🥇ShIoTiny: lytse automatisearring, it ynternet fan dingen as "seis moanne foar fakânsje"

Haadpunten of wêr't dit artikel oer giet

ТSûnt de belangen fan minsken binne oars, en minsken hawwe in bytsje tiid, dan koart oer de ynhâld fan it artikel.

СDit artikel is in oersjoch fan it controllerprojekt mei de minimale priis en kapasiteit fisuele programmearring fia WEB blêder.

ПSûnt dit is in resinsje artikel rjochte op it sjen litte "wat kin wurde geperst út in penny controller," Jo moatte net sykje nei djippe wierheden en detaillearre algoritmen yn it.

РDe motivaasje, ideeën en resultaten fan it bouwen fan in controller basearre op in WiFI-chip wurde beskôge ESP8266.

De previnsje

Ik woe dit artikel net skriuwe. Ik bin hielendal gjin fan fan it skriuwen fan artikels. Jo moatte tinke oer dit, en in protte. Tink oer hoe't jo op sa'n manier skriuwe kinne dat it oantal minsken dat jo ferkeard begrypt ta in minimum wurdt werombrocht. Tink oer hoe't jo net nei ekstremen gean. En der is noch folle mear om oer te tinken.
Mar myn freonen seine dat sûnt myn ynspanningen op it mêd fan IoT en oare lytse automatisearring ynteressant binne foar har, dan kinne se ek ynteressant wêze foar oaren en foar it algemien publyk. No, wêr sammelet it publyk dat hjiryn ynteressearre is? Fansels, op 'e hub. En hjir bin ik. Alde lêzer en nije skriuwer.

Ik drage gjin ferantwurdlikens foar flaters, ûnkrektens, typfouten, ferâldere presintaasjestyl, ensfh., dêr't de lêzer miskien net fan fynt. Lês op eigen risiko.

Ik warskôgje jo ek daliks dat ik net sil útlizze wat MQTT, WiFi en UDP multicast binne en oare dingen dy't net direkt relatearre binne oan it ûnderwerp. D'r binne wat keppelings oan 'e ein fan it artikel.

De berte fan in idee of wat teksten

ЖIt libben is gjin maklik ding en His Majesty Chance spilet dêr in wichtige rol yn. Dat ik wol diele hoe't willekeurige barrens, keppele oan natuerlike luiheid, resultearre yn in nochal nijsgjirrige ûntwikkeling fan in controller basearre op de ESP8266.

НIt begon allegear gewoan routine: ik woe in systeem bouwe foar it kontrolearjen fan de wetterfoarsjenning en it wetterjen fan de túnbêden en strûken yn it lân.

Нoch, om't ik allinnich op fakânsje, dy't noch mear as seis moanne fuort wie, folslein oan buizen, tanks en kranen wurkje kin - wie alles beheind ta diskusjes op it wurk mei kollega's en freonen en kammeraten yn in ynformele setting.

ТIt ûnderwerp fan "lytse automatisearring" of, lykas se gewoanlik sizze ûnder "dizze skoaljonges-hackers-hipsters" - it ûnderwerp fan IoT - Internet of Things - hat my al in lange tiid ynteressearre. Lang foardat it ynternet sels in soad brûkt waard.

ЕSels as bern woe ik dingen om wat "op har eigen" te dwaan. En it soe winsklik wêze dat ik se op ien of oare manier fan in ôfstân behearskje koe. Mar yn dy tiid (80, begjin jierren '90 fan it lêste millennium) wie dit nochal dreech. It ynternet wie net oeral yn 'e wrâld breed beskikber, krekt sa't d'r gjin tillefoans, tablets, of sels LCD-displays of USB-flash-driven wiene. Dat wy moasten ús beheine ta "klapljochtschakelaars" en ienfâldige radio-ôfstânskontrôles. Mar foar dy tiden en dy leeftyd wie it net min en nijsgjirrich.

НOch, dit binne dingen fan it ferline. No is it de 15e ieu. En elkenien hat in smartphone yn 'e bûse, it ynternet is hast oeral beskikber wêr't it nedich is en net nedich, en de basis fan beskikbere elektroanyske komponinten is no sa dat krekt XNUMX jier lyn de gemiddelde ynwenner fan planeet Ierde der noait fan dreamd hie .

ПDêrom, nei't ik besletten om in kontrôler foar wettersaken op 'e dacha te bouwen, draaide ik myn oandacht nei de ESP8266-chip.
Earst fan alles, dizze chip is goedkeap. En as ien controller net genôch is, kinne jo twa, trije of fiif ynstallearje. Twad, it hat WiFi oan board. Dat is, jo kinne sjen wat der bart fia it ynternet en sels it proses kontrolearje fan elke smartphone. Fansels moatte jo in tagongspunt mei ynternet tagong, mar dit is gjin probleem. Hoe dan ek, it is hast oeral of is it te wêzen, ynklusyf yn myn datsja.

ПIk haw mysels ûnderdompele yn 'e wûnderlike wrâld fan projekten foar de ESP8266, ik wie ferrast om te ûntdekken dat nettsjinsteande de geweldige mooglikheden fan dizze chip, projekten derop, mei seldsume útsûnderingen, binne ferdield yn twa soarten: dit binne ekstreem primitive programma's lykas "klik". de skeakels fan jo smartphone en stoarje nei de tastân fan 'e sensortemperatueren fia it ynternet"; of goede en solide JavaSkript of Lua tolken, mar spitigernôch, se konsumearje hast alle ûnthâld en net tastean jo te dwaan neat serieus.

ПMyn earste idee wie sa ienfâldich as pankoeken - om in ienfâldich programma te skriuwen foar it kontrolearjen fan pompen basearre op de tastân fan 'e sensoren en dat is it. Mar, lykas in betûfte roller yn termen fan springen op 'e hark fan it ymplementearjen fan ferskate systemen, begriep ik dat ik perfoarst net alle bochten fan it algoritme soe kinne foarsizze dy't ik soe wolle of moatte rjochtsje tidens de bou fan it wetterfoarsjenning en yrrigaasjesysteem.

ДIt is net heul handich om it programma te ferwurkjen op 'e dacha, yn in tsjustere skuorre. Mar jo moatte.
Wat is de wei út? Fansels wie it earste ding dat my yn 't sin kaam om it algoritme oanpasber te meitsjen. Ien fan myn kollega's joech in protte advys - wat te ynstellen en hoe. Hjirmei fermoarde hy myn earste idee yn 'e knop. Mei tank oan him. As hy it oantal parameters dat ik soe moatte konfigurearje net foar myn eagen iepenbiere hie, soe ik dizze opsje wierskynlik net hawwe wegere: in side foar algoritme-ynstellings meitsje.

НIt skriklike byld fan it oantal ynstellingsparameters, en sels dejingen dy't inoar beynfloedzjen, socht my op. Noch ien kear besefte ik dat jo net alles kinne foarsizze ...

СIk sil ien kear reservearje: ik bin lui. Hiel loai! Ik bin earlik sein te lui om it programma elke kear te herskriuwen. Dêrom ûntstie de taak - hoe fluch en maklik in algoritme yn te stellen, leafst sûnder programmearring? Boppedat sil dit algoritme frij yngewikkeld wêze; sil in protte parameters hawwe; sil spesifyk wêze foar myn saak en net geskikt foar oaren. En ik wol it apparaat wirklik min of mear universeel meitsje ...

ПOm't der noch sa'n seis moanne foar fakânsje wie en allerhanne pipe-pompen, besleat ik myn tiid te nimmen en nei te tinken oer hoe't ik it handich en moai meitsje kin? Hoe programmearje sûnder programmearring? Hoe te dwaan sûnder in triljoen parameters dy't kinne wurde feroare by it konfigurearjen?

КLykas gewoanlik wie alles foar ús al útfûn: ik realisearre dat ik in algoritme tekenje woe yn 'e foarm fan aksjefjilden en se ferbine mei kommunikaasjelinen dy't sjen litte wêr't de gegevens fan en nei fleane. No, troch op it plein te wizen, wol ik guon fan syn yndividuele parameters kinne konfigurearje.

ИIt idee om in algoritme te definiearjen troch it yn kwadraten te tekenjen is net nij. Sokke systemen bestie werom yn de jierren '80; No is d'r in superpopulêr NodeRed-systeem, dat bekend is foar dyjingen dy't al meidien hawwe oan 'e wrâld fan lytsskalige automatisearring / IoT.

НOh, hjir is it probleem: sokke systemen binne ûntworpen foar "grutte PC's". Op it slimste - op Raspberry PI. Mar net op 'e ESP8266, dy't mar in pear tsientallen kilobytes RAM hat en gjin bestjoeringssysteem!

Кwat te dwaan? En d'r binne mar twa manieren om út te kommen: skriuw en tekenje in programma op in "grutte PC" of laptop, en ferpleats it dan yn ien of oare foarm nei de ESP8266, of besykje "it ûnmooglik" yn 'e ESP8266-controller sels te skowen.

ПDêrom wie it maksimale programma dat ik hie dit: om jo controller te programmearjen, moatte jo neat oars nedich hawwe as in laptop mei in WEB-blêder! Dat is, in laptop mei in WEB-blêder en myn controller - dit moat genôch wêze om folslein konfigurearje en skriuwe en tekenje kontrôleprogramma's.

И, sa die bliken, it wie hiel mooglik om te fieren dit!
Ik sil jo net ferfele mei alle details fan 'e projektûntwikkeling. Ik sil allinich sizze dat op basis fan 'e wurden dy't yn myn geast en tonge kamen tidens it ûntwikkelingsproses, it mooglik wêze soe om in aparte "Wurdboek fan obscene taal brûkt troch elektroanyske yndustry arbeiders" Mar it is allegear foarby. Mear krekter, net alles, mar it earste, dreechste poadium, as it net dúdlik is oft jo idee fan wenjen der sil wêze of is it gewoan it delirium fan in grize ruin op in moanneljocht nacht.

ПIk sil it resultaat diele fan wat útkaam en de namme krige "ShIoTiny Controller".

Dus wat barde der?

Hardware De ShIoTiny-controller is standert en ienfâldich: trije yngongen ûntworpen foar sensors fan it type "droech kontakt" (knoppen, reed-skeakels, se binne ek wetternivosensors yn 'e tank), ien ADC-ynput, ien ynput foar it ferbinen fan in temperatuer- en vochtigheidssensor fan de DHT22 type of ferlykber. En as lêste, trije útgongen yn 'e foarm fan switching relais foar 220 Volt, 1 Ampere. It estafette seit 10A, mar ik bin in realist en sil net tastean 10 Amps troch it bestjoer. En om pompstarters te kontrolearjen, is 1Amp genôch. Dit alles wurdt oandreaun út in macht boarne mei in spanning fan 5 oant 9 volt.

ЧOm earlik te wêzen, haw ik de temperatuersensor krekt sa tafoege, mar op 'e ADC hie ik hope om de spanning fan it oanbodnetwurk te mjitten. Wa wit?

РFansels binne alle yngongen, útsein de ynfier foar it ferbinen fan DHT22, beskerme troch wjerstannen en diodes: ik hie gjin winsk om de ESP8266 te ferbaarnen, en diodes en wjerstannen kostje mar in pear kopeken.

foto It klear produkt kin sjoen wurde oan it begjin fan it artikel. Ik bestelde ferskate fan dizze boerden - wat as ik ferbaarne se of moatte snije it spoar skonken?
Mar gelokkich hoegde ik net.

ФDit produkt is, fansels, skientme en grandeur. Mar foar it gemak, hjirûnder is in tekening diagram fan it ferbinen simulators fan sensoren en actuators oan it bestjoer.

Вynstee fan nivo sensoren binne der Input1..3 knoppen, ynstee fan starters binne der LEDs ferbûn oan de Relay1..3 estafette. No, in fariabele wjerstân op 'e ADC om de ynfierspanning te simulearjen.
КAs it estafette útskeakele is, ljochtet de reade LED op. En as it oan is, is it grien. Dat ik debugge it op 'e tafel.

КNeist dit alles is der in macht Anschluss oan de linker kant fan it bestjoer, en twa tsjinst knoppen oan de rjochterkant: weromsette en AP. No, d'r is in DIP-switch dy't it apparaat oerskeakelt nei programmearringmodus. De ESP8266 programmearring connector fia USB-UART adapter is ek beskikber.

Guon útlis oer de knoppen. wat Reset - en sa is it dúdlik. En hjir is de knop AP nedich om oer te setten ShioTiny om tagongspuntmodus te iepenjen (konfiguraasjemodus of konfiguraasjemodus). Wêrom is dit nedich? No, bygelyks, jo hawwe jo netwurkynstellingen fergriemd en wolle se feroarje. Druk in pear sekonden op de AP-knop (oant de prachtige blauwe LED opljochtet). Nim dan jo smartphone of laptop, skeakelje WiFi yn en sjoch dêr in iepen tagongspunt mei de namme esp_8266_xxxx en ferbine dermei. Gean dan nei de browser fan jo smartphone of laptop en typ yn 'e adresbalke: 192.168.4.1. As alles yn oarder is, wurde jo nei de ShIoTiny-controllerside brocht en kinne jo it opnij konfigurearje.

КAs wy sjogge, is de hardware neat yngewikkeld. Dêrom o software diel.

ВIk sil alle eigenaardichheden fan 'e ymplemintaasje beskriuwe, mar letter. Guon dei. En hjoed sil ik de software allinich "fan bûten" beskôgje, dat is, út it eachpunt fan 'e brûker - mysels of immen oars dy't it risiko naam om myn ambacht te brûken (d'r binne ek sokke stuntmannen).

С Fanút it eachpunt fan 'e brûker is it apparaat in HTTP-tsjinner dy't tagonklik is fia WiFi. Alle ynstellingen, programmearring, ensfh. wurde dien mei in WEB-blêder.

ИDat, wy gongen nei de controller side. Wat sjogge wy? En wy sjogge de ljepper "Kontrol en status", dy't de aktuele tastân fan 'e brûkte apparaten toant: ynput, útgongen, ADC, DHT22. Derneist wurde de ferbiningsparameters nei it tagongspunt toand (as wy wurkje yn WiFi-stasjonmodus); tagongspuntparameters (as wy wurkje yn WiFi tagongspuntmodus) of beide. No, boppedat wurde de ferbiningsparameters mei de MQTT-broker werjûn as it MQTT-protokol wurdt brûkt.

КSa't wy sjogge, neat spesjaal of nijsgjirrich. D'r is neat om sels op te klikken! Hoewol... Der binne noch twa ljeppers! Konfigurearje netwurk ynstellings Networking en programma circuit bewurker ElDraw.

Кdus jo riede it, Networking - dit is netwurk opset, mar net allinnich. It hat in pear mear nijsgjirrige parameters. Litte wy op it ljepblêd klikke Networking en wy sille dêr sawat sjen wat yn 'e figuer te sjen is.
НIt ynstellen fan de tagongspuntnamme en wachtwurd foar elke modus - WiFi-stasjon en WiFi-tagongspunt. Alles liket dúdlik te wêzen. Lykas it doel fan 'e knop "Scan WiFi" frij transparant.
А hjir is de dellûklist "ShIoTiny modus" fereasket opheldering. It feit is dat ik op gjin inkelde manier koe beslute hokker modus foar my handiger soe wêze om te wurkjen. En dêrom joech hy 5 wurkwizen fan it apparaat.

ПLitte wy dizze operaasjemodi koart listje.

Konfiguraasjemodus - konfiguraasje modus. Dit is in iepen tagongspuntmodus mei in fêst adres fan 192.168.4.1 en in namme fan esp_8266_xxxx.

Stasjon modus - modus fan in WiFi-stasjon ferbûn mei jo tagongspunt.

AP-modus - sletten tagongspuntmodus. Jo hawwe de namme en wachtwurd sels ynsteld.

AP + Stasjon modus - dit is de simultane aktivearring fan AP-modus + Stasjonsmodus.

Single modus - wurkje hielendal sûnder in netwurkferbining. In iensume kontrôler dy't syn swiere oandiel draacht ...

В ien fan 'e modi útsein "Konfiguraasjemodus", kinne jo in WEB-side blokkearje troch it fakje oan te vinken "Web beskoattelje yn stasjonsmodus". Dit is in soarte fan feiligens redenen.

НMQTT-ynstellingen binne fanselssprekkend: tsjinner, poarte, wachtwurd, iepen ferbining of troch SSL. Ik sil hjir net yn detail yngean.

КUnder oare dingen kin de ShIoTiny-controller pakketten fan in spesjaal formaat ferstjoere en ûntfange fia multicast. De ynstellingen binne ek dúdlik: groepadres en poarte.
Fansels, as jo alle nuânses fan 'e ynstellingen beskriuwe, krije jo in apart artikel, mar dit is gjin diel fan myn plannen.

Иja, mei in ljepper Networking alles is min of mear dúdlik. Lit ús gean nei de wichtichste skaaimerk fan de controller - de programma circuit bewurker ElDraw.

Тtroch op it ljepblêd te tikjen ElDraw, wy sille sjen wat as it folgjende. Fansels, as it apparaat gjin laden circuit hat, dan sil it circuitfjild leech wêze.

Сlofts - in palet fan eleminten of knopen (knooppunten).
Сrjochten - skemafjild of gewoan "skema".
СOan 'e boppekant binne d'r knoppen foar it laden en lossen nei skiif en nei it apparaat, lykas bewurkingsknoppen.

ДFoar dyjingen dy't wurke hawwe mei redakteuren, is behear oer it algemien fanselssprekkend. Jo moatte in elemint tafoegje oan it diagram - nim it mei de mûs en sleep it fan it palet nei it diagram. As jo moatte fuortsmite in elemint of ferbining út it diagram, klik dan op it of it mei de mûs en druk op de kaai DE. Wy moatte de eleminten ferbine - wy nimme de ynfier fan ien elemint en ferbine it mei de útfier fan in oar.

ЕDer is ek skaalfergrutting (SHIFT + mûs tsjil). Spitigernôch is it net mooglik om eleminten en groepen fan eleminten te kopiearjen. Mar dit steurt my net folle.

КDêrnjonken kin de ynfier fan in knoop om logyske redenen allinich ferbûn wurde mei ien útfier fan in oare knooppunt. Mar de útfier fan in knooppunt is mei ferskate yngongen fan oare knooppunten. Yngongen binne altyd links fan 'e knopen. Útgongen binne altyd oan de rjochterkant.

КHokker mooglikheden hawwe wy om algoritmen te ymplementearjen?
ВDe mooglikheden binne frij wiidweidich. It palet befettet knopen dy't alle controller-hardware fertsjintwurdigje ShioTiny: yngongen, relais, ADC, DHT11/22.

ДD'r binne logyske en arithmetyske knopen foar gegevensferwurking.

ЧOm ús te wurkjen mei it apparaat fia it ynternet, binne d'r knooppunten foar ynskriuwe en publisearjen fan parameters op 'e MQTT-broker.

ЕAs wy wolle dat ferskate ShIoTiny-controllers ynformaasje mei elkoar útwikselje, kinne wy knooppunten brûke foar it ferstjoeren en ûntfangen fan parameters mei it UDP-multycastprotokol.

КDêrneist binne der timer knopen; evenemint ferwurkjen kontrôle knopen.

ПIk sil jo in pear foarbylden jaan. Wolle jo bygelyks temperatuer- en fochtigensgegevens elke 30 minuten op in MQTT-tsjinner publisearre wurde? Neat koe ienfâldiger. Litte wy sa tekenje.

Жmeme knop "Upload". Alle!
ЕAs jo de ferbining mei de MQTT-makelaar goed ynsteld hawwe op it ljepblêd Networking, dan is dat alles!
Кelk heal oere, de temperatuer wurdt publisearre op de makelder ûnder de / T ûnderwerp, en de vochtigheid - ûnder de / H ûnderwerp. Of, as jo jo eigen ûnderwerpnammen ynstelle, dan ûnder harren.
ЗDe foar de hân lizzende fraach is: wêrom is 18000 30 minuten? Want alle tiden wurde metten yn tsienden fan in sekonde.

ТNo wolle jo tafoegje oan dit skema de mooglikheid om te skeakeljen de Relay1 estafette fia it ynternet, en sels foar in bepaalde tiid? Gjin probleem. Litte wy de tekening sa foltôgje.

ОFiif klik op de "Upload" knop. Alle! No, neist it feit dat elke heal oere, temperatuer en fochtigens wurde publisearre op 'e MQTT-broker, sil it mooglik wêze om it Relay1-estafette yn te skeakeljen. Ja, net allinich ynskeakelje, mar foar krekt 10 minuten. Jo kinne it estafette ynskeakelje troch it ûnderwerp /r1cmd te publisearjen, ynsteld op 1. En de echte steat fan 'e estafette sil publisearre wurde yn it ûnderwerp /r1status.

ВWolle jo de estafette net allinich ynskeakelje, mar ek útskeakelje foarôfgeand oan skema? Ja, wat jo sizze. De foto hjirûnder lit sjen hoe't jo dit dwaan!

ПIs it prinsipe dúdlik? Jo tekenje gewoan it algoritme mei jo mûs! En skriuw in pear ynstellings: tiid, ûnderwerp namme en dat is it. Dit is folle dúdliker dan it skriuwen fan in boskje koade.

КTrouwens, it markearjen fan ferbiningen yn ferskate kleuren is net "Photoshop" - it is ien fan 'e funksjes fan' e bewurker. Jo kinne de ferbiningen kleurje as jo wolle om net yn 'e war te kommen.

Нoh en dat is net alles! Om it algoritme te debuggen, is d'r in knop "Monitor start". Frjemd genôch skeakelt it de "monitor" modus yn. Yn dizze modus wurdt de tastân fan alle útgongen fan alle knopen periodyk lêzen fan 'e controller ShioTiny en werjûn op it diagram. Likernôch as op 'e foto hjirûnder.

ТDat is, wy kinne yn "hast echte tiid" sjen wat wy hawwe by de ynfier en útfier fan elke knooppunt. It helpt in protte as der wat net dúdlik is.

ЕD'r binne folle mear "trúkjes en funksjes" dy't ik graach beskriuwe wolle, mar myn gewisse sil jo net tastean jo tiid op har te fergrieme yn ien artikel. It ymplementearre haadidee is al dúdlik: in minimum oanpasbere parameters - maksimale dúdlikens.

Fly yn 'e sied

КFansels wol ik dat der gjin flean yn 'e salve is, mar de wrâld is net ideaal. Sawol myn bewurker as myn controller binne net perfekt. Ik ûntduts twa haadfunksjes dy't ik noch net eliminearje koe.

ВAs earste ferskine soms glitches by it ferpleatsen fan eleminten yn groepen. Mar dit bemuoit it wurk net folle. Mear in "funksje" as in "bug".

И, twadde, ûnder bepaalde betingsten, nei it laden fan it circuit yn it apparaat mei de knop "Upload", wurdt it opnij starte. Dit bemuoit it libben net, mar de bewurkerside moat bywurke wurde.

konklúzje

НIk hoopje dat jo it idee leuk hawwe om algoritmen te tekenjen ynstee fan programma's te skriuwen. Dit is hoe't willekeurige gedachten, ideeën en skeel soms oanlieding jaan ta folslein libbensfetbere ûntjouwings.

НOch, neffens my, hat de folume fan it artikel alle ridlike grinzen oertroffen. Sa sil ik foar hjoed ôfmeitsje.
ПLit my gewoan sizze dat d'r noch mar in pear wiken binne foar de fakânsje en ik bin frij ree om te gean fan it debuggen fan 'e controller oan' e tafel nei it debuggen "yn it fjild."
ЕAs immen ynteressearre is yn myn ideeën of ûntwikkelingsdetails, skriuw dan nei my: shiotiny@yandex.ru

ВIk sil altyd bliid wêze om opmerkings en krityk te ûntfangen, as it fansels relevant is.

Жwolkom jo feedback, opmerkings en suggestjes.