А. В. Белов

Управление модулем ARDUINO по Wi-Fi с мобильного устройства

Введение

Данная книга задумана как продолжение серии книг по микроконтроллерам представленных на сайте "Мир книг по микроэлектронике" ( http://book.mirmk.ru/ ). В предыдущих книгах мы изучили основы микроэлектроники, цифровой техники, передачи цифрового сигнала. Узнали принципы построения микропроцессорных систем и микроконтроллеров и научились на примере микроконтроллеров AVR, а затем на примере модуля Arduino строить схемы и составлять программы для самых разных практических задач. Теперь предлагается следующий шаг - научиться заставлять микроконтроллерные системы взаимодействовать друг с другом. Актуальное и перспективное направление в микроэлектронике - подключение разрабатываемых вами устройств к современным гаджетам (планшетам и смартфонам) используя Wi-Fi сети. Представьте себе электронный дверной замок, открываемый при помощи смартфона. Или систему «умный дом», управляющую отоплением, освещением, сигнализацией и т.п., которую вы можете контролировать со смартфона или планшета . Ещё один вариант - авто, авиа или судо - модели с управлением по Wi- Fi.

Но самые перспективные возможности открываются при подключении разрабатываемых вами устройств через Wi- Fi к Интернету, что позволяет управлять ими через всемирную сеть из любой точки мира. Тут уже можно говорить о новом уровне взаимодействия между электронными устройствами. Возник даже новый, модный ныне термин: "Интернет вещей". В английской транскрипции это звучит как " Internet of Things", или сокращенно  IoT. Вы, наверное, уже встречали это сокращение в новостях или литературе. Что же такое Интернет вещей? Для тех, кто слышит это словосочетание впервые, кажется, что тут какая-то проблема с падежами. Все просто. Есть Интернет людей - привычный нам способ общения людей посредством Интернета, а вот теперь появился и постепенно развивается Интернет вещей. Интернет в обоих случаях конечно один и тот же. Речь идёт о способе использования Интернета. Когда говорят «интернет вещей», меется в виду инженерные решения в которых два или несколько электронных устройств объединяются в единую интегрированную систему, а в качестве канала связи между ними используется всемирная сеть Интернет. Разработчики подобных систем мечтают, что в недалеком будущем даже обычные нам домашние приборы (телевизор, холодильник, пылесос и т д.) будут подключены к интернет.

Системы, которые можно отнести к категории "Интернет вещей" уже успешно работают и многие с ними сталкивались в жизни. Запустите хотя бы приложение "Яндекс транспорт". Эта система работает в настоящее время во многих городах России. С ее помощью вы можете в режиме реального времени наблюдать на экране смартфона или планшета за движением транспорта в вашем городе и получать информацию, скоро ли придет ваш троллейбус или автобус. Как это работает? На современных троллейбусах и автобусах в настоящее время устанавливаются GPS системы контроля местоположения. Такие системы решают несколько задач. В частности, GPS используется автоматом объявляющим остановки. Остановки объявляются голосом и при помощи бегущей строки. Автомат, объявляющий остановки использует информацию о местоположении транспортного средства. Одновременно по Интернет каналу данные о местонахождении каждого автобуса и троллейбуса передаются в центральный сервер. Это позволяет мобильному приложению на основании данных сервера отображать на карте ситуацию по движению общественного транспорта в любом из городов, входящих в систему. При этом ваше мобильное устройство так же получает информацию через интернет.

По принципу Интернета вещей работают платежные терминалы, которые мы можем видеть сейчас по всему городу, терминалы расчета по банковским картам на кассах в магазинах. К системам, работающим по принципу интернет вещей можно отнести автоматические камеры ГИБДД, контролирующие превышение скорости автотранспорта. А так же интегрированные системы видеонаблюдения и сигнализации, контролирующие сразу несколько площадок одной организации, территориально расположенных далеко друг от друга.

И так мы узнали широкие перспективы нового популярного направления микроэлектронной техники. Но это, так сказать, наша перспектива, наша стратегическая цель. Данная же книга предназначена для начинающих. Для тех, кто делает первые шаги в области взаимодействия электронных устройств по Wi- Fi и через Интернет.

В качестве примера мы будем устанавливать связь между получившим в последнее время широкую популярность модулем Arduino и любым современным мобильным устройством, таким как смартфон или планшет. Проект Arduino в настоящее время получил широкое распространение и развитие. Современная промышленность выпускает не только большое количество разных модификаций Arduino, но и целый набор дополнительных плат расширения для него, реализующих самые разные дополнительные функции. Среди прочего выпускаются так же и модули расширения, для создания соединений по Wi- Fi. Самой удачной разработкой в этой области в настоящий момент считаются устройства на основе микросхемы ESP8266 EX китайской фирмы Espressif. Существует множество модулей выполненных на основе этой микросхемы. Но особой популярностью пользуется линейка модулей компании AI-Thinker. Эта компания так же из Китая. Родоначальником этой линейки стал модуль ESP-01. Он имеет удобную конструкцию, но использует далеко не все возможности микросхемы ESP8266 EX. Последующие модификации модуля получили названия ESP-02, ESP-03 и так далее до ESP-13. Именно эту линейку модулей мы будем изучать далее. Мы научимся использовать данные модули как в качестве внешних Wi-Fi адаптеров для модуля Ардуино, так и в качестве самостоятельного контроллера, работающего уже без Ардуино. Микросхема ESP8266 EX представляет собой полноценный и достаточно мощный микроконтроллер способный справляться с широким кругом задач. Поэтому используя всего лишь один модуль (любой из линейки ESP-01… ESP-13) можно собрать полноценное электронное устройство с Wi-Fi интерфейсом, управляющее различными внешними нагрузками.

Книга предназначена для начинающих инженеров и конструкторов микроэлектронной техники и студентов технических колледжей и вузов, обучающихся по специальности микроэлектроника и цифровая техника.