Arduino＋ESP8266でIoT

　123D CircuitsのArduino＋ESP8266の仮想デバイスをもとに、実際に回路を組んでみました。
その際の手順などを説明します。

○用意するモノ

・SunFounder(サンファウンダー)ESP8266Wifi無線シリアルトランシーバモジュール　UNO R3 Mega2560 Nano　Arduino初心者専用 [並行輸入品]
・PL2303HX内蔵USBシリアル変換ケーブル
・PL2303HX内蔵USBシリアル変換ケーブルのドライバ
・通信ソフト　TeraTerm
・ファームウェア書き換えツール　FLASH_DOWNLOAD_TOOLS_v2.4_150924
※ファームウェア書き換えツールは必須ではありません。

　上記ESP8266WiFiモジュール(ESP-01)は、技適が付いてないので注意。また、シリアル変換ケーブルは各種ありますが、Windows10に対応していないものもあるので注意が必要です。
　技適取得済みのWiFiモジュール(ESP-WROOM-02)は、スイッチサイエンスなどで購入できます。使い方は変わらないので、こちらを利用することをお勧めします(端子配列は異なる)。ただし、ESP-WROOM-02を使用したモジュールは、Arduinoの3.3V電源では駆動できないため、別途3.3Vを供給するための電源が必要になります。

・EasyWordMall 3.3V 5V MB102ブレッドボード用 電源モジュール パワーモジュール
・ACアダプター 12V/0.5A

○下準備
①PL2303HX内蔵USBシリアル変換ケーブルのドライバ、TeraTermをインストールします。
②次のように回路を接続します。
※3.3V電源はArudinoから供給、ESP-WROOM-02の場合は別電源が必要

TX	シリアル変換ケーブル白
RX	シリアル変換ケーブル緑
CH_PD	3.3V
VCC	3.3V

○TeraTermの設定
①TeraTermを起動します
②[シリアル(E)]をオンにし、[ポート(R)]から「COMn:Prolific USB-to-Serial Comm Port(COMn)」(「n」は番号で環境により異なる)を選択し、[OK]ボタンをクリックします。


③[設定(S)]→[端末(T)]を選択します。
④「改行コード」の[受信(R)]と[送信(M)]を「CR+LF」に設定し、[OK]ボタンをクリックします。


⑤[設定(S)]→[シリアルポート(E)]を選択します。
⑥[ボー・レート(B)]を「115200」に設定し、[OK]ボタンをクリックします。


⑦[設定(S)]→[設定の保存(S)]を選択します。
⑧保存先フォルダを選択し、[保存(S)]ボタンをクリックします。

○ESP-01の設定
 ESP-01は、初期設定がAPモードになっているため、次のように操作して、モードを変更します。

①TeraTermから「AT」と入力し、[Enter]キーを押し、「OK」と表示されることを確認します。
※「OK」と表示されない場合は、配線を確認してください。
②「AT+CWMODE=3」と入力し、「Enter」キーを押します。

ATコマンドについては、こちらを参照してください。

○回路の配線
　LED制御と温度計測をするための回路を組みます。



○プログラムの作成
　実際の回路では、Wifi接続時などのウェイト時間を多くとらないと上手く動きません。

・LED制御

	int LED = 5;
	int errorLED = 11;
	String ssid = "<SSID>"; // wifi SSID
	String password = "<Password>"; // wifi password
	String host = "dweet.io"; // dweet.io
	const int httpPort = 80;
	String uri = "/get/latest/dweet/for/arduino-led-onoff";
	// the setup routine runs once when you press reset:
	void setup() {
	pinMode(LED, OUTPUT); // init our bule LED
	pinMode(errorLED, OUTPUT); // init our red error LED
	// Start our ESP8266 Serial Communication
	Serial.begin(115200); // Serial connection over USB to computer
	Serial.println("AT"); // Serial connection on Tx / Rx port to ESP8266
	delay(5000); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find("OK")) digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	// Connect to Wifi
	Serial.println("AT+CWJAP=\"" + ssid + "\",\"" + password + "\"");
	delay(10000); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find("OK")) digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	// Open TCP connection to the host:
	Serial.println("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"" + host + "\"," + httpPort);
	delay(50); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find("OK")) digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	}
	// the loop routine runs over and over again forever:
	void loop() {
	// Construct our HTTP call
	String httpPacket = "GET " + uri + " HTTP/1.1\r\nHost: " + host + "\r\n\r\n";
	int length = httpPacket.length();
	// Send our message leuntilngth
	Serial.print("AT+CIPSEND=");
	Serial.println(length);
	delay(10); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find(">")) {
	digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	} else {
	digitalWrite(errorLED, LOW);
	}
	// Send our http request
	Serial.print(httpPacket);
	delay(10); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find("SEND OK\r\n")) digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	while(!Serial.available()) delay(5); // wait we receive the response from the server
	if (Serial.find("\r\n")){ // search for a blank line which defines the end of the http header
	delay(5);
	unsigned int i = 0; //timeout counter
	String outputString = "";
	while (!Serial.find("\"action\":\"")){} // find the part we are interested in.
	while (i<60000) { // 1 minute timeout checker
	if(Serial.available()) {
	char c = Serial.read();
	if(c=='\"') break; // break out of our loop because we got all we need
	outputString += c; // append to our output string
	i=0; // reset our timeout counter
	}
	i++;
	}
	if(outputString=="on"){
	digitalWrite(LED, HIGH);
	} else {
	digitalWrite(LED, LOW);
	}
	}
	delay(10000); // wait 10 seconds before updating
	}

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・温度計測

	int sensorPin = 0;
	int errorLED = 11;
	String ssid = "<SSID>"; // wifi SSID
	String password = "<Password>"; // wifi Password
	String host = "dweet.io"; // dweet.io
	const int httpPort = 80;
	String uri = "/dweet/for/arduino-temperature";
	// the setup routine runs once when you press reset:
	void setup() {
	pinMode(errorLED, OUTPUT); // init our red error LED
	// Start our ESP8266 Serial Communication
	Serial.begin(115200); // Serial connection over USB to computer
	Serial.println("AT"); // Serial connection on Tx / Rx port to ESP8266
	delay(5000); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find("OK")) digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	// Connect to Wifi
	Serial.println("AT+CWJAP=\"" + ssid + "\",\"" + password + "\"");
	delay(10000); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find("OK")) digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	// Open TCP connection to the host:
	Serial.println("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"" + host + "\"," + httpPort);
	delay(50); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find("OK")) digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	}
	// the loop routine runs over and over again forever:
	void loop() {
	int reading = analogRead(sensorPin);
	float voltage = reading * 5.0 / 1024.0;
	float temperatureC = voltage * 100;
	// Construct our HTTP call
	String httpPacket = "POST " + uri +"?temperature="+ temperatureC + " HTTP/1.1\r\nHost: " + host + "\r\n\r\n";
	int length = httpPacket.length();
	// Send our message length
	Serial.print("AT+CIPSEND=");
	Serial.println(length);
	delay(10); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find(">")) digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	// Send our http request
	Serial.print(httpPacket);
	delay(10); // Wait a little for the ESP to respond
	if (!Serial.find("SEND OK\r\n")) digitalWrite(errorLED, HIGH); // check if the ESP is running well
	delay(10000); // wait 10 seconds before updating
	}

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 <SSID>にはWiFiのSSIDを、<password>にはWiFiのパスワードを入力します。
 クライアント側(ブラウザ側)のHTMLコードは変わりませんので、前回の記事を参照してください。

123D CircuitsでIoTデバイス(Arduino＋ESP8266）のプロトタイピング-その2 センサーデータ収集

今回は、123D Circuits上に作成したArduino＋ESP8266(WIFIモジュール)の仮想IoTデバイスで計測した温度データを取得、収集した可視化してみます。IoTプラットフォームには、dweet.ioを使います。

以下のHTMLを「temp_123d.htm」と名前を付けて保存してください。
※このコードは、このブログのサイドバーに埋め込んでいます。

	<!DOCTYPE html>
	<html>
	<head>
	<meta charset="UTF-8">
	<title>温度</title>
	<script type="text/javascript" src="http://www.google.com/jsapi"></script>
	<script src="http://dweet.io/client/dweet.io.min.js"></script>
	</head>
	<body>
	<div>
	<button onclick="subscribe()">接続</button>
	<button onclick="unsubscribe()">切断</button>
	</div>
	<div>
	<div id="temperatureGauge"></div>
	<div id="chart_div"></div>
	</div>
	<script type="text/javascript">
	var thingName = "arduino-temperature" // channel名の設定
	// Google Chart
	google.load("visualization", "1", {packages:["gauge", "line","corechart"]});
	google.setOnLoadCallback(drawChart);
	function drawChart() {
	// Data for temperature Gauge
	Data = google.visualization.arrayToDataTable([
	['Label', 'Value'],
	['Temperature', 0],
	]);
	// Option for temperature Gauge
	Options = {
	width: 200, height: 200,
	min: 0, max: 150,
	redFrom: 112, redTo: 150,
	yellowFrom:75, yellowTo: 112,
	minorTicks: 5
	};
	Gauge = new google.visualization.Gauge(document.getElementById('temperatureGauge'));
	Gauge.draw(Data, Options);
	};
	function subscribe() {
	dweetio.listen_for(thingName, function(dweet){
	// Update temperature data
	Data.setValue(0, 1, dweet.content.temperature);
	Gauge.draw(Data, Options);
	});
	}
	function unsubscribe(){
	dweetio.stop_listening_for(thingName);
	Data.setValue(0, 1, 0);
	Gauge.draw(Data, Options);
	}
	</script>
	</body>
	</html>

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123D Circuitsの[Start Simulation]をクリックしてください。

「temp_123d.htm」をブラウザで開いてください。
[接続]ボタンをクリックすると温度データと取得します。
[切断]ボタンをクリックすると、データの取得を停止します。
※データを取得するまで時間がかかります。


123D Circuitsの温度データを変化させるには、温度センサーLM35をクリックし、表示されたバーをスライドさせます。


グラフで確認するには、こちらを参照してください。

123D CircuitsでIoTデバイス(Arduino＋ESP8266）のプロトタイピング-その1 LED制御

123D Circuitsは、Arduino電子回路の仮想実験室です。回路の試作からPCBの作成まで行うことができます。

今回は、123D Circuits上に作成したArduino＋ESP8266(WIFIモジュール)の仮想IoTデバイスを、ネットワーク経由で制御してみます。IoTプラットフォームには、dweet.ioを使います。

以下のHTMLを「led_dweet.htm」と名前を付けて保存してください。

	<!DOCTYPE HTML>
	<html lang="ja">
	<head>
	<meta charset="UTF-8">
	<title>dweet test</title>
	<script src="http://dweet.io/client/dweet.io.min.js"></script>
	<script src="https://code.jquery.com/jquery-2.1.4.min.js"></script>
	<script>
	$(function(){
	var thingName = "arduino-led-onoff"; //thing nameの設定
	// データの送信
	function publish(action) {
	dweetio.dweet_for(
	thingName,
	{'action' : action},
	function(err, dweet){
	console.log(dweet.content);
	}
	);
	}
	// [ON]ボタンのクリックで文字列「on」を送信
	$('#on-button').click(function(){
	publish('on');
	});
	// [OFF]ボタンのクリックで文字列「off」を送信
	$('#off-button').click(function(){
	publish('off');
	});
	});
	</script>
	</head>
	<body>
	<button id="on-button">ON</button>
	<button id="off-button">OFF</button>
	</body>
	</html>

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123D Circuitsの[Start Simulation]をクリックしてください。


「led_dweet.htm」をブラウザで開いて、[ON]ボタンを押すと、青LEDが点灯し、[OFF]ボタンをクリックすると、消灯します。

※LEDが点灯、消灯するまで、時間がかかる場合があります。