Подключение Ардуино к роутеру TL-MR3020

Удалённое управление Arduino через Web-интерфейс...



Предполагается, что на роутере установлена OpenWrt и система перенесена на флешку. Как это сделать я подробно описал здесь.

Если OpenWrt установлена, тогда переходим к основной задаче.

Существуют два способа подключения, первый — к UART роутера, второй — через USB.

Оба варианта работают одинаково, однако первый требует разбора роутера и подпаивания контактов:




Второй вариант проще, но придётся ипользовать usb-хаб.



Я опишу оба способа подключения и покажу как сделать простой веб-интерфейс для управления.

Кто будет подключать по usb, может сразу перейти сюда.

---

Вариант с UART

Вскрываем роутер. Крышка у него приклеена, поэтому берём что-то типа ножа и ковыряем по всему периметру. Пластик достаточно прочный, так что можно не боятся повредить.

Достаём плату и припаиваем три контакта RX, TX и GND, четвёртый контакт — это плюс (3,3V), он нам не нужен.




Теперь зальём в ардуину простенький скетч для проверки.

int led = 13; 

void setup()  
{   
  Serial.begin(57600);   
  pinMode(led, OUTPUT);       
}  

void loop()  
{  
  if (Serial.available())  
  {  
    byte insim = Serial.read();  
    switch (insim)  
    {  
        case 'a':  
        digitalWrite(led, HIGH);  
        break;  
        
        case 'b':  
        digitalWrite(led, LOW);  
        break;  
    }          
  }  
}

Будем посылать в ардуину символы a и b, в ответ на которые будет зажигаться и гаснуть D13.


Подключаем ардуину как на рисунке:



Ардуина TX ⇨ RX Роутера (синий)
Роутер TX ⇨ RX Ардуина (зелёный)
CND ⇨ CND

Не смотря на то, что чип роутера питается от 3,3V, а ардуина от 5V, никаких проблем не возникает, посему нет необходимости согласовывать уровни.


Подключаем сетевой кабель (или не подключаем если Вы соединяетесь по WIFI) и подаём питание на роутер и ардуину.



Заходим на роутер по ssh (на всякий случай)

Ради интереса смотрим существующие устройства:

ls /dev/tty*

В списке будет присутствовать ttyATH0, это и есть UART.


Обновляем репозиторий…

opkg update

Установим утилиту для настройки порта:

opkg install coreutils-stty

Настроим порт командой…

stty -F /dev/ttyATH0 cs8 57600 ignbrk -brkint -icrnl -imaxbel -opost -onlcr -isig -icanon -iexten -echo -echoe -echok -echoctl -echoke noflsh -ixon -crtscts -hupcl

Проверяем…

echo 'a' > /dev/ttyATH0

D13 загорелась.

echo 'b' > /dev/ttyATH0

D13 погасла.

Должно работать, если нет, то возвращаемся и проверяем что не так.


Доведём до ума:

Если у Вас не установлен редактор nano, то исправим ситуацию...

opkg install nano

Добавим в автозагрузку настройку порта:

nano /etc/rc.local

В конец файла (перед exit 0) добавим строчку:

stty -F /dev/ttyATH0 cs8 57600 ignbrk -brkint -icrnl -imaxbel -opost -onlcr -isig -icanon -iexten -echo -echoe -echok -echoctl -echoke noflsh -ixon -crtscts -hupcl

Перегружаем роутер и проверяем…

reboot

echo 'a' > /dev/ttyATH0
echo 'b' > /dev/ttyATH0

Поскольку при загрузке (да и в процессе работы) в консоль прилетают различные символы, нам надо их отфильтровывать, а также сделать обратную связь, чтоб в ответ на команду ардуина сообщала о выполнении.

Залейте в ардуину этот скетч: Не забывайте отсоединять провода RX,TX во время прошивки.

int led = 13; 
byte descript[5];

void setup()  
{   
  Serial.begin(57600);   
  pinMode(led, OUTPUT);       
}  

void loop()  
{  
 if (Serial.available()>4) // ждём дескриптор и нужный символ
 {
  if (Serial.read()=='Y') // проверяем первый символ, если это 'Y', то продолжаем принимать, если нет, то выходим из цикла чтения 
   {
    for (byte i=0; i < 5; i++)
      {
         descript[i] = Serial.read();    
      } 
        
 if((descript[0] =='+') && (descript[1] =='=') && (descript[2] =='Z')) 
  {
   switch (descript[3])
    {
      case 'a':
      digitalWrite(led, HIGH);
      Serial.println("OK vkl"); // ответ
      break;
      
      case 'b':
      digitalWrite(led, LOW);
      Serial.println("OK otkl"); // ответ
      break;
    
     }
   }
   
  else
    {
      for(byte i=0; i < 255; i++)
       {
         Serial.read();    
       } 
    } 
   }// конец if (Serial.read()=='Y')
  } // конец чтение порта 
}

Перед управляющим символом (a,b) будем отправлять четыре символа служащие дескриптором Y+=Z, благодоря этому всё что не нужно отфильтруется и не будет случайных срабатываний.

Открываем параллельно ещё одну ssh-сессию и вводим там команду:

cat /dev/ttyATH0

Здесь будет ответ ардуины.

Проверяем...

echo 'Y+=Za' > /dev/ttyATH0
echo 'Y+=Zb' > /dev/ttyATH0

И последнее, надо отвязать UART от отладочной консоли. Для этого надо в файле /etc/inittab закомментировать последнюю строчку:

nano /etc/inittab

Вот так:

::sysinit:/etc/init.d/rcS S boot
::shutdown:/etc/init.d/rcS K shutdown
#ttyATH0::askfirst:/bin/ash --login

Сохраняем, перегружаем.


Если что-то не работает, то возвращаемся к началу и проверяем что сделали не так.


С первым вариантом покончено, если подключение по usb не интересно, то переходите ниже...

---

Вариант с USB

Зальём в ардуину проверочный скетч:

int led = 13; 

void setup()  
{   
  Serial.begin(57600);   
  pinMode(led, OUTPUT);       
}  

void loop()  
{  
  if (Serial.available())  
  {  
    byte insim = Serial.read();  
    switch (insim)  
    {  
        case 'a':  
        digitalWrite(led, HIGH);  
        break;  
        
        case 'b':  
        digitalWrite(led, LOW);  
        break;  
    }          
  }  
}

Будем посылать в ардуину символы a и b в ответ на которые будет зажигаться и гаснуть D13.


Подключаем к роутеру хаб и втыкаем в него флешку и ардуину. Включаем.

Желательно чтобы хаб был с отдельным питанием. Некоторые хабы работают некорректно.


Заходим на роутер по ssh (на всякий случай)

Обновляем репозиторий…

opkg update

Установим драйвера для всех существующих ардуин и утилиту для настройки порта stty:

opkg install kmod-usb-serial-ftdi kmod-usb-acm kmod-usb-serial-pl2303 kmod-usb-serial-cp210x libftdi coreutils-stty

reboot

Можно не перегружать, по идее устройство должно появиться сразу.

Проверим… если нет, тогда перегрузите.

ls /dev/tty*

У Вас может быть /dev/ttyACM0, тогда его и используйте в дальнейших командах и настройках.


Настроим порт командой…

stty -F /dev/ttyUSB0 cs8 57600 ignbrk -brkint -icrnl -imaxbel -opost -onlcr -isig -icanon -iexten -echo -echoe -echok -echoctl -echoke noflsh -ixon -crtscts -hupcl

Проверяем…

echo 'a' > /dev/ttyUSB0

D13 загорелась.

echo 'b' > /dev/ttyUSB0

D13 погасла.


Если при посылке пакета ардуина перегружается (диоды моргают, но D13 не горит), тогда нужно поставить электролитический косденсатор 5-10мкФ между Reset и GND.
Не забудьте отключать его когда заливаете скетч.



Далее сделаем защиту от случайных срабатываний и обратную связь, чтоб в ответ на команду ардуина сообщала о выполнении.

Если редактор nano отсутствует, то установим...

opkg install nano

Добавим в автозагрузку настройку порта:

nano /etc/rc.local

В конец файла (перед exit 0) добавим строчку:

stty -F /dev/ttyUSB0 cs8 57600 ignbrk -brkint -icrnl -imaxbel -opost -onlcr -isig -icanon -iexten -echo -echoe -echok -echoctl -echoke noflsh -ixon -crtscts -hupcl

Перегружаем…

reboot

… и проверяем…

echo 'a' > /dev/ttyUSB0
echo 'b' > /dev/ttyUSB0

Теперь выключаем роутер и прошиваем в ардуину этот скетч:

int led = 13; 
byte descript[5];

void setup()  
{   
  Serial.begin(57600);   
  pinMode(led, OUTPUT);       
}  

void loop()  
{  
 if (Serial.available()>4) // ждём дескриптор и нужный символ
 {
  if (Serial.read()=='Y') // проверяем первый символ, если это 'Y', то продолжаем принимать, если нет, то выходим из цикла чтения 
   {
    for (byte i=0; i < 5; i++)
      {
         descript[i] = Serial.read();    
      } 
        
 if((descript[0] =='+') && (descript[1] =='=') && (descript[2] =='Z')) 
  {
   switch (descript[3])
    {
      case 'a':
      digitalWrite(led, HIGH);
      Serial.println("OK vkl"); // ответ
      break;
      
      case 'b':
      digitalWrite(led, LOW);
      Serial.println("OK otkl"); // ответ
      break;
    
     }
   }
   
  else
    {
      for(byte i=0; i < 255; i++)
       {
         Serial.read();    
       } 
    } 
   }// конец if (Serial.read()=='Y')
  } // конец чтение порта 
}

Перед управляющим символом (a,b) будем отправлять четыре символа служащие дескриптором Y+=Z, таким образом отфильтруется случайный мусор и не будет случайных срабатываний.
После обработки команды, ардуина будет отправлять ответ.


Возвращаем ардуину в хаб и включаем роутер.


Открываем две параллельные ssh-сессии, в первой водим команду:

cat /dev/ttyUSB0

Здесь будет ответ ардуины.

Во второй пробуем…

echo 'Y+=Za' > /dev/ttyUSB0
echo 'Y+=Zb' > /dev/ttyUSB0

Всё должно работать, если нет, то возвращаемся и внимательно проверяем.

Если всё получилось, то можно переходить к следующей части.

---

Интерфейс

Сделаем простой веб-интерфейс для управления двумя лампочками.

Выглядеть будет вот так… Можно понажимать.


Скачайте архив и распакуйте его в рабочую папку сервера, чтоб было так сервер/primer/.

Здесь подробная инструкция по установке сервера Lighttpd на OpenWrt.

Проверьте, чтоб в файле /etc/php.ini всё было так, как написано здесь!

Если Вы пользуете Win, то отключите всякие файрволы/антивирусы!


Установим и настроим небольшой прокси-сервер ser2net, он создаёт соединение между сокетом и устройством (/dev/ttyUSB0).
Как показала практика, через ser2net, php-файл работает лучше, нежели обращаясь к устройству напрямую.

opkg update

opkg install ser2net

Редактируем файл конфигурации:

nano /etc/ser2net.conf

Закомментируйте всё строчки в конце и сохраните.


Добавим ser2net в автозагрузку:

nano /etc/rc.local

Добавьте в конец файла вот эту строку:

ser2net -C "3002:raw:0:/dev/ttyUSB0:57600 NONE 1STOPBIT 8DATABITS -XONXOFF -LOCAL -RTSCTS"

Должно получится так:

stty -F /dev/ttyUSB0 cs8 57600 ignbrk -brkint -icrnl -imaxbel -opost -onlcr -isig -icanon -iexten -echo -echoe -echok -echoctl -echoke noflsh -ixon -crtscts -hupcl

ser2net -C "3002:raw:0:/dev/ttyUSB0:57600 NONE 1STOPBIT 8DATABITS -XONXOFF -LOCAL -RTSCTS"

exit 0

В примере используется устройство /dev/ttyUSB0, у Вас может быть другое! (ttyATH0 — консоль, ttyACM0 — мега)

Внимание! Строки инициализации должны быть записаны одной строкой (без переноса).




Прошейте в ардуину этот скетч:

int descript[5];
int R1 = 0; // флаг первой лампы D12
int R2 = 0; // флаг второй лампы D13

void setup()  
{   
  Serial.begin(57600);   
  pinMode(12, OUTPUT); 
  pinMode(13, OUTPUT);  
}  

void loop()  
{  
 if (Serial.available()>4) // ждём дескриптор и нужный символ
 {
  if (Serial.read()=='Y') // проверяем первый символ, если это 'Y', то продолжаем принимать, если нет, то выходим из цикла чтения 
   {
    for (byte i=0; i < 5; i++)
      {
         descript[i] = Serial.read(); // добавляем символы в массив   
      } 
        
 if((descript[0] =='+') && (descript[1] =='=') && (descript[2] =='Z')) // проверяем символы
  {
   switch (descript[3]) 
    {
      case 'o': // обновление
      glavnaia(); // отправка ответа
      break;
      
      case 'A':
      digitalWrite(12, HIGH);
      R1 = 1; // ставим флаг в единицу (вкл)
      glavnaia();
      break;
      
      case 'a':
      digitalWrite(12, LOW);
      R1 = 0; // ставим флаг в ноль (откл)
      glavnaia();
      break;
      
      case 'B':
      digitalWrite(13, HIGH);
      R2 = 1;
      glavnaia();
      break;
      
      case 'b':
      digitalWrite(13, LOW);
      R2 = 0;
      glavnaia();
      break;
    
     }
   }
   
  else
    {
      for(byte i=0; i < 255; i++) 
       {
         Serial.read();    
       } 
    } 
   }// конец if (Serial.read()=='Y')
  } // конец чтение порта 
}

void glavnaia() // отправка ответа
 {
      Serial.print(R1); // отсылаем флаг 
      Serial.print(",");  // запятая для парсинга строки
      Serial.println(R2);  // отсылаем флаг !!!последняя строчка должна быть println!!!
 }

Добавлены функции для второй лампочки и обновления. (к D12 подключите светодиод через резистор 200-1000 Ом)


Включаем/перегружаем роутер и в браузере заходим по аресу ваш_роутер/primer/

Должно получится так:



Если надпись stD серая, это значит что связь с ардуиной установлена, если красная, то связи нет.



Работа заключается в следующем:

index.html раз в три секунды (интервал можно изменить) запрашивает данные у ардуины (отправляя ей символ о) с помощью функции ajax (ajax позволяет не перегружать страницу).

...
function show() /* функция обновления */
          {  
            $.ajax({ 
                type: "GET",
	        url: "box2.php?df=o", 
                timeout:400, /* если до роутера "длиные пинги" то этот параметр нужно увеличивать  */         
                cache: false,
                success: function(data)
                       {                        
                        var vars = data.split(","); /* разбор строки принятой от ардуино */
                         if(vars.length == dlina) /* проверка длины данных (количество блоков разделённых запятой) */
                            {
                               $('#std').html("<v2>stD</v2>"); /* если данные приняты правильно, то надпись stD будет серой */ 
                               /* lampR1 */
                               /* если принята единица, то рисуем жёлтую лампочку. Переменной присваевается символ, который будет отослан при следующем нажатии */
			       if(vars[0]==1)  $('#lampR1').html('<img src="images/onlamp.png">'),(r1 = 'a');  
			       /* если принят ноль, то рисуем серую лампочку. Переменной присваевается символ, который будет отослан при следующем нажатии */
                               else if(vars[0]==0)  $('#lampR1').html('<img src="images/offlamp.png">'),(r1 = 'A');  
                               
                               /* lampR2 */  
                               if(vars[1]==1)  $('#lampR2').html('<img src="images/onlamp.png">'),(r2 = 'b');  
                               else if(vars[1]==0)  $('#lampR2').html('<img src="images/offlamp.png">'),(r2 = 'B');
                            }
                         else 
                             {
                               $('#std').html("<v>stD</v>"); /* если данные приняты НЕправильно, то надпись stD будет красной */
                             }  
                        }
                   });  
          }

$(document).ready(function()
          {  
            show();  
            setInterval('show()',3000);  /* частота обновления */
          });
...

Запрос передаётся php-файлу (box2.php) находящемуся на сервере, который в свою очередь обращается к ардуине через сокет ser2net.

<?php
if($fp = fsockopen("localhost", 3002, $errno, $errstr, 1)) // открываем порт, в качестве посредника между роутером и ардуиной выступает ser2net
   { 
      fwrite($fp, 'Y+=Z'); // отправляем в порт дескриптор Y+=Z
      fwrite($fp, $_GET['df']); // отправляем в порт символ полученый от html странички
      stream_set_timeout($fp, 0, 150000); // полезный таймаут, если ответа нет, то поток закроется через 150 мс
      $bufft = fgets($fp); // получаем ответ от ардуины
      fclose($fp); // закрываем порт
      echo $bufft; // отправляем ответ клиенту 
   } 

else
   { 
      usleep(70000);
      $fp = fsockopen("localhost", 3002, $errno, $errstr, 1);
      fwrite($fp, 'Y+=Z'); 
      fwrite($fp, $_GET['df']);
      stream_set_timeout($fp, 0, 150000);
      $bufft = fgets($fp);
      fclose($fp);
      echo $bufft;
   }
?> 

Ардуина получает команду, обрабатывает её и отправляет ответ, который по той же цепочке возвращается html-страничке (index.html).

...
switch (server[3]) // simvol
          {
            case 'o':  // obnovlenie
            glavnaia();
            break; 
...
void glavnaia() // отправка ответа
 {
      Serial.print(R1); // отсылаем флаг 
      Serial.print(",");  // запятая для парсинга строки
      Serial.println(R2);  // отсылаем флаг !!!последняя строчка должна быть println!!!
 }

Html-страничка разбирает ответ и выводит значения на экран.

...
success: function(data)
                       {                        
                        var vars = data.split(","); /* разбор строки принятой от ардуино */
                         if(vars.length == dlina) /* проверка длины данных (количество блоков разделённых запятой) */
                            {
                               $('#std').html("<v2>stD</v2>"); /* если данные приняты правильно, то надпись stD будет серой */ 
                               /* lampR1 */
                               /* если принята единица, то рисуем жёлтую лампочку. Переменной присваевается символ, который будет отослан при следующем нажатии */
			                   if(vars[0]==1)  $('#lampR1').html('<img src="images/onlamp.png">'),(r1 = 'a');  
			                   /* если принят ноль, то рисуем серую лампочку. Переменной присваевается символ, который будет отослан при следующем нажатии */
                               else if(vars[0]==0)  $('#lampR1').html('<img src="images/offlamp.png">'),(r1 = 'A');  
...

Если открыть ещё одну страничку (или зайти с другого устройства) и включить лампочку, то на первой страничке (в течении 3 сек.) тоже включится лампочка.

Для этого и нужно обновление.



Нажатие на лампочку работает так же как и «обновление», в ардуину отсылается символ включения или отключения (в зависимости от состояния лампочки), ардуина выполняет действие и посылает в ответ строку с флагами состояния (единица или ноль). Ответ разбирается в html-странице и в зависимости от флагов выводит картинку включённой или отключённой лампочки.

Для лучшего понимания откройте файл index.html из архива, и посмотрите комментарии.

Внимание! Если Вы редактируете файл на роутере, то удалите все комментарии, в противном случае могут возникнуть проблемы с русской кодировкой.

Если редактируете файлы на виндовс-машине, то пользуйтесь редактором Notepad++.


Если что-то не так, то возвращаемся и проверяем всё с удвоенным вниманием. Проверяем права на файлы, правильность путей и устройств.


В следующей части — «умный дом» на основе ардуино.

Вот тут можно скачать библиотеку для разгона Arduino.


Телеграм-чат istarik