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Arduino - 网络通信( Network Communication)

德州仪器（TI）的CC3000 WiFi模块是一款小型银色封装，最终为您的Arduino项目带来了易于使用，价格合理的WiFi功能。

它使用SPI进行通信（而不是UART！），因此您可以根据需要快速推送数据，也可以根据需要尽可能慢地推送数据。 它有一个带有IRQ引脚的适当中断系统，因此您可以进行异步连接。 它支持802.11b/g，开放/ WEP/WPA/WPA2安全性，TKIP和AES。 带有“BSD套接字”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。

网络通讯

组件的要求 (Components Required)

您将需要以下组件 -

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

对于这个项目，您只需要通常的Arduino IDE，Adafruit的CC3000库和CC3000 MDNS库。 我们还将使用aREST库通过WiFi向中继发送命令。

过程 (Procedure)

按照电路图进行连接，如下图所示。

网络通信连接

该项目的硬件配置非常简单。

  • 将CC3000板的IRQ引脚连接到Arduino板的3号针脚。
  • VBAT到引脚5，CS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。
  • V in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，您可以开始识别继电器上的两个重要部件:用于控制继电器的线圈部件，以及用于连接LED的开关部件。

  • 首先，将Arduino板的引脚编号8连接到线圈的一个引脚。
  • 将另一个引脚连接到Arduino板的地。

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

  • 将+ 5V的Arduino板连接到继电器开关的公共引脚。

  • 最后，将开关的另一个引脚（通常是继电器关闭时未连接的引脚）连接到与220欧姆电阻串联的LED，并将LED的另一端连接到Arduino的地板。

测试单个组件

您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);
}

Code to Note

代码不言自明。 您可以将其上传到电路板，继电器将每秒切换状态，LED将相应地打开和关闭。

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板将运行一个小型Web服务器，因此我们可以“监听”来自计算机的命令。 我们将首先处理Arduino草图，然后我们将看到如何编写服务器端代码并​​创建一个漂亮的接口。

首先，Arduino草图。 这里的目标是连接到您的WiFi网络，创建Web服务器，检查是否有传入的TCP连接，然后相应地更改中继的状态。

守则的重要部分 

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

您需要在代码内部定义特定于您的配置的内容，即Wi-Fi名称和密码，以及TCP通信的端口（我们在这里使用了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);

计算机将如何知道数据的发送位置？ 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CC3000板分配一个固定名称，因此我们可以将此名称直接写入服务器代码。

这是通过以下代码完成的 - 

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

我们还需要监听传入的连接。 

restServer.begin();

接下来，我们将编写将连续执行的草图的loop（）函数。 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);

现在很容易通过WiFi测试项目。 确保使用您自己的WiFi名称和密码更新草图，并将草图上传到Arduino板。 打开Arduino IDE串行监视器，查找单板的IP地址。

让我们假设这里的其余部分类似于192.168.1.103。

然后，只需转到您喜欢的网络浏览器，然后输入 -

192.168.1.103/digital/8/1

您应该看到继电器自动打开。

构建中继接口

我们现在将编写项目的界面。 这里将有两个部分:一个包含接口的HTML文件，以及一个用于处理界面点击的客户端Javascript文件。 这里的界面基于aREST.js项目，该项目可以轻松控制计算机上的WiFi设备。

我们先来看看名为interface.html的HTML文件。 第一部分包括导入接口所需的所有库 - 

<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，我们在界面内定义了两个按钮，一个用于打开继电器，另一个用于再次关闭。 

<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，我们将链接到我们的Arduino设备的mDNS名称。 如果您在Arduino代码中更改了此项，则还需要在此处对其进行修改。 

// Create device
var device = new Device("arduino.local");
// Button
$('#on').click(function() {
   device.digitalWrite(8, 1);
});
$('#off').click(function() {
   device.digitalWrite(8, 0);
});

可以在GitHub存储库中找到此项目的完整代码。 进入界面文件夹，只需使用您喜欢的浏览器打开HTML文件即可。 您应该在浏览器中看到类似的内容 -

继电器控制

尝试单击Web界面上的按钮; 它应该几乎立即改变继电器的状态。

如果你设法让它工作，勇敢！ 你刚刚建立了一个Wi-Fi控制的灯开关。 当然，你可以通过这个项目来控制光线。 只需确保您的继电器支持您想要控制的设备所需的电源，您就可以开始使用了。

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