เราจะใช้วิธีการส่งสัญญาณจากบอร์ด SparkFun ESP8266 Thing ไปยัง Raspberry Pi 3 เพื่อเปิดหรือปิด LED ที่เชื่อมต่ออยู่กับ Raspberry Pi ซึ่งจะเป็นการสาธิตพื้นฐานในการส่งสัญญาณจาก ESP8266 ไปยัง Raspberry Pi ผ่านเครือข่าย WiFi

วัสดุที่จำเป็น

คุณจะต้องมีสิ่งเหล่านี้เพื่อทำบทช่วยสอนนี้ให้เสร็จสมบูรณ์ คุณสามารถทดแทนได้ เช่น สามารถใช้ Raspberry Pi Zero W แทน Pi 3 และสามารถหาซื้อชิ้นส่วนแต่ละชิ้นแทนชุดเริ่มต้นแบบครบชุดได้:

- Raspberry Pi 3 B+ Starter Kit

- SparkFun ESP8266 Thing

- SparkFun Beefy 3 - FTDI Basic Breakout

- Break Away Headers - Straight

- USB Micro-B Cable - 6 Foot

- Break Away Headers - 40-pin Male (Long Centered, PTH, 0.1")

ข้อควรทราบ: การติดตั้งหรือการใช้เครื่องมือพิเศษไม่จำเป็นสำหรับการทำตามบทช่วยสอนนี้ แต่คุณจะต้องมีหัวแร้งและอุปกรณ์บัดกรีทั่วไป

การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์

การเชื่อมต่อกับ Raspberry Pi

การเชื่อมต่อ Raspberry Pi นั้นง่ายมาก เพียงแค่เชื่อมต่อ LED หนึ่งดวงเข้ากับพิน GPIO 2 ดูแผนภาพ Fritzing ด้านล่างสำหรับรายละเอียดการเชื่อมต่อ

การเชื่อมต่อกับ ESP8266

เชื่อมต่อปุ่มสองปุ่มตามแผนภาพ Fritzing ด้านล่าง

โดยปุ่มหนึ่งจะเปิดไฟ LED ของรีโมท และอีกปุ่มจะปิดไฟ เราจะถือว่าคุณสามารถบัดกรีหัวต่อเข้ากับบอร์ด ESP8266 Thing ได้ด้วยตัวเอง แต่ถ้าคุณต้องการความช่วยเหลือ โปรดดูบทช่วยสอนการบัดกรีของเรา

นอกจากนี้ คุณสามารถใช้หัวต่อแบบแยกที่ยาวตรงกลาง โดยเสียบหัวต่อแบบ 6 พินเข้ากับแผงทดลองให้ตรงกับพินการเขียนโปรแกรมบน Thing เพื่อให้คุณเสียบบอร์ด FTDI เข้าไปได้

การตั้งค่าโปรแกรมบน Raspberry Pi

มาเริ่มเขียนโปรแกรมบน Raspberry Pi เพื่อรองรับเว็บแอปที่สามารถใช้ในการเชื่อมต่อข้อมูลกันเลย ในบทช่วยสอนนี้ถือว่าคุณมีความคุ้นเคยกับ Linux และ Python อยู่ในระดับหนึ่งเพื่อทำตามได้

การติดตั้ง Flask

ขั้นตอนแรกคือการติดตั้ง Flask บน Raspberry Pi โดยที่ Python และการรองรับ GPIO ผ่าน Python ได้ถูกติดตั้งไว้แล้ว ดังนั้นคุณไม่ต้องกังวลเรื่องนั้น

คุณสามารถรันคำสั่งเหล่านี้ได้ทั้งจากเทอร์มินัลที่เปิดบน Raspberry Pi โดยตรง หรือรันจากระยะไกลผ่านการเชื่อมต่อ SSH

สิ่งแรกที่คุณต้องทำคือติดตั้งเฟรมเวิร์ก Flask:

sudo pip install flask

ต่อไปเราจะสร้างไดเรกทอรีที่แอปจะทำงาน คำสั่งเหล่านี้จะสร้างไดเรกทอรีและตรวจสอบว่าคุณกำลังทำงานอยู่ภายในไดเรกทอรีนั้น

mkdir FlaskTutorial
cd FlaskTutorial

ขั้นตอนต่อไปคือการสร้างไฟล์ Python เปล่าในไดเร็กทอรีชื่อ "app.py" นี่คือไฟล์ที่เราจะใส่โค้ดลงไป เปิดไฟล์นั้นในโปรแกรมแก้ไขข้อความที่คุณชื่นชอบ (Pi มี vi, nano และ textpad)

touch app.py

จากนั้นใส่โค้ดต่อไปนี้ลงไป

#!/usr/bin/python

from flask import Flask
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)  # Sets up the RPi lib to use the Broadcom pin mappings
                        #  for the pin names. This corresponds to the pin names
                        #  given in most documentation of the Pi header
GPIO.setwarnings(False) # Turn off warnings that may crop up if you have the
                        #  GPIO pins exported for use via command line
GPIO.setup(2, GPIO.OUT) # Set GPIO2 as an output

app = Flask(__name__)   # Create an instance of flask called "app"

@app.route("/")         # This is our default handler, if no path is given
def index():
    return "hello"

# The magic happens here. When some http request comes in with a path of
#  gpio/x/y, the Flask app will attempt to parse that as x=pin and y=level.
#  Note that there is no error handling here! Failure to properly specify the
#  route will result in a 404 error.
@app.route('/gpio/<string:id>/<string:level>')
def setPinLevel(id, level):
    GPIO.output(int(id), int(level))
    return "OK"

# If we're running this script directly, this portion executes. The Flask
#  instance runs with the given parameters. Note that the "host=0.0.0.0" part
#  is essential to telling the system that we want the app visible to the 
#  outside world.
if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

โค้ดมีคำอธิบายประกอบเพื่อช่วยตอบคำถามส่วนใหญ่ แต่มีสามประเด็นสำคัญที่ต้องเน้น:

• ไม่มีการตรวจสอบข้อผิดพลาด – ค่าพารามิเตอร์ถูกส่งผ่านเส้นทางของ HTTP request ซึ่งหมายความว่าสามารถป้อนค่าใดก็ได้ ตัวอย่างเช่น GET /gpio/2/0 จะตั้งค่าพินให้ต่ำ แต่หากใช้ GET /bats/are/bugs แอปจะไม่ทำงานและส่งกลับ 404 Error

• พารามิเตอร์ host='0.0.0.0' – กำหนดให้แอปสามารถเข้าถึงได้จากอุปกรณ์อื่น หากละเว้นพารามิเตอร์นี้ แอปจะทำงานได้เฉพาะใน localhost:5000 บน Pi เท่านั้น และจะไม่สามารถเข้าถึงจากภายนอกได้

• หมายเลขพอร์ต – ค่าเริ่มต้นที่ใช้กันทั่วไปคือ 5000 แต่สามารถเปลี่ยนเป็นพอร์ตอื่นได้ตามต้องการ

เฟิร์มแวร์ของบอร์ด ESP8266 Thing

ตอนนี้เราจะต้องเขียนโปรแกรมสำหรับบอร์ด ESP8266 Thing เพื่อส่งคำขอ HTTP ไปยัง Raspberry Pi โดยโค้ดนี้จะช่วยให้คุณส่งคำขอไปยังพิน GPIO ของ Raspberry Pi

ตัวอย่างโค้ด

#include <Arduino.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266WiFiMulti.h>
#include <ESP8266HTTPClient.h>

ESP8266WiFiMulti WiFiMulti;

void setup() 
{
  Serial.begin(115200);

  // ESP8266 takes a few moments to boot, so we give it a few seconds
  for(uint8_t t = 4; t > 0; t--) 
  {
    Serial.printf("[SETUP] WAIT %d...\n", t);
    Serial.flush();
    delay(1000);
  }

  // Add the WiFi access point information
  WiFiMulti.addAP("SSID", "PASSWORD");

  // Set our buttons pins to inputs with pullup resistors enabled
  pinMode(12, INPUT_PULLUP);
  pinMode(13, INPUT_PULLUP);

}

void loop() 
{
  // wait for WiFi connection
  if((WiFiMulti.run() == WL_CONNECTED)) 
  {
    // Check if button 12 is pressed...
    if (digitalRead(12) == LOW)
    {
      //...and if so, issue a GET request of the format
      //  gpio/x/y, where x is the desired pin and y is the
      //  desired level to set the pin to. Currently the
      //  Flask app only supports pin 2.
      HTTPClient http;
      // Be sure to change this IP address and port number
      //  to match yours!!!
      http.begin("http://10.8.253.193:5000/gpio/2/0");
      int httpCode = http.GET();
      http.end();
    }
    // Repeat the process for pin 13.
    if (digitalRead(13) == LOW)
    {
      HTTPClient http;
      // Be sure to change this IP address and port number
      //  to match yours!!!
      http.begin("http://10.8.253.193:5000/gpio/2/1");
      int httpCode = http.GET();
      http.end();
    }
  }
  else
  {
    Serial.println("No WiFi");
  }
}

โค้ดและคำอธิบายน่าจะช่วยให้เข้าใจได้ว่าทุกอย่างทำงานอย่างไร แต่มีสองเรื่องที่ต้องจำไว้:

• ที่อยู่ IP และพอร์ต ที่ใช้ใน http.begin() เป็นค่าที่ตั้งไว้ตอนพัฒนา ต้องเปลี่ยนให้ตรงกับ IP และพอร์ตของ Raspberry Pi ที่ใช้งานจริง

• SSID และรหัสผ่าน Wi-Fi ต้องใส่ให้ถูกต้อง เพื่อให้ ESP8266 เชื่อมต่อเครือข่ายได้

ลองทดสอบ!

ตอนนี้ทุกอย่างน่าจะพร้อมแล้ว! เริ่มรันสคริปต์บน Raspberry Pi ได้โดยใช้คำสั่งต่อไปนี้ในไดเร็กทอรีที่มีไฟล์ app.py:

chmod a+x app.py
./app.py

คุณควรจะเห็นข้อความที่คล้ายกับตัวอย่างด้านล่างนี้

เมื่อกดปุ่ม ระบบจะส่งคำขอ HTTP ไปยังเซิร์ฟเวอร์ Flask ซึ่งจะรายงานที่อยู่ IP ของไคลเอนต์ วันที่และเวลาของคำขอ เนื้อหาของคำขอ และผลลัพธ์ (เช่น รหัส 200 หรือ "สำเร็จ") ข้อมูลเหล่านี้ช่วยตรวจสอบว่าคำขอถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์ Flask อย่างถูกต้อง ไม่ได้หลงทางหรือเกิดข้อผิดพลาดระหว่างทาง

สรุป

ตอนนี้คุณได้ติดตั้งและใช้งาน Flask ระหว่าง Raspberry Pi และ ESP8266 สำเร็จแล้ว สามารถนำไปใช้ในการควบคุม GPIO และพัฒนาโปรเจกต์ของคุณต่อไปได้!

‍