🥇ShIoTiny: automasi kecil, Internet perkara atau "enam bulan sebelum bercuti"

Perkara utama atau maksud artikel ini

ТOleh kerana minat orang adalah berbeza, dan orang mempunyai sedikit masa, maka secara ringkas tentang kandungan artikel itu.

СArtikel ini ialah gambaran keseluruhan projek pengawal dengan harga dan keupayaan minimum pengaturcaraan visual melalui pelayar WEB.

ПMemandangkan ini adalah artikel ulasan yang bertujuan untuk menunjukkan "apa yang boleh dikeluarkan daripada pengawal sesen", anda tidak seharusnya mencari kebenaran yang mendalam dan algoritma terperinci di dalamnya.

РMotivasi, idea dan hasil membina pengawal berdasarkan cip WiFI dipertimbangkan ESP8266.

Awas

Saya tidak mahu menulis artikel ini. Saya bukan peminat menulis artikel sama sekali. Anda perlu berfikir tentang ini, dan banyak lagi. Fikirkan tentang cara menulis sedemikian rupa sehingga bilangan orang yang salah faham dengan anda dikurangkan kepada minimum. Fikirkan bagaimana untuk tidak melampau. Dan banyak lagi yang perlu difikirkan.
Tetapi rakan-rakan saya berkata bahawa kerana usaha saya dalam bidang IoT dan automasi kecil yang lain menarik bagi mereka, maka ia mungkin juga menarik kepada orang lain dan kepada orang awam. Nah, di mana orang ramai berkumpul yang berminat dalam hal ini? Sudah tentu, di hab. Dan di sini saya. Pembaca lama dan penulis baru.

Saya tidak bertanggungjawab atas kesilapan, ketidaktepatan, kesilapan menaip, gaya persembahan yang lapuk, dsb., yang mungkin tidak disukai oleh pembaca. Baca atas risiko anda sendiri.

Saya juga segera memberi amaran kepada anda bahawa saya tidak akan menerangkan apa itu MQTT, WiFi dan UDP multicast dan perkara lain yang tidak berkaitan secara langsung dengan topik tersebut. Terdapat beberapa pautan di akhir artikel.

Kelahiran idea atau beberapa lirik

ЖKehidupan bukanlah satu perkara yang mudah dan Kebawah Duli Yang Maha Mulia Peluang memainkan peranan penting di dalamnya. Jadi saya ingin berkongsi bagaimana peristiwa rawak, ditambah dengan kemalasan semula jadi, menghasilkan pembangunan pengawal yang agak menarik berdasarkan ESP8266.

НSemuanya bermula secara rutin: Saya ingin membina sistem untuk mengawal bekalan air dan menyiram katil taman dan semak di negara ini.

Нoh, kerana saya hanya boleh bekerja sepenuhnya pada paip, tangki dan paip semasa bercuti, yang masih lebih daripada enam bulan lagi - semuanya terhad kepada perbincangan di tempat kerja dengan rakan sekerja dan rakan serta rakan seperjuangan dalam suasana tidak formal.

ТTopik "automasi kecil" atau, seperti yang biasa mereka katakan di kalangan "budak sekolah-penggodam-hipster ini" - topik IoT - Internet Perkara - telah menarik minat saya untuk sekian lama. Lama sebelum Internet itu sendiri digunakan secara meluas.

ЕWalaupun sebagai seorang kanak-kanak, saya mahu sesuatu melakukan sesuatu "sendiri". Dan ia adalah wajar bahawa saya boleh mengawal mereka entah bagaimana dari jauh. Tetapi pada masa itu (80-an, awal 90-an alaf yang lalu) ini agak sukar. Internet tidak tersedia secara meluas di mana-mana sahaja di dunia, sama seperti tiada telefon bimbit, tablet, malah paparan LCD atau pemacu kilat USB di mana-mana sahaja. Oleh itu, kami terpaksa mengehadkan diri kepada "suis lampu tepuk" dan alat kawalan jauh radio ringkas. Tetapi untuk masa dan zaman itu, ia tidak buruk dan menarik.

НOh, ini adalah perkara-perkara masa lalu. Kini ia adalah abad ke-15. Dan setiap orang mempunyai telefon pintar di dalam poket mereka, Internet boleh didapati hampir di mana-mana di mana ia diperlukan dan tidak diperlukan, dan asas komponen elektronik yang ada kini sedemikian rupa sehingga hanya XNUMX tahun yang lalu rata-rata penduduk planet Bumi tidak akan pernah membayangkannya. .

ПOleh itu, setelah memutuskan untuk membina pengawal untuk urusan air di dacha, saya mengalihkan perhatian saya kepada cip ESP8266.
Pertama sekali, cip ini adalah murah. Dan jika satu pengawal tidak mencukupi, anda boleh memasang dua, tiga atau lima. Kedua, ia mempunyai WiFi di atas kapal. Iaitu, anda boleh menonton apa yang berlaku melalui Internet dan juga mengawal proses dari mana-mana telefon pintar. Sudah tentu, anda memerlukan titik akses dengan akses Internet, tetapi ini tidak menjadi masalah. Bagaimanapun, ia hampir di mana-mana atau akan datang, termasuk di dacha saya.

ПSetelah melibatkan diri dalam dunia projek yang indah untuk ESP8266, saya terkejut apabila mendapati bahawa walaupun keupayaan hebat cip ini, projek di atasnya, dengan pengecualian yang jarang berlaku, dibahagikan kepada dua jenis: ini sama ada program yang sangat primitif seperti "klik suis daripada telefon pintar anda dan lihat keadaan suhu penderia melalui Internet"; atau penterjemah JavaScript atau Lua yang baik dan kukuh, tetapi malangnya, mereka menggunakan hampir semua memori dan tidak membenarkan anda melakukan sesuatu yang serius.

ПIdea pertama saya adalah semudah penkek - untuk menulis program mudah untuk mengawal pam berdasarkan keadaan penderia dan itu sahaja. Tetapi, seperti penggelek yang berpengalaman dari segi melompat ke atas penggunaan sistem yang berbeza, saya faham bahawa saya pasti tidak akan dapat meramalkan terlebih dahulu semua selekoh algoritma yang saya mahu atau perlu luruskan semasa pembinaan bekalan air dan sistem pengairan.

ДIa tidak begitu mudah untuk memproses program di dacha, dalam bangsal yang gelap. Tetapi anda perlu.
Apakah jalan keluar? Sudah tentu, perkara pertama yang terlintas di fikiran saya ialah menjadikan algoritma itu boleh disesuaikan. Salah seorang rakan sekerja saya memberi banyak nasihat - apa yang perlu disediakan dan bagaimana. Dengan ini dia membunuh idea pertama saya dalam tunas. Terima kasih kepadanya. Jika dia tidak mendedahkan di depan mata saya bilangan parameter yang perlu saya konfigurasikan, saya mungkin tidak akan menolak pilihan ini: membuat halaman tetapan algoritma.

НGambaran yang menakutkan tentang bilangan parameter tetapan, dan juga yang mempengaruhi satu sama lain, menyedarkan saya. Sekali lagi saya menyedari bahawa anda tidak dapat meramalkan segala-galanya...

СSaya akan membuat tempahan sekali: Saya malas. Sangat malas! Terus terang saya malas untuk menulis semula program setiap kali. Oleh itu, tugas itu timbul - bagaimana dengan cepat dan mudah menetapkan algoritma, sebaik-baiknya tanpa pengaturcaraan? Selain itu, algoritma ini akan menjadi agak rumit; akan mempunyai banyak parameter; akan khusus untuk kes saya dan tidak sesuai untuk orang lain. Dan saya benar-benar mahu menjadikan peranti itu lebih kurang universal...

ПMemandangkan masih ada kira-kira enam bulan sebelum bercuti dan segala macam kerja mengepam paip, saya memutuskan untuk meluangkan masa dan berfikir tentang bagaimana untuk menjadikannya mudah dan cantik? Bagaimana untuk memprogram tanpa pengaturcaraan? Bagaimana untuk melakukannya tanpa satu trilion parameter yang boleh diubah semasa mengkonfigurasi?

КSeperti biasa, segala-galanya telah dicipta sebelum kita: Saya menyedari bahawa saya ingin melukis algoritma dalam bentuk petak tindakan dan menghubungkannya dengan talian komunikasi yang menunjukkan ke mana data itu terbang dari dan ke. Nah, dengan menunjuk pada segi empat sama, saya mahu dapat mengkonfigurasi beberapa parameter individunya.

ИIdea untuk mentakrifkan algoritma dengan melukisnya dalam segi empat sama bukanlah perkara baru. Sistem sedemikian wujud pada tahun 80-an; Kini terdapat sistem NodeRed yang sangat popular, yang terkenal kepada mereka yang telah menyertai dunia automasi/IoT berskala kecil.

НOh, inilah masalahnya: sistem sedemikian direka untuk "PC besar". Paling teruk - pada Raspberry PI. Tetapi bukan pada ESP8266, yang hanya mempunyai beberapa puluh kilobait RAM dan tiada sistem pengendalian!

КApa nak buat? Dan hanya ada dua jalan keluar: tulis dan lukis program pada "PC besar" atau komputer riba, dan kemudian pindahkannya dalam beberapa bentuk ke ESP8266, atau cuba "masukkan perkara yang mustahil" ke dalam pengawal ESP8266 itu sendiri.

ПOleh itu, program maksimum yang saya ada ialah ini: untuk memprogramkan pengawal anda, anda tidak sepatutnya memerlukan apa-apa selain komputer riba dengan pelayar WEB! Iaitu, komputer riba dengan penyemak imbas WEB dan pengawal saya - ini sepatutnya cukup untuk mengkonfigurasi dan menulis dan melukis program kawalan sepenuhnya.

И, ternyata, sangat mungkin untuk melaksanakan ini!
Saya tidak akan membosankan anda dengan semua butiran pembangunan projek. Saya hanya akan mengatakan bahawa berdasarkan kata-kata yang terlintas di fikiran dan lidah saya semasa proses pembangunan, adalah mungkin untuk mengarang "Kamus bahasa lucah yang digunakan oleh pekerja industri elektronik" Tetapi semuanya sudah berakhir. Lebih tepat lagi, bukan segala-galanya, tetapi peringkat pertama, yang paling sukar, apabila tidak jelas sama ada idea anda untuk hidup akan ada di sana atau adakah ia hanya igauan dari gelding kelabu pada malam yang diterangi cahaya bulan.

ПSaya akan berkongsi hasil apa yang keluar dan mendapat nama "Pengawal ShioTiny".

Jadi apa yang berlaku?

Perkakasan Pengawal ShIoTiny adalah standard dan ringkas: tiga input direka untuk penderia jenis "sentuhan kering" (butang, suis buluh, ia juga merupakan penderia paras air dalam tangki), satu input ADC, satu input untuk menyambungkan penderia suhu dan kelembapan jenis DHT22 atau serupa. Dan akhirnya, tiga output dalam bentuk relay pensuisan untuk 220 Volt, 1 Ampere. Geganti mengatakan 10A, tetapi saya seorang yang realistik dan tidak akan membenarkan 10Amps melalui papan. Dan untuk mengawal pemula pam, 1Amp sudah memadai. Semua ini dikuasakan daripada sumber kuasa dengan voltan 5 hingga 9 volt.

ЧSejujurnya, saya menambah sensor suhu begitu sahaja, tetapi pada ADC saya mempunyai harapan untuk mengukur voltan rangkaian bekalan. Siapa tahu?

РSudah tentu, semua input, kecuali input untuk menyambungkan DHT22, dilindungi oleh perintang dan diod: Saya tidak mempunyai keinginan untuk membakar ESP8266, dan diod dan perintang hanya berharga beberapa kopecks.

Photo Produk siap boleh dilihat pada permulaan artikel. Saya memesan beberapa papan ini - bagaimana jika saya membakarnya atau terpaksa memotong kaki trek?
Tetapi, mujurlah, saya tidak perlu melakukannya.

ФProduk ini, sudah tentu, kecantikan dan kemegahan. Tetapi untuk kemudahan, di bawah adalah gambar rajah lukisan penyambungan simulator penderia dan penggerak ke papan.

Вbukannya sensor tahap ada butang Input1..3, bukannya starter ada LED yang disambungkan ke relay Relay1..3. Nah, perintang boleh ubah pada ADC untuk mensimulasikan voltan masukan.
КApabila geganti dimatikan, LED merah menyala. Dan apabila ia dihidupkan, ia menjadi hijau. Jadi saya menyahpenyahnya di atas meja.

КSebagai tambahan kepada semua ini, terdapat penyambung kuasa di sebelah kiri papan, dan dua butang perkhidmatan di sebelah kanan: Tetapkan Semula dan AP. Nah, terdapat suis DIP yang menukar peranti kepada mod pengaturcaraan. Penyambung pengaturcaraan ESP8266 melalui penyesuai USB-UART juga tersedia.

Beberapa penjelasan tentang butang. Apakah Reset - dan jadi jelas. Dan inilah butangnya AP diperlukan untuk menterjemah ShioTiny untuk membuka mod titik akses (mod konfigurasi atau Mod Konfigurasi). Mengapa ini perlu? Contohnya, anda telah merosakkan tetapan rangkaian anda dan ingin menukarnya. Tekan butang AP selama beberapa saat (sehingga LED biru yang cantik menyala). Kemudian, ambil telefon pintar atau komputer riba anda, hidupkan WiFi dan lihat pusat akses terbuka di sana dengan nama esp_8266_xxxx dan sambungkannya. Kemudian pergi ke penyemak imbas telefon pintar atau komputer riba anda dan taip bar alamat: 192.168.4.1. Jika semuanya teratur, maka anda akan dibawa ke halaman pengawal ShIoTiny dan boleh mengkonfigurasinya semula.

КSeperti yang kita lihat, perkakasan tidak rumit. Oleh itu o bahagian perisian.

ВSaya akan menerangkan semua keanehan pelaksanaan, tetapi kemudian. Suatu hari nanti. Dan hari ini saya akan menganggap perisian itu hanya "dari luar," iaitu, dari sudut pandangan pengguna - saya sendiri atau orang lain yang mengambil risiko menggunakan kraf saya (terdapat juga stuntmen seperti itu).

С Dari sudut pandangan pengguna, peranti itu ialah pelayan HTTP yang boleh diakses melalui WiFi. Semua tetapan, pengaturcaraan dan sebagainya dilakukan menggunakan penyemak imbas WEB.

ИJadi, kami pergi ke halaman pengawal. Apa yang kita nampak? Dan kita melihat tab "Kawalan dan status", yang menunjukkan keadaan semasa peranti yang digunakan: input, output, ADC, DHT22. Di samping itu, parameter sambungan ke pusat akses ditunjukkan (jika kami bekerja dalam mod stesen WiFi); parameter titik akses (jika kami bekerja dalam mod titik akses WiFi) atau kedua-duanya. Nah, sebagai tambahan, parameter sambungan dengan broker MQTT ditunjukkan jika protokol MQTT digunakan.

КSeperti yang kita lihat, tiada yang istimewa atau menarik. Tiada apa-apa untuk diklik! Walaupun... Ada dua tab lagi! Mengkonfigurasi tetapan rangkaian Rangkaian dan editor litar program ElDraw.

Кjadi anda menekanya, Rangkaian - ini ialah persediaan rangkaian, tetapi bukan sahaja. Ia mempunyai beberapa parameter yang lebih menarik. Jom klik pada tab Rangkaian dan kita akan melihat di sana kira-kira apa yang ditunjukkan dalam rajah.
НMenyediakan nama pusat akses dan kata laluan untuk setiap mod - stesen WiFi dan pusat akses WiFi. Semuanya nampak jelas. Serta tujuan butang "Imbas WiFi" agak telus.
А inilah senarai juntai bawah "Mod ShioTiny" memerlukan penjelasan. Hakikatnya ialah saya tidak dapat memutuskan dalam apa cara sekalipun mod mana yang lebih mudah untuk saya bekerja. Dan oleh itu dia menyediakan 5 mod operasi peranti.

ПMari kita senaraikan secara ringkas mod pengendalian ini.

Mod konfigurasi — mod konfigurasi. Ini ialah mod titik akses terbuka dengan alamat tetap 192.168.4.1 dan nama esp_8266_xxxx.

Mod stesen — mod stesen WiFi yang disambungkan ke pusat akses anda.

Mod AP — mod titik akses tertutup. Anda sendiri yang menetapkan nama dan kata laluan.

Mod AP+Stesen - ini ialah pengaktifan serentak mod AP + mod Stesen.

mod Single — bekerja tanpa sambungan rangkaian sama sekali. Pengawal yang keseorangan menanggung bahagian beratnya...

В mana-mana mod kecuali "Mod konfigurasi", anda boleh menyekat halaman WEB dengan menandakan kotak "Kunci Web dalam mod Stesen". Ini adalah atas sebab keselamatan.

НTetapan MQTT adalah jelas: pelayan, port, kata laluan, sambungan terbuka atau oleh SSL. Saya tidak akan menerangkan secara terperinci di sini.

КAntara lain, pengawal ShIoTiny boleh menghantar dan menerima paket format khas melalui multicast. Tetapannya juga jelas: alamat kumpulan dan port.
Sudah tentu, jika anda menerangkan semua nuansa tetapan, anda akan mendapat artikel yang berasingan, tetapi ini bukan sebahagian daripada rancangan saya.

Иya, dengan tab Rangkaian semuanya lebih kurang jelas. Mari kita beralih kepada ciri utama pengawal - editor litar program ElDraw.

Тdengan mengetik pada tab ElDraw, kita akan melihat sesuatu seperti berikut. Sudah tentu, jika peranti tidak mempunyai litar yang dimuatkan, maka medan litar akan kosong.

Сkiri - palet unsur atau nod (nod).
Сhak - medan skema atau ringkasnya "skim".
СDi bahagian atas terdapat butang untuk memuatkan dan memunggah ke cakera dan ke peranti, serta butang mengedit.

ДBagi mereka yang pernah bekerja dengan editor, pengurusan biasanya jelas. Anda perlu menambah elemen pada rajah - bawa dengan tetikus dan seretnya dari palet ke rajah. Jika anda perlu mengalih keluar elemen atau sambungan daripada rajah, klik padanya atau dengan tetikus dan tekan kekunci THE. Kita perlu menyambungkan elemen - kita mengambil input satu elemen dan menyambungkannya ke output yang lain.

ЕTerdapat juga penskalaan (SHIFT+roda tetikus). Malangnya, tidak mungkin untuk menyalin elemen dan kumpulan elemen. Tetapi ini tidak mengganggu saya.

КDi samping itu, atas sebab logik, input nod hanya boleh disambungkan kepada satu output nod lain. Tetapi output nod adalah dengan beberapa input nod lain. Pintu masuk sentiasa di sebelah kiri nod. Jalan keluar sentiasa di sebelah kanan.

КApakah keupayaan yang kita ada untuk melaksanakan algoritma?
ВKemungkinannya agak luas. Palet mengandungi nod yang mewakili semua perkakasan pengawal ShioTiny: input, geganti, ADC, DHT11/22.

ДTerdapat nod logik dan aritmetik untuk pemprosesan data.

ЧUntuk membolehkan kami bekerja dengan peranti melalui Internet, terdapat nod untuk melanggan dan menerbitkan parameter pada broker MQTT.

ЕJika kita mahu beberapa pengawal ShIoTiny bertukar maklumat antara satu sama lain, kita boleh menggunakan nod untuk menghantar dan menerima parameter menggunakan protokol multicast UDP.

КDi samping itu, terdapat nod pemasa; nod kawalan pemprosesan acara.

ПSaya akan memberi anda beberapa contoh. Sebagai contoh, adakah anda mahu data suhu dan kelembapan diterbitkan ke pelayan MQTT setiap 30 minit? Tiada yang lebih mudah. Jom lukis macam ni.

Жbutang meme “Muat naik”. Semua!
ЕJika anda telah mengkonfigurasi sambungan dengan broker MQTT dengan betul pada tab Rangkaian, maka itu sahaja!
Кsetiap setengah jam, suhu akan diterbitkan pada broker di bawah topik /T, dan kelembapan - di bawah topik /H. Atau, jika anda menetapkan nama topik anda sendiri, kemudian di bawahnya.
ЗSoalan yang jelas ialah: mengapa 18000 30 minit? Kerana semua masa diukur dalam sepersepuluh saat.

ТSekarang anda ingin menambah pada skim ini keupayaan untuk menghidupkan geganti Relay1 melalui Internet, dan juga untuk masa tertentu? Tiada masalah. Mari lengkapkan lukisan seperti ini.

ОLima klik butang "Muat naik". Semua! Kini, sebagai tambahan kepada fakta bahawa setiap setengah jam, suhu dan kelembapan akan diterbitkan pada broker MQTT, adalah mungkin untuk menghidupkan geganti Relay1. Ya, bukan sahaja menghidupkannya, tetapi tepat 10 minit. Anda boleh mendayakan geganti dengan menerbitkan topik /r1cmd, ditetapkan kepada 1. Dan keadaan sebenar geganti akan diterbitkan dalam topik /r1status.

ВAdakah anda mahu bukan sahaja menghidupkan, tetapi juga mematikan geganti lebih awal daripada jadual? Ya, apa sahaja yang anda katakan. Gambar di bawah menunjukkan cara melakukan ini!

ПAdakah prinsip itu jelas? Anda hanya melukis algoritma dengan tetikus anda! Dan tulis beberapa tetapan: masa, nama topik dan itu sahaja. Ini lebih jelas daripada menulis sekumpulan kod.

КNgomong-ngomong, menyerlahkan sambungan dalam warna yang berbeza bukanlah "Photoshop" - ia adalah salah satu fungsi editor. Anda boleh mewarnakan sambungan mengikut kehendak anda supaya tidak keliru.

Нoh dan bukan itu sahaja! Untuk menyahpepijat algoritma, terdapat butang "Monitor start". Peliknya, ia menghidupkan mod "monitor". Dalam mod ini, keadaan semua output semua nod dibaca secara berkala daripada pengawal ShioTiny dan dipaparkan pada rajah. Lebih kurang seperti dalam gambar di bawah.

ТIaitu, kita boleh melihat dalam "hampir masa nyata" apa yang kita ada pada input dan output setiap nod. Ia banyak membantu apabila sesuatu yang tidak jelas.

ЕTerdapat banyak lagi "helah dan ciri" yang ingin saya huraikan, tetapi hati nurani saya tidak akan membenarkan anda membuang masa anda padanya dalam satu artikel. Idea utama yang dilaksanakan sudah jelas: minimum parameter boleh disesuaikan - kejelasan maksimum.

Fly di Salap

КSudah tentu, saya mahu tidak ada lalat dalam salap, tetapi dunia tidak ideal. Kedua-dua editor saya dan pengawal saya tidak sempurna. Saya menemui dua ciri utama yang masih belum dapat saya hapuskan.

ВPertama, gangguan kadangkala muncul apabila memindahkan elemen dalam kumpulan. Tetapi ini tidak banyak mengganggu kerja. Lebih kepada "ciri" daripada "pepijat".

И, kedua, dalam keadaan tertentu, selepas memuatkan litar ke dalam peranti menggunakan butang "Muat naik", ia but semula. Ini tidak mengganggu kehidupan, tetapi halaman editor perlu dikemas kini.

Kesimpulan

НSaya harap anda menyukai idea melukis algoritma dan bukannya menulis program. Ini adalah bagaimana pemikiran rawak, idea dan pertikaian kadang-kadang menimbulkan perkembangan yang berdaya maju sepenuhnya.

НOh, pada pendapat saya, jumlah artikel telah melebihi semua had yang munasabah. Jadi saya akan selesaikan untuk hari ini.
ПBiar saya katakan bahawa hanya tinggal beberapa minggu lagi sebelum bercuti dan saya sudah bersedia untuk beralih daripada menyahpepijat pengawal di meja kepada menyahpepijatnya "di lapangan."
ЕJika sesiapa berminat dengan idea atau butiran pembangunan saya, tulis kepada saya: shiotiny@yandex.ru

ВSaya akan sentiasa gembira menerima komen dan kritikan, jika ia, sudah tentu, relevan.

Жmengalu-alukan maklum balas, komen dan cadangan anda.