000 PPM) не дают больших всплесков на усредненном графике. Но при желании через Blynk можно настроить предел измерения датчика и посмотреть фактическое (не усредненное значение CO2).
2. Для работы с датчиком температуры\влажности (AM2302 ) была использована библиотека DHT Sensor Library от Adafruit. Было сделано два небольших изменения: добавил повторное считывание AM2302 (иногда считывается не с первого раза) и введены поправочные коэффициенты для значений температуры и влажности. Если используется встроенный датчик, то опытным путем установлено, что воздух внутри прибора «суше» на 15% и теплее на 2 градуса C (1 градус F) чем снаружи, при использовании выносного датчика (выбирается джампером) - поправку в измеренные результаты вносить не надо и можно отключить.
3. Пользователь должен иметь возможность настроить устройство (подключиться к WiFi, указать auth token и тд) без дополнительного софта или перепрошивки. Наиболее оптимальным решением стало использование библиотеки WiFiManager , которая переводит ESP в режим точки доступа и позволяет через Captive портал сохранить во флешку настройки WiFi сети и другие параметры.
В дальнейшем при старте библиотека пытается подключится к сохраненной WiFi точке и в случае неудачи снова переходит в режим точки доступа и Captive портала. А если пользователь вдруг не захочет использовать Blynk или у него не окажется WiFi-роутера, то в этом случае OpenWindAir никогда на загрузится и будет только стартовать в AP-режиме и перезагружаться по таймауту.
Выход из этой безвыходной ситуации был найден следующий, если у нас сохранены ненулевые параметры подключения к Blynk или MQTT серверу, значит при старте будем пытаться подключиться и перезагружаться, в противном случае - можем и не подключаться к WiFi, а работать оффлайн.
If (!wifiManager.autoConnect("OpenWind - tap to config")){ if (mqtt_server != "\0" || blynk_token != "\0"){ Serial.println("Failed to go online for Blynk and MQTT, restarting.."); ESP.restart(); } else{ Serial.println("Failed to go online, offline mode activated"); online = false; }
4. Blynk требует подключения к Интернету (если сервер не локальный) и поэтому необходимо контролировать наличие подключения к WiFi. Библиотека WiFiManager на данный момент не умеет восстанавливать соединение с WiFi и если в квартире «моргнет» свет и роутер перезагрузится, то восстановить подключение ESP8266 к WiFi поможет только перезагрузка. Поэтому пришлось добавить простой таймер, который через 60 непрерывных секунд отсутствия коннекта перезагрузит устройство.
If (WiFi.status() != WL_CONNECTED && online){
if (!wifilost_flag){
wifilost_timer_start = uptime;
wifilost_flag = true;
}
if (((uptime - wifilost_timer_start) > wifilost_timer_max) && wifilost_flag){
Serial.print("\n\rWiFi connection lost, restarting..");
wifilost_flag = false;
ESP.restart();
}
}
5.
В качестве альтернативы использования Blynk пользователь может выбрать отправку показаний по протоколу MQTT на сервер Народного мониторинга или любого другого подобного сервиса. Для этих целей была выбрана библиотека PubSubClient
, которая написана на наиболее понятном мне языке Си и единственная (из представленных в каталоге Arduino IDE), которая имела понятные примеры.
6. Перепрошивка устройства дело хоть и не частое и не очень сложное (особенно при наличии встроенного CP2102 ), но все равно захотелось максимально упростить этот процесс. Библиотека ArduinoOTA позволяет легко загрузить новый бинарник и прошить его. Активировать ОТА можно как кнопкой на устройстве, так и удаленно через телефон. Однако без сюрпризов не обошлось, оказывается мной были куплены модули ESP8266-12E с разным размером файловой системы (SPIFFS).
Примерное распределение Flash
Внешне не отличимые модули ESP8266-12E могут иметь файловую систему размером 1 или 3 Мб и требовать разные прошивки (опции сборки в Arduino IDE). Поэтому, чтобы избежать возможных проблем, при загрузке надо проверять фактический размер памяти и при ОТА апгрейде запрашивать на сервере соответствующий бинарник (пока не сделано). Или можно пойти чуть более простым путем и собирать все прошивки под SPIFFS c меньшим номиналом 1 Мб, т. к. они вполне работают на ESP8266-12E c большим объемом памяти.
Для таких проверок в SDK есть удобные функции позволяющие определить размер фактической и выбранной в IDE памяти.
String realSize = String(ESP.getFlashChipRealSize());
String ideSize = String(ESP.getFlashChipSize());
bool flashCorrectlyConfigured = realSize.equals(ideSize);
if(flashCorrectlyConfigured){
Serial.println("flash correctly configured, SPIFFS starts, IDE size: " + ideSize + ", match real size: " + realSize);
}
else{
Serial.println("flash incorrectly configured, SPIFFS cannot start, IDE size: " + ideSize + ", real size: " + realSize);
}
7.
Чтобы самому не путаться в разных версиях ПО и отличать их друг от друга, был немного переписан файл arduino-1.8.5\hardware\platform.txt
от Arduino IDE так, чтобы во время компиляции запускался bat файл, который делает копию текущего скетча и полученного бинарника, а также автоматически инкрементирует номер версии.
Recipe.hooks.sketch.prebuild.0.pattern=D:\arduino-1.8.5\hardware\increment.bat {build.path} {build.source.path} {build.project_name}
Таким образом, после каждой сборки\прошивки имеем зашитый в бинарнике номер версии и копию скетча с таким же номером. А если папку со скетчем положить в Dropbox - то получится самодельная система контроля версий.
Инструкция по настройке автоинкремента версии для Arduino IDE и bat-файл выложены на гитхабе.
8. Ну а раз есть встроенный USB-UART переходник (с драйвером для CP2102 нет никаких проблем в Windows и Linux), то нельзя было не добавить вывод результатов измерений через Терминал (на скорости 9600). Раз в двадцать секунд выводятся результаты измерений и сообщения об ошибках.
Reading MHZ19 sensor: ok
Reading DHT22 sensor: ok
Humidity: 36.20%
Temperature: 27.20C \ 83.56F
C02: 1153 ppm
C02 average: 462 ppm
ADC: 99
UpTime: 0 days, 0 hours, 3 minutes, 45 seconds.
Time: 16:25:56 20/3/2018
===================================================
А по нажатию кнопки Enter можно получить сообщение с системной информацией.
======SYSTEM-STATUS================================
Device name: OpenWindAir
Software version: 0.1.235
FreeHeap: 33824
ChipId: 13704617
FlashChipId: 1405167
FlashChipSize: 4194304
FlashChipSpeed: 40000000
CycleCount: 2204474679
Time: 16:27:6 20/3/2018
UpTime: 295
======BLYNK-STATUS=================================
Blynk token:
Blynk connected: 1
Notify level: 1100
Beep: 1
CO2 limit: 2000
Temperature correction: 1
======NETWORK-STATUS===============================
WiFi network: adakta2
WiFi status: 3
RSSI: -70
MAC: 18FE34D11DA9
IP: 192.168.0.152
Online: 1
======MQTT-STATUS==================================
MQTT server:narodmon.ru
MQTT port:1883
MQTT login:login
MQTT key:key
MQTT topics:
/OpenWindAir/h
/OpenWindAir/t
/OpenWindAir/f
/OpenWindAir/ppm
/OpenWindAir/status
======END-of-STATUS================================
Самая неприятная проблема
Самое неприятное с чем пришлось столкнуться при разработке, это когда при одновременной отправке результатов измерений на сервер MQTT и в Blynk, часть данных может начать теряться и не доходить до сервера. Как оказалось, на то, чтобы подключиться к серверу MQTT и отправить данные - может понадобиться несколько секунд и за это время библиотека Blynk успевает потерять соединение со своим сервером и в результате если вручную не инициировать переподключение к серверу - может пройти достаточно много времени и часть результатов измерений потеряется. Пришлось добавить проверку состояния WiFi клиента _blynkWifiClient и случае отсутствия коннекта делать принудительный стоп _blynkWifiClient.stop(), а потом подключаться к серверу Blynk заново.If (WiFi.status() == WL_CONNECTED){ wifilost_flag = false; if (blynk_token != "\0"){ if (Blynk.connected() && _blynkWifiClient.connected()){ Blynk.run(); } else{ Serial.print("\n\rReconnecting to blynk.. "); Serial.print(Blynk.connected()); if (!_blynkWifiClient.connected()){ _blynkWifiClient.stop(); Return _blynkWifiClient.connect(BLYNK_DEFAULT_DOMAIN, BLYNK_DEFAULT_PORT); } Blynk.connect(4000); Serial.print(Blynk.connected()); } }
Заключение
Это моя первая статья, хотя с момента регистрации на Хабре прошло уже 7 лет. Прошу не судить очень строго и не обращать внимание на говнокод, который пока является единственным языком программирования, которым я владею.Ознакомиться с проектом целиком можно в репозитории на гитхабе .
Наличие датчика CO2 не дает мне (и моей семье) лишний раз засиживаться в душной комнате. Но самое главное он прекратил вечную войну между лагерями тех кому жарко и тех кому дует (это был я), в пользу первых.
Далее будет QR код, просканировав который приложением Blynk (AppSore , Android) можно узнать, какой микроклимат был у меня дома последние 3 месяца. 
Проект работает, прошу ничего не ломать.
Любой домашний разработчик микроэлектроники, рано или поздно сталкивается с необходимостью управления своим, созданным своими руками, устройством посредством некоего пульта, которым будет удобно переключать режимы работы или же просто просматривать текущее состояние. Вообще, словосочетание «домашний разработчик микроэлектроники» еще лет 15 тому назад, вызывало бы жуткий хохот, ведь в то время и помыслить никто не мог, что дома кто-то будет возиться с миниатюрными платами, заниматься прошивками, да и вообще. А оказалось, что единичные энтузиасты превратились в сонмы увлеченных людей, а само дело получило массовый оборот.
Но годы прошли и упертые компании создали настоящую нишу, целый рынок, в котором варятся миллионы увлеченных непрофессионалов, с упоением собирающих очередной «девайс на ардуинке». Вот именно у таких энтузиастов, платящих длинные баксы производителям шилдов да датчиков, и возникает потребность в управлении своими умными устройствами при помощи пульта. И как ни странно их потребность была удовлетворена наиболее изящным из возможных способов. На свет появился Blynk.
Приложение Blynk
Что дает Blynk любителю домашней автоматизации? Ответ на поставленный вопрос - двоякий. С одной стороны - совсем не много, а вот с другой, немного превращается чуть ли не в половину «стоимости» всего реализованного проекта. Blynk позволяет превратить обычный смартфон или планшет, под управлением Android или iOS, в настоящий пульт управления самостоятельно разрабатываемой электроники. Blynk очень удачно вписался в экоструктуру Arduino и появился в самый подходящий момент.
По сути, Blynk есть ни что иное, как приложение под мобильное устройство, позволяющее в форме графического конструирования создавать полнофункциональные приложения для связи их с устройствами на платформе Arduino и совместимыми (по правде сказать, скоро совместимых платформ станет куда больше). Основной фишкой Blynk я смело могу назвать простоту, с которой создается как само приложение, так и то, как реализуется связь с программным кодом в устройстве.
Для начала работы, впрочем, и для ее продолжения, достаточно только установить приложение Blynk на ваш мобильный или планшет. Далее, просто водите пальцем по экрану, размещаете такие элементы, как кнопки, слайдеры, переключатели, лампочки, графопостроители и прочее, прочее, прочее. У каждого элемента есть возможность по настройке немногочисленных параметров, но основа кроется в привязке элементов управления или отображения к пинам физического устройства. А сами пины, могут быть как всамделишными, физическими, а могут быть и виртуальными. Но я бы рекомендовал работать именно с виртуальными, поскольку логику их обработки можно настраивать куда гибче, нежели у физических.
На стороне устройства достаточно только подключить библиотеку, настроить связку между исходным кодом и регистрационным кодом установленного приложения, поместить в цикл обработчик событий, да… Да в общем-то и все. Если приложение привязано только к физическим пинам, то больше и делать ничего не надо.
Вот так вот просто, вы получаете удобный пульт управления своим устройством, способный не только отправлять команды на него, но и отображать все, что потребуется на своем экранчике. Разработчики даже не стали заморачиваться на продвинутую и подробную документацию. Все собрано в виде единого документа на одной странице сайта Blynk . Ну, что же, за простоту реализации разработчикам я посылаю полноценный «респект»!
Откуда взялся Blynk?
Появление Blynk произошло не по чистой случайности. Я бы даже отметил, что появление Blynk на свет - есть ни что иное, как образцовый, счастливый случай удачного краудфандинга. Некий Паша Байдурин, надеюсь, что фамилию не исковеркал, завел кампанию на Kikstarter со скромной суммой сбора всего в 10.000$. В итоге, кампания набрала сумму в пятеро большую, что позволило развернуться на полную катушку. Сбор средств стартовал в середине января 2015 и уже к концу месяца набрал требуемый объем средств. Вот именно таким способом мозги и побеждают бабло, мотайте на ус.
За чуть меньше, чем год, а я пишу обзор в декабре 2016, Blynk успел подрасти, обзавестись всеми необходимыми атрибутами и, я надеюсь, смог побороть проблему роста и превратился в полноценную корпорацию. По крайней мере, теперь Blynk предлагается не только для физических, но и для юридических лиц. Модели монетизации для разных типов пользователей различаются, но об этом ниже.
Уникальность бизнес модели
Так чем же еще уникален Blynk, кроме как возможностью создать приложение для телефона за пять минут и связать его с Arduino за дополнительные пять? А уникален он примененной бизнес моделью. В мире программного обеспечения приняты стандартные условия использования продуктов: Freeware (бесплатно), Shareware (условно бесплатно, с тестовым периодом), Donationware (заплати, если понравилось), платные продукты. Допускаются различные комбинации, например, для частного использования продукт может быть бесплатен, а корпоративный сектор обязан заплатить за каждую копию. Впрочем, существуют и другие типы лицензий, например, множество OpenSource, когда продукт рассматривается как некий кирпичик исходного кода доступного всем. Но не будем углубляться в дебри и посмотрим пристально на Blynk.
Интерфейс в приложении Blynk на смартфоне
По умолчанию обычному частному пользователю, скачавшему Blynk из маркета, выдается лимитированный набор, нет, не элементов, а заряда батареи. Оный заряд тратится на использование элементов интерфейса для создания своего приложения. Допустим, изначально вам доступна величина в 1000 единиц заряда. Каждая кнопка, установленная в проекте, обойдется вам в 200 единиц, а что-то посложнее, к примеру, построитель графика, выйдет уже в 400. Таким образом, строя свое приложение из элементов вы тратите энергию, выделенную вам изначально. Как только энергия истощится, добавить новые элементы в приложение будет уже нельзя. Придется либо докупать энергию за настоящие деньги, а операция происходит чрезвычайно просто, как и все остальное в Blynk, либо удалять элементы из приложения. При удалении, энергия, затраченная на установку, возвращается обратно в полном объеме.
Тем самым разработчики позволяют новому пользователю оценить возможности Blynk и создать как минимум одно более-менее функциональное приложение. А дальше – хочешь плати, не хочешь, разбирай то, что наваял и используй повторно. Уникальность ситуации заключается в том, что пользователю предлагается покупать не приложение, не подписку на него, не ограничение по трафику, а элементы интерфейса его приложения! Пополнение заряда батареи Blynk стоит не дорого, и его можно отнести к микроплатежам. Поэтому расставание с кровно заработанным происходит незаметно и безболезненно.
Но все же оцените идею. Представьте, что вы используете MS Word и вам предлагается писать тексты не более десяти страниц. А чтобы написать одиннадцатую, потребуется либо прикупить еще виртуальной бумаги, либо возвести краткость в благодетель и сократить свой текст до минимума. А после печати и вовсе его весь стереть. Несмотря на абсурдность реализации примера, с Blynk все работает. И работает отлично.
Для корпоративных же пользователей, чья работа непосредственно связана с выпуском приложений в коммерческих или около коммерческих целях, предлагается немного другая схема оплаты за труд разработчиков в Blynk. Корпораты получают stand alone приложение, работающее не в «песочнице» Blynk, а отдельно. Blynk там все равно будет, скрытый за фасадом. А платить придется за подписку, в течение которой приложение останется работоспособным.
Представьте, что вы производите ультразвуковые увлажнители воздуха. Вы уже вдоволь украсили каждую из своих моделей синими светодиодами и всерьез подумываете, как бы прикрутить туда еще и IoT. Blynk предоставляет вам почти готовое решение. Прикручиваете к увлажнителю, нечто на подобие ESP8266, а пользователям предлагаете скачать приложение. Voilà! Все работает, все довольны. Ровно до тех пор, пока вы не решите выпустить новую, усовершенствованную линейку увлажнителей, щеголяющую не только синими, но и фиолетовыми светодиодами. И вполне разумно полагаете, что за старое приложение можно уже не платить. Денег оно потребляет, а потребителю пора прийти за новым увлажнителем, ибо у вас дети, им надо поступать в колледж.
Программируемый срок службы потребительских товаров - заветная мечта любого производителя. Решить которую, при помощи Blynk, очень легко. Как, впрочем, и все, что касается Blynk.
Что взамен?
Но не все индивидуумы готовы платить деньги, особенно за то, что можно сделать бесплатно. И народная мысль моментально ориентируется, энтузиасты приступают к раскопкам альтернативных вариантов бесплатного использования аналога функций Blynk. И как бы странно оно не звучало, я из их числа.
Веб-сервер
Самым простым способом реализовать удаленное управление я бы назвал использование Web-сервера на вашем устройстве. Такие современные чипы как EPS8266 и многие другие позволяют подключаться к IP-сетям, в том числе локальным сетям в квартире и даже с выходом в Internet. А свободного места в памяти контроллера достаточно для размещения полноценного сервера.
Соответственно на подобном устройстве можно развернуть несложный web-сервер, оптимизированный под экраны мобильных устройств. Вызывать же его можно через ярлык на рабочем столе вашего смартфона. Да, в большинстве случаев, и устройство и мобильный должны находиться в пределах одной сети, но часто-ли вам приходит в голову включить ваш увлажнитель дома, когда вы сами находитесь в Гималаях, карабкаясь с веревками на очередную вершину?
При использовании варианта с веб-сервером потребуется обрабатывать ответы от клиента, да выводить элементы управления в виде HTML. Получится может быть не так красиво и быстро, как при помощи Blynk, но зато совершенно бесплатно.
Cayenne
Добавление элементов на панель управления в Caynne (браузер)
Что было сделано? При помощи специалистов Cayenne был перегружен метод CayenneWiFiClient, в который добавился конструктор для создания объекта Cayenne с передачей в него только идентификатора аутентификации на сервисе Cayenne. Соединение с интернет в таком случае требуется создать самостоятельно.
Необходимо модернизировать штатную библиотеку Cayenne и положить измененный файл в каталог с вашим скетчем:
#ifndef _CAYENNEESP8266WIFICLIENT_h #define _CAYENNEESP8266WIFICLIENT_h #include "CayenneClient.h" class CayenneWiFiClient: public CayenneClient { public: /** * Begins Cayenne session * @param token Authentication token from Cayenne site * @param ssid WiFi network id * @param pass WiFi network password */ void begin(const char* token, const char* ssid, const char* pass) { Blynk.begin(token, ssid, pass, CAYENNE_DOMAIN, CAYENNE_PORT); } /* void config(const char* auth, const char* domain = CAYENNE_DOMAIN, uint16_t port = CAYENNE_PORT) { Base::begin(auth); this->conn.begin(domain, port); }*/ void config(const char* auth) { Blynk.config(auth, CAYENNE_DOMAIN, CAYENNE_PORT); } }; CayenneWiFiClient Cayenne; #endif
И собственно сам скетч:
#include
Если из вышеописанного ничего не понятно, то попробую объяснить. Во-первых, Cayenne опирается на Blynk… Да, Cayenne использует Blynk, только не то приложение, что я описал несколькими абзацами выше, а фреймворк Blynk, выпущенный под лицензией MIT. Таким образом получается, что и приложение Blynk, и Cayenne, так или иначе, выполняют одну и туже функцию. В действительности же оно так и есть.
Готовая панель управления в Cayenne при просмотре через браузер
Разница между проектами в следующем: Blynk делает упор на мобильное приложение и простоту разработки приложения, Blynk уже сейчас активно монетизируется. Cayenne же помимо мобильного приложения предлагает еще и полнофункциональную панель управления на своем Web-сайте. И пока не собирает деньги со своих пользователей. Концепция работы в Cayenne идентична концепции Blynk. В приложении или через веб-браузер, пользователь создает проект, добавляет кнопки, лампочки и прочие показометры, которые можно связать с виртуальным или реальным пином вашего, конкретного, устройства. Дополнительно у Cayenne имеется механизм триггеров и событий. Триггеры обрабатывают события, получаемые от устройств. А событийная модель опирается на календарное расписание.
Связь устройства и приложения осуществляется так же, как и у Blynk, посредством добавления небольших кусочков программного кода для обработки бизнес-логики зашитой в ваше устройство. Но первоначально проект затачивался на применение минимального количества программирования на стороне устройства клиента. Все так или иначе должно быть подхвачено библиотеками Cayenne. Именно по этой причине в Cayenne можно найти множество плат и вариантов подключения к сети, представлены, в том числе, и различные сенсоры конкретных производителей. С одной стороны, разнообразие снижает необходимость в программировании скетчей, с другой, понижает возможности использования универсальных устройств.
Интерфейс рабочей панели Cayenne на планшете
Именно по этой причине у меня и возникло затруднение в том, как можно подключить Cayenne к уже подключенному Wi-Fi соединению. И мне пришлось объяснять разработчикам, для чего мне это потребовалось. Возможно, что система была задумана для самого начального уровня подготовки оконечных разработчиков, о чем косвенно говорит количество примеров скетчей, вылезающих при каждом действии.
Немного удивил построитель на веб-сайте. К его логике нужно привыкать. Сначала добавляем устройство, получаем код идентификации, затем подключаем его на устройстве и пробуем подключиться к серверам Cayenne. Если подключение нам удалось, к подключенному устройству можно будет подключать виджиты, кнопки, табло и прочие средства визуализации.
Подводя итог после тестирования Cayenne, могу отметить я так и не смог определиться, понравилась ли мне система или нет. С одной стороны, да, все, что от нее требуется, все на месте. С другой стороны, меня постоянно не покидало ощущение, что тут что-то недоделано. Оно и понятно, система новая и план работ по реализации всех функций еще наверняка не завершен. Еще больше беспокойства вызывает «завлекалочка» Try it for Free, без какой-либо публикации, а что будет, когда «тестовый» период завершится? По крайней мере в настоящий момент (декабрь 2016), Cayenne можно пользоваться в своих целях без какой-либо платы, тренироваться, создавать свои приложения. И самое главное - никаких ограничений в плане запаса энергии в батарейке.
Virtuino
В отличие от Blynk или Cayenne, разработкой Virtuino занимается один единственный человек. И несмотря на сильно ограниченные ресурсы, результат получился не хуже, а может быть даже и лучше, нежели описано выше. Итак, Virtuino - плод усердий греческого разработчика, ознакомиться с которым можно как на отдельной страничке (на греческом языке), так и прямиком на странице загрузки приложения Virtuino из маркета. Для спешащих в бой, даю прямую ссылку на tutorial по подключению Virtuino, поскольку поначалу процедура может быть не тривиальной.
Как и Blynk, Virtuino подразумевает использование только мобильного приложения для создания пользовательского интерфейса. Как и Cayenne с Blynk, Virtuino использует технологию приложения в приложении. Это означает, что ваши наработки остаются в «песочнице» Virtuino и не могут существовать отдельно от Virtuino. Но у Virtuino присутствует и отличие от двух конкурентов. Virtuino не использует промежуточный сервер.
Интерфейс приложения Virtuino на планшете
Остановлюсь немного подробнее именно на этом факте, поскольку для меня он является ключевым. Blynk и Cayenne используют серверную часть и работают только через нее. Нельзя обратиться к устройству без подключения к Интернет, по крайней мере для подключений, не касающихся Bluetooth и USB подключения. А если соединение нестабильное, то ваш скетч будет затормаживаться на сетевых соединениях. Для каких-то применений, замедление исполнения инструкций может быть весьма критично. Причем, и Blynk и Cayenne могут работать из-под сурового NAT, то это означает, что ваше устройство будет периодически опрашивать, буквально в каждом цикле, сервер в Интернет. При плохой связи исполнение скетча может пойти вообще не так, как задумано изначально.
В Virtuino разработчик может пойти двумя путями. Во-первых, он может воспользоваться сервисом ThingSpeak , в качестве того самого, промежуточного сервера. А во-вторых, коммуникация между приложением и устройством осуществляется при помощи веб-сервера, поднятого на самом устройстве! Да, в этом случае, доступ извне вашей локальной сети к устройству, скорее всего, будет невозможен. С другой стороны, он мало кому и нужен. Но зато никаких задержек и проблем с внешним соединением. Все реализовано прозрачно до невозможности, вот чего не хватает грандам IoT. При работе с Cayenne тебя постоянно не покидает ощущение, что в любой момент может быть введена плата за использование сервиса, а у Blynk будут подняты расценки и ваш, уже оплаченный, набор окажется неработоспособным. С Virtuino вы продолжите пользоваться приложением и будите управлять им устройством. Во всяком случае приложение можно и не обновлять.
Как и у Cayenne в Virtuino реализована жесткая возможность по подключению к сети Wi-Fi средствами Virtuino без возможности использовать уже установленное соединение. Наличие двух одинаковых подходов к реализации наводит на невеселые мысли. По какой-то невероятной причине, разработчики значительно ограничивают возможность пользователей их продуктов. Если с Cayenne мне удалось решить вопрос про использование моего собственного подключения к сети, то в Virtuino я потерпел фиаско. Даже при помощи разработчика мне не удалось подключить мой ESP8266 к сети и использовать Virtuino. Дело в том числе и в том, что Virtuino поддерживает ESP8266 только как внешний модуль Wi-Fi для Arduino, а не как самостоятельную плату. А я полностью перешел в своих устройствах на ESP8266 в виду их выдающихся характеристик.
Да, в погоне за облегчением жизни потребителя, некоторые разработчики загоняет его, потребителя, в очень узкие рамки и не позволяют за них выходить. На примере 1С, мы помним, чем гибче и открытие платформа, тем больший успех ждет ее на рынке. Где все те «парусы», «галактики» и «абакусы»? Тем не менее, я связался с разработчиком и выяснил его ближайшие планы. Первым делом будут реализованы настраиваемые кнопки и индикаторы. Эта работа должна быть завершена к моменту публикации статьи, а затем настанет черед добавления новых плат к штатной библиотеке. Надеюсь, что в библиотеке появится нативная поддержка ESP8266 для Arduino.
В целом же Virtuino произвел на меня очень благоприятное впечатление, в первую очередь тем, что присутствует возможность не использовать промежуточный сервер. Но ограниченные ресурсы одного человека не позволяют реализовать сразу все задумки, например, добавить англоязычную версию сайта или же слепить универсальный вариант своей библиотеки, а заодно положить ее на GitHub. С нетерпением ждем дальнейшей разработки и новостей от Illias-а .
Выводы
Меня очень радует тот факт, что начали появляться реализации реальной конвергенции мобильных устройств и устройств из мира IoT. Пока у нас не будет возможности с легкостью общаться с нашими устройствами, по возможности через единый или универсальный интерфейс, тотального марша IoT по планете наблюдаться не будет. Человек уж такая скотина, которая ленится привыкать к чему-то новому и наличие с десятка различных интерфейсов по управлению IoT-устройствами будет вызывать нескончаемую экзистенциальную боль в суставах конечного потребителя.
Конечно, рассчитывать на тотальную унификацию не стоит. Помните историю с умными домами? Когда весь бум сошел на нет? А все из-за несовместимости систем между собой и отсутствию четкого, единого стандарта. Подобный риск существует и с IoT. В принципе, как-то мы обходились без умных розеток, холодильников и стиральных машин, а добавление новых «умных» функций не добавляет много ценности к устройствам. Поэтому будем внимательно следить за назревающей битвой, возможно, что на наших глазах победит один из рассматриваемых выше способов коммуникации между человеком и устройством. Поглядим, посмотрим.
Будем постепенно знакомиться с основами программирования, платой и другими полезными вещами. Это позволит избежать стресса от потока новой информации.
Хотя я немного разбираюсь в программировании, сегодня притворюсь, что никогда не слышал о языках программирования и постараюсь максимально доходчиво показать, как новичок осваивает новую для себя деятельность.
Во-первых, нам придётся писать примеры на C++-подобном языке. Поэтому можете похвастаться перед знакомыми, что пишите программы на C++. Во-вторых, он очень упрощённый, и вам не нужно бояться его.
01.Basics: Blink
Второй пример будет немного сложнее, ведь придётся подключать плату к компьютеру. Но есть и хорошая новость - нам не понадобятся дополнительные прибамбасы в виде проводов, датчиков, светодиодов, кнопок. Дело в том, что на плате уже есть один маленький встроенный светодиод, вот мы его и включим.
Запускаем скетч File | Examples | 1.Basics | Blink (Файл | Примеры | 1.Basics | Blink). У вас загрузится готовый пример с кодом. С его помощью мы можем увидеть, что плата работает.
Выбираем нашу плату - в меню Tools | Board (Сервис | Плата) должна быть отмечена Arduino Uno (как правило по умолчанию она уже отмечена). У вас может быть другая плата. Естественно, вы должны уже подключить плату к компьютеру через USB-порт для загрузки скетча в микроконтроллер.
Теперь нужно выбрать последовательный порт. Опять идём в меню Tools | Serial Port (Сервис | Последовательный порт) и выбираем нужный порт (обычно это COM3 или COM4).
Теперь нам необходимо загрузить открытый пример Blink на микроконтроллер. Просто щёлкните на кнопкуUpload (Загрузить) и внимательно смотрите на плату. Вы увидите, что светодиоды, помеченные как RX и TX будут мигать. После успешной загрузки примера в контроллер, в строке состояния среды разработки появится надпись (Загрузка выполнена).
Ещё ниже в области консоли будет выведено сообщение:
Sketch uses 930 bytes (2%) of program storage space. Maximum is 32256 bytes.
Global variables use 9 bytes (0%) of dynamic memory, leaving 2039 bytes for local variables. Maximum is 2048 bytes.
В сообщение выводится информацию об используемой памяти. Программа настолько проста, что почти ничего не потребляет (0% оперативной памяти и 2% постоянной памяти).
Через несколько секунд после загрузки, вы можете увидеть, что светодиод, помеченный на плате как 13 (L) , будет мигать оранжевым цветом. Поздравляю, вы успешно установили среду разработки и запустили свою первую программу!
Обращу внимание, что в комментариях к коду написано, что листинг менялся несколько раз. Так выглядел код в предыдущий раз.
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards. // give it a name: int led = 13; // the setup routine runs once when you press reset: void setup() { // initialize the digital pin as an output. pinMode(led, OUTPUT); } // the loop routine runs over and over again forever: void loop() { digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000); // wait for a second digitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second }
Сравните с текущей версией.
// the setup function runs once when you press reset or power the board void setup() { // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output. pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); } // the loop function runs over and over again forever void loop() { digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000); // wait for a second digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second }
Теперь вместо создания отдельной переменной led используется встроенная константа LED_BUILTIN . Это удобно, так как в разных платах используются разные значения для встроенного светодиода и таким образом программа получилась универсальной.
Возвращаемся к первой программе BareMinimum . Откройте скетч и сделайте сначала первую вещь - нажмите на кнопку Verify (первый значок с галочкой). Среда разработки переводит ваш код в машинный код, т.е. компилирует. Если в вашем коде есть ошибка, то компилятор выведет сообщение. Это полезно, чтобы не тратить зря время на загрузку заведомо неработающей программы. Давайте сознательно сделаем ошибку - напишем код в функции setup() .
Void setup() { // put your setup code here, to run once: int cat = "Я люблю котиков"; }
С точки зрения кошатника, здесь всё написано правильно. Предложение написано без ошибок, есть даже точка с запятой в конце строки - всё как положено.
Проверим. Нажимаем кнопку Verify и видим сообщения с красным текстом. Его текст приводить не буду, сами убедитесь. Если программа с ошибкой, то нет смысла её загружать на плату. Даже если вы очень упрямый и всё-равно нажмёте кнопку Upload , то получите ту же ошибку. Иными словами, Upload сначала самостоятельно выполняет операцию Verify и при отсутствии ошибки загружает скетч.
Разбор примера
Мы запустили программу, чтобы помигать светодиодом. Но делали это неосознанно, повторяя шаг за шагом описываемые действия. В дальнейшем вам придётся самому писать код, а значит пора ознакомится с основами программирования.
Изучим код шаг за шагом.
В функции setup() мы видим три строчки:
// the setup function runs once when you press reset or power the board void setup() { // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output. pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); }
Приблизительный перевод комментариев, которые используется в функции setup() можно перевести как:
// инициализируем цифровой порт как вывод
PinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
В старых версиях код был немного другим:
// очень старый вариант pinMode(13, OUTPUT); // обновлённый вариант pinMode(led, OUTPUT);
Разработчики позже написали более грамотный код, вынеся число 13 в отдельную переменную led .
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards. // give it a name: int led = 13;
Комментарий можно перевести как:
// Порт 13 в большинстве плат Arduino соединён со светодиодом
Сейчас код обновили, и вместо переменной led используют константу LED_BUILTIN . Такой подход удобен, так как не все платы Arduino имеют встроенный светодиод на порту 13. Если у вас две разные платы и одна из них имеет нестандартный номер, то вам не придётся переписывать пример под каждую плату. Например, у плат MKR1000 встроенный светодиод находится на порту 6.
Нам встретилась новая функция pinMode() , которая устанавливает режим для портов. Функция состоит из двух параметров. В первом параметре указывается порт, с которым мы собираемся работать. Во втором параметре мы сообщаем, как должен работать указанный порт: работать на выход (OUTPUT ) или вход (INPUT ). В нашем примере, вывод под номером 13 (или другой порт, используемый встроенным светодиодом) должен выводить информацию (посылать сигнал), то есть давать указание мигать светодиоду.
Мы определили в функции setup() необходимые данные для начала работы и теперь можем приступить к непосредственной реализации задачи в функции loop() .
// Старый вариант // the loop routine runs over and over again forever: void loop() { digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000); // wait for a second digitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second } // Современный вариант // the loop function runs over and over again forever void loop() { digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000); // wait for a second digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second }
Здесь мы видим уже четыре строчки кода. Первая строчка включает светодиод при помощи функции digitalWrite() . В первом параметре мы указываем номер порта, с которым собираемся работать, а во второй указываем константу HIGH . Забегая вперёд, могу сказать что константа HIGH равна 1, и можно было написать digitalWrite(13, 1) . Но такая запись не очень удобна, так мельтешение цифр в большом проекте затрудняет чтение кода. А здесь вы сразу видите, что на порту под номером 13 включается светодиод.
Следом идёт уже знакомая нам функция digitalWrite() , но уже с параметром LOW , который выключает светодиод (значение константы LOW равно 0).
И последняя строчка снова делает паузу в одну секунду.
Посмотрим, как работает программа. Когда мы загружаем программу в микроконтроллер, то Arduino активирует порт 13 в режиме выхода (функция setup() ), а затем начинает последовательно выполнять четыре строчки из функции loop() : включает диод-пауза-выключает диод-пауза. Когда эти четыре строчки будут выполнены, то они снова будут вызваны и будут повторяться до тех пор, пока мы не выдернем кабель.
Немного о паузе. Теоретически можно убрать вызов функции delay() и программа будет работать. Проблема в другом - контроллер работает с частотой 16 миллионов герц (герц - одно колебание в секунду; если команда длится один такт, вывод переключается 16 миллионов раз в секунду, соответственно, состояние вывода меняется каждые 0,0000000625 секунды), человеческий глаз не способен увидеть реакцию светодиода. Необходимо немного увеличить интервал между двумя командами включения и выключения светодиода.
Что мы можем изменить в данной программе? По большому счету ничего - мы можем установить только собственные значения пауз. Поэкспериментируйте с этим. Другие изменения результата не принесут - нет смысла, например, сейчас использовать другой порт или использовать режим INPUT .
Добавляем свой светодиод (+светодиод)
Мы научились мигать встроенным светодиодом. Но на самом деле у вас не будет возможность пользоваться встроенными компонентами, а придётся самостоятельно собирать нужную конструкцию и взаимодействовать с ней. Поэтому нам понадобится отдельный светодиод , который и будет у нас и мигать, и затухать, и кашу варить (насчёт последнего я, пожалуй, погорячился). Можно использовать любой светодиод - красный, зелёный, синий.
Напомню, что диод проводит ток в одном направлении. Следовательно, необходимо всегда правильно устанавливать светодиод в своих схемах. Встроенный светодиод уже правильно припаян к плате Arduino (скажем спасибо разработчикам).
В светодиодах короткую ножку («минус») светодиода нужно соединять с землёй (GND). Светодиод не рассчитан на большой ток. Чтобы не повредить светодиод, используйте с ним резистор. Он позволяет уменьшить силу тока. В противном случае светодиод прослужит недолго или просто сгорит. Полярность резисторов не важна. Сам резистор можно подключать как до светодиода, так и после него. Я привык сначала ставить резистор, а потом светодиод по направлению от источника питания к земле.
Из первого примера с встроенным светодиодом мы помним, что он использует вывод под номером 13 (на большинстве плат). На плате есть свободный вывод с этим номером, который находится рядом с выводом GND . Берём светодиод и вставляем в эти выводы. Не забываем, что короткую ножку вставляем в GND , а длинную в вывод 13. У вывода 13 уже установлен резистор, поэтому светодиод не сгорит.
Запускаем снова программу Blink . Теперь будут мигать два светодиода: встроенный и наш. Красота!
Вернёмся к светодиодам. Как правило, в цепи идёт слишком большой ток для светодиодов. Чтобы уменьшить силу тока, используют токопонижающие резисторы (сопротивления). У светодиодов есть важные характеристики: ток питания и напряжение падения (Forward voltage). Невероятно, но факт - светодиоды разных цветов используют разные значения напряжения падения. Максимальный ток для светодиодов колеблется в районе 20 миллиампер. Для вычисления значения сопротивления используют формулу : из напряжения питания вычитаем напряжение падения и результат делим на силу тока в светодиоде в амперах. В документации обычно рекомендуют использовать резистор от 220 ohm до 1K ohm. На практике, можно использовать и 100 ом. Если поставите меньше, то будет риск спалить светодиод. При выполнении опытов с несколькими светодиодами вы можете установить разные резисторы, чтобы увидеть разницу.
На следующем уроке мы поближе познакомимся с цифровыми выводами и попробуем изменять программы под свои нужды.
Еэспэшники — вливайтесь в ряды блинкеров!
Сегодня мы за 5 минут настроим управление ESP8266 с вашего смартфона (iOS или Android) с помощью нового облачного сервиса Blink . Видео и подробности под катом.
Установите приложение Blynk на смартфон
Зарегистрируйтесь в приложении и создайте новый проект.
Введите название проекта, например ESP8266 . В поле Hardware Model выберите ESP8266 . (надеюсь, что вы заметите впечатляющий список поддерживаемого оборудования) Автоматически сгенерированный Auth Token отправьте на свой почтовый ящик.
После нажатия на кнопку Create вам станет доступно пустое поле для проектирования UI вашей панели управления ESP8266.
Жмете на плюсик вверху справа — появится панель инструментов Widget Box для добавления виджетов на вашу панель управления. Стоит заметить, что список виджетов еще будет пополняться.
Для пробы выберем тип виджета Button — этот виджет сразу добавится на вашу панель. Отредактируйте его одним прикосновением. Название можно не заполнять, чуть правее можно выбрать цвет индикатора, в поле OUTPUT PIN выберите справа Digital , а слева любой свободный пин GPIO . Ниже переключите тип кнопки на Switch .
Далее установите библиотеку Blynk в Arduino IDE. В этом вам поможет официальная инструкция . Также можете взять библиотеку самую последнюю версию прямо из репозитария и установить вручную. Далее выбираем пример ESP8266_Standalone и прописываем в нем Auth Token , который мы получили по почте, SSID и пароль вашей WiFi сети. Компилируем и заливаем скетч в ESP8266.
Вот, собственно, и все.
Возвращаемся к нашему приложению на смартфоне, жмем маленький треугольничек, похожий на кнопку Play, в верхнем правом углу и переходим из режима редактирования проекта в режим управления ESP8266 и жмем созданные нами кнопочки и мигаем светодиодами, как на видео в начале статьи.