NodeMCU for Internet of thing - staff.informatics.buu.ac.thnutthanon/887496/NodeMCU4IoT.pdf ·...

NODEMCU FOR INTERNET OF THING Basic IoT Training Book

Document Version 1.0 by Maximus [email protected]

Basic NodeMCU for Internet of Things (IoT)

1

Contents มารจก NodeMCU Dev Kit V1.0......................................................................................................................... 3

Features ของ NodeMCU ............................................................................................................................. 4

ขนตอนตดตง NodeMCU ใน Arduino IDE .................................................................................................... 5

ทดสอบ NodeMCU ดวยการ Scan Wifi ..................................................................................................... 12

ทดลองใชงาน NodeMCU .................................................................................................................................. 15

LAB01: Digital Output .............................................................................................................................. 15

LAB02: Digital Input .................................................................................................................................. 17

LAB03: การสงคาออก Serial ....................................................................................................................... 19

LAB04: การอานคาจาก Serial ..................................................................................................................... 20

LAB05: ทดลอง NodeMCU รบคาจาก serial เพอเปดปดไฟ ...................................................................... 21

LAB06: Analog Input ................................................................................................................................ 23

LAB07: Pulse Width Modulation (PWD) ................................................................................................ 25

LAB08: การแสดงขอความ LCD display I2C .............................................................................................. 27

LAB09: การใช Ultrasonic วดระยะทาง ...................................................................................................... 31

LAB10: การใช Motion Sensor .................................................................................................................. 36

LAB11: การวดอณหภม และ ความชนดวย DHT11 ..................................................................................... 41

LAB12: ท า NodeMCU เปน Web Server.................................................................................................. 46

LAB13: ท า NodeMCU เปน Web Client .................................................................................................. 47

การใชงาน Cloud Broker ส าหรบงาน IoT ........................................................................................................ 49

LAB14: ท า Data Logger โดยสง Data ไปท SparkFun ............................................................................. 49

LAB15: วธเอา Data จาก SparkFun ไปแสดงผลท AnalogIO .................................................................... 54


2

LAB16: ใช ThingSpeak เปน Data Logger พรอม Plot Graph ................................................................ 57

LAB17: ใช ThingSpeak เปน ควบคมตว NodeMCU ................................................................................. 65

NETPIE ............................................................................................................................................................... 71

LAB18: เปดปดไฟดวย NETPIE ผานเวบ HTML5 ........................................................................................ 74

LAB19: NETPIE Freeboard ....................................................................................................................... 78

LAB20: เปดปดไฟผาน NETPIE Freeboard ................................................................................................ 83

LAB21: วดอณหภม ความชน สงคามาแสดงบนฟรบอรด ............................................................................. 90


3

การใชงาน NodeMCU เบองตน

มารจก NodeMCU Dev Kit V1.0

NodeMCU นนเปน open-source hardware and firmware ซงเปนบอรดทชวยใหเราสามารถใชงานเกยวกบ IoT (Internet of Thing) ไดอยางงาย เพราะการเขยนโปรแกรมตาง ๆ ควบคม GPIO ของชพ ทใชภาษา Lua ในการเขยน script เพยงไมกบรรทด หรอใช C กไดเชนกน

โดยเปนโมดลทประกอบดวย ESP8266-12E มเสาอากาศแบบ PCB Antenna และรองรบรปแบบการสอสารส าหรบขาสญญาณตาง ๆ หลาย ๆ ชนดไดแก GPIO, PWM, I2C, 1-wire, ADC และ ม SPI เพมขนมาจาก Version เดม ในการสอสารกบ Computer สวนของ USB-to-TTL และพอรต micro USB ใชชพ USB to Serial ของ Silicon Lab CP2102 สงทจ าเปนคอเราตองรรปแบบการจดวางขาสญญาณตาง ๆ ตามรป


4

Features ของ NodeMCU - Open-source

- สามารถเขยนโปรแกรมสงควบคมได

- ใชตนทนต า

- ใชงานงาย

- เชอมตอ Wi-Fi ได

- Smart

- Interactive

สามารถควบคม hardware I/O เหมอนกบ Arduino

ม API ส าหรบการควบคม I/O ของ Hardware ซงจะชวยลดการท างานทซ าซอนส าหรบการก าหนดคาและจดการพวก Hardware สามารถเขยนโปรแกรมเชนเดยวกบ Arduino ได

เปนอปกรณ WiFi ทใชตนทนตา

ตนทนนอยกวา 2 ดอลลาร NodeMCU WiFi MCU ESP8266 ตวนผลตออกมาไดครบวงจร สามารถพฒนาตอไดงายในงาน IoT และตนทนต า ตอนนขายประมาณ 400 บาท

Specification ของบอรด

เปนชดพฒนาทเปน Base on ESP8266 ม GPIO, PWM , I2C , 1-Wire และ ADC รวมทงหมดในบอรดเดยว เปนชองทางทชวยในการพฒนาทรวดเรวดวย NodeMCU firmware!

- USB-TTL included, plug&play (CP2102)

- ESP-12E 32 Mbps

- 10 GPIO, ทก ๆ GPIO สามารถเปน PWM, I2C, 1-wire

- 1 ADC

- WI-FI module

- PCB antenna


5

ขนตอนตดตง NodeMCU ใน Arduino IDE

ไปท Arduino IDE เลอก Preference

ท าการปอน Additional Boards Manager URL

http://arduino.esp8266.com/staging/package_esp8266com_index.json


6

หลงจากนนไปท Menu Tools > Board Manager…

จะขนหนาจอ Board Manager


7

ใส ESP8266 เพอคนหา package จากนน install version ลาสด

เมอ Install เสรจสนแลวจะม Board NodeMCU ขนมา


8

ลองเสยบสาย USB ท NodeMCU หากไมพบ Port ทเชอมตอ ใหเชคในสวนของ Device Manager วา Windows ตรวจเจอ Driver ของ Chip CP2102 หรอไม ปญหาสวนใหญคอ Windows ไมเจอ Driver ของ CP2102

ใหท าการ Download Driver CP2102 มาตดตง


9

ในกรณทไมเจอ Com port ตองท าการ Update USB Driver CP2102

เลอกคนหาจาก Driver ท Copy มาให


10


11

เมอตดตงเสรจจะสามารถเลอก Com port ทเชอมตออยได


12

ทดสอบ NodeMCU ดวยการ Scan Wifi เลอกบอรด NodeMCU โดยเลอก version 1.0 และ Board late อยท 115200

เปดตวอยางในสวนของ File > Examples > ESP8266WiFi > WiFiScan


13

จะได code ของ Wi-Fi scan ใหเราท าการคอมไพลและอพโหลดเขาไปในตว NodeMCU

เมอเราท าการอพโหลดเสรจสนแลวในสวนของ status box จะแสดงขอความวา Done uploading


14

ใหเราเปด serial monitor จะแสดงรายการของ wifi ทเปดอยทส าคญคอการเลอกบอรดเรทของ serial monitor ตองตรงกบบอรดเรทของ NodeMCU ทเราใช คอ 115200

ถาขนตามภาพเปนอนเสรจสนกระบวนการเราสามารถใชงาน NodeMCU ได


15

ทดลองใชงาน NodeMCU

ในการใชการเชอมตอขาสญญาณ Input Output ตาง ๆ จากตว NodeMCU ปกตแลวเราสามารถอางองขาสญญาณตาง ๆ ของ NodeMCU ไดโดยใช d0 d1 d2 หรออางองจาก GPIO ของ ESP8266 โดยตรงเลยกได ซงจะเปนตวเลขอยางเชน d0 จะเปนเลข 16, d1 จะเปนเลข 5, d2 จะเปนเลข 4 ในการใชงานจรงนนแนะน าใหใชเปนเลขทออกมาจากขา GPIO ของ ESP8266 โดยตรง เพราะในกรณทเราน าไปใชเปน production เราไมจ าเปนทจะตองแกโคดจาก d0 เปนเลข 16 เวลาเราใช production สวนใหญเราจะน า ESP8266 ทเบรน firmware และโปรแกรมของเราเอาไวแลวไปใชงาน

LAB01: Digital Output ท าการตอวงจรดงภาพ เปด ArduinoIDE และเลอก Menu File > Example > Basic > Blink แลวน า Code มาแกได


16

หลกคอ ใช function ทใชก าหนด pinMode ใหเปน OUTPUT และใช function digitalwrite สงคาออกเปน LOW หรอ HIGH

pinMode(pout, OUTPUT); digitalWrite(pout, HIGH); // LOW, HIGH หรอ 0,1 กได

LAB01: Digital Output

const int pout = 2; // เราสามารถใช D4 แทนได GPIO 2 นจะมแอลอดเชอมตออยบนตว ESP8266 ดวย

void setup() { pinMode(pOUT, OUTPUT); }

void loop() { digitalWrite(pOUT, HIGH); delay(1000); digitalWrite(pOUT, LOW); delay(1000); }

ผลทดสอบ run ไฟทตวของ ESP8266 จะกระพรบตดดบ 1 วนาท และ LED ทตอไวจะตดดบสลบกน


17

LAB02: Digital Input ท าการตอวงจรดงภาพ เปด ArduinoIDE และเลอก Menu File > Example > Digital > button แลวน า Code มาแกได

ในสวนของ digital in นเราจะทดสอบดวยการตอ Switch และ LED เมอกด Switch แลว LED จะตดและเมอปลอย Switch แลว LED จะดบ

ขอควรจ าและตองระวงใหมากทสดคอการดไซนวงจรใชงานแลวท าให Short Circuit หรอแหลงจายไฟไปเชอมตอกบกราวด Ground โดยตรงตองระวงไวใหมากถาไมมนใจไมควรเสยบโดยตรงกบ NodeMCU ใหท าการตอวงจรทดสอบขางนอกกอน

หลกคอ ใช function ก าหนด pinMode ใหเปน INPUT และใช function digitalread จากพอรตทตองการอานคา ซงจะไดคาออกมาเปน logic LOW หรอ HIGH

pinMode(ledPin, INPUT); digitalWrite(buttonPin); //คาทไดจะออกมาเปน logic LOW, HIGH


18

LAB02: Digital Input

const int buttonPin = 0; // the number of the pushbutton pin

const int ledPin = 2; // the number of the LED pin

int buttonState = 0; // variable for reading the pushbutton status

void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); // initialize the LED pin as an output: pinMode(buttonPin, INPUT); // initialize the pushbutton pin as an input: }

void loop() { buttonState = digitalRead(buttonPin); // read the state of the pushbutton value: if (buttonState == HIGH) { // if it is, the buttonState is HIGH: digitalWrite(ledPin, HIGH); // turn LED on: } else { digitalWrite(ledPin, LOW); // turn LED off: } }


19

LAB03: การสงคาออก Serial ในการพฒนาโปรแกรมนนหลายครงทเราจะตองสงคาผาน serial เพอใหเรารการท างานของโปรแกรมทเราใสไวใน NodeMCU เราจงจ าเปนตองรลกษณะการก าหนดคา serial และการใชงาน serial เบองตน

อยางแรกทจ าเปนตองก าหนดคอการก าหนด Baud Rate ของ serial สวนใหญเรามกจะก าหนดใหฟงกชน setup ในทน Baud Rate ทจะใชกบ NodeMCU คอ 115200 และสวนท 2 คอการน าคาของ serial มาแสดงออกทาง serial monitor ดวยค าสง serial print โดยจะม 2 ฟงกชนหลกคอ serial.print() คอการแสดงผลโดยไมขนบรรทดใหม และ serial.println() คอการแสดงผลโดยขนบรรทดใหม

LAB03: Send to Serial

void setup() { Serial.begin(115200); // initialize serial communication at 115200 bits per second: } void loop() { Serial.print("My Name: "); // แสดงผลโดยไมขนบรรทดใหม Serial.println("Maximus"); // แสดงผลแลวขนบรรทดใหม delay(5000); // delay in between reads for stability

}

ผลทไดคอเมอเปดโปรแกรม hercules จะขนขอความ “My Name: Maximus” แลวขนบรรทดใหมไปไดเรอยๆ


20

LAB04: การอานคาจาก Serial การอานคาจาก Serial หลงจากทเราสงออกไปไดแลว มาทดลองรบคาจากคอมพวเตอรบาง วธการรบขอมลเขาจาก คอมพวเตอร จะใชฟงกชน Serial.Read() ซงในตวอยางนชวยใหเขาใจมากขน หลงจาก upload แลวเปด Serial Monitor serial.read() จะเปนฟงกชน ทคนคารบมาจาก serial ซงในทนเปนตวอกษร จะน ามาใชงานเราจง ตองประกาศตวแปร มารบคา และน าคาไปประมวลผลตอไป ส าหรบในโปรแกรมน เราไดรบคา และพมพคา ออก Serial Monitor โดยเพม “>” เขาไปขางหนาดวย

LAB04: Read from Serial

void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println("Hello Please Type"); } void loop() { if (Serial.available() > 0) // Function available มหนาทตรวจสอบวามการสงคาออกมาจาก serial ไหมถามการสงคามาจะ return value ทมคามากกวา 0

{ char incomingByte = Serial.read(); // serial.print() ท าหนาทอานคาจาก serial ทละตวอกษร

Serial.print ("> "); Serial.println (incomingByte); // แสดงคาตวอกษรทรบมาจาก serial } }

ผลทไดเมอเราสงขอความออกไปตว NodeMCU จะสงคากลบมาทละ Byte โดยใชโปรแกรม Hercules


21

LAB05: ทดลอง NodeMCU รบคาจาก serial เพอเปดปดไฟ

การใชงาน NodeMCU ควบคม LED ผาน Serial ถอเปนการเรยนรการรบสงขอมลระหวาง คอมพวเตอร กบ NodeMCU หากสามารถเขาใจการรบสงขอมลแบบ Serial แลว การน าไปประยกตใชกบงาน ตาง ๆ กจะสามรถท าไดงายมากยงขน

LAB05: Control LED by Serial

#define LED1_Pin 2

String SerialGET = ""; void setup() { Serial.begin(115200); pinMode(LED1_Pin, OUTPUT); }

void loop(){ while (Serial.available()) { char c = Serial.read(); if (c == '.') { Serial.println(SerialGET); if (SerialGET.indexOf("ON") >= 0) digitalWrite(LED1_Pin, HIGH); else if (SerialGET.indexOf("OFF") >= 0) digitalWrite(LED1_Pin, LOW); SerialGET = ""; }else

SerialGET += c; } }

ผลการทดลอง เมอเราท าการ Run ใหเปด Serial Monitor ขนมา แลวพมพ “ON.” กดปม Send เพอเปด LED และพมพ “OFF.” เพอปด LED การรบขอมลมาจาก Serial จะรบมาทละตวอกษรผานค าสง Serial.read() หลกการคอการวนลปเพอเกบทกตวอกษรทไดจากค าสง Serial.read() โดยน าไปเกบไวในตวแปร


22

ชนดสตรง เพองายตอการน าไปใช งานหลกการตรวจวารบขอมลมาครบหรอยง คอการตรวจหา “.” เพอก าหนดสนสดตวอกษร การสง ขอมลผาน Serial จะตองมการสงตวอกษร “.” ทกครง เมอตรวจหา “.” เจอ นนหมายความวาขอมลได รบมาครบเรยบรอยแลว แลวจงน าขอมลมาประมวลผลตอไดเลย


23

LAB06: Analog Input เนองจาก ESP8266 นนใชไฟเลยงอยท 3.3v และท analog pin รบ input ไดเพยง 0-1v เทานน ตางจาก arduino ทใชไฟเลยงท 5v และ analog pin กสามารถรบ input ไดถง 0-5v ซง sensor ทวไปนนสวนมาก Vout ของ sensor จะมแรงดนอยทประมาณ 0-5v ถาเปน Analog Pin ทวไปของ arduino สามารถรบ input ไดสบาย ๆ แตในสวนของ ESP8266 นนจ าเปนตองตอวงจรแบงแรงดนค านวณหาคาแรงดนทไมเกน 1v มาก เพอท ADC Pin ของ ESP8266 สามารถอานคาไดอยางปลอดภย

เมอ NodeMCU V1 ออกมา ซงทางผผลตกไดค านงถงจดน ภายในบอรดของ NodeMCU นนจงไดตอวงจรแบงแรงดนไวภายในบอรด ซงผใชงานไมตองมานงตอวงจรเอง สามารถตอสายสญญาณจาก Vout ของ sensor เขาไปท Analog Pin ของบอรดตรง ๆ ไดเลย

ท าการตอวงจรเพมตามรป โดยใช Potentiometer เพมเขามา


24

คาทอานไดจาก Analog Pin นน ถาเราจายไฟท 0v คาทอานไดจาก analogRead() กจะไดเทากบ 0 ถาหากจายไฟไปท analog pin 3.3v คาทอานไดจาก analogRead จะไดเทากบ 1023 หมายความวาแรงดนทอานจะอยระหวาง 0-3.3v ทขา Analog Pin ของ NodeMCU

LAB06: Analog Input

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

void loop() { int sensorValue = analogRead(A0); // read the input on analog pin 0: Serial.println(sensorValue); // print out the value you read: delay(1000); // delay in between reads for stability

}

ผลทไดเมอเราหมนปรบคา Potentiometer คาท Serial กจะเปลยนตามดวย ซงคาทไดจะอยในชวง 0 - 1023


25

LAB07: Pulse Width Modulation (PWD) โดยปกตแลว Digital Port จะสามารถมไดแค 2 สถานะ คอ HIGH (5 โวลท )กบ LOW (0 โวลท) เทานน จงท าใหสรางคาสญญาณ Logic ไดเพยง เปดหรอปด (1 หรอ 0 , มไฟหรอไมมไฟ )แคนน ซงการใชเทคนค PWM นน จะเปนการท าให Digital Port สามารถเขยนคาไดมากกวา HIGH หรอ LOW โดย ท าใหสามารถเขยนคาเปนแบบ Analog ได NodeMCU มคาตงแต 0-1023 โดยวธการนนจะใชการปรบสถานะของสญญาณ Logic HIGH / LOW สลบกนไปมาดวยคาบเวลาหนงๆ โดยคาทไดนนจะขนอยกบ สดสวนเวลาของสญญาณในชวงเวลาทมสถานะเปน HIGH กบชวงเวลาทเปน LOW โดย ชวงเวลาทงหมดทสญญาณมสถานะเปน HIGH นนเราจะเรยกวาเปน "ความกวาง Pulse (Pulse Width)" โดยสญญาณพลส เมอเทยบ %ของชวงเวลาทเปน HIGH (หรอกคอ

%ของ Pulse Width) กบ %ของคาบเวลา ( Period) ของพลสลกนน ๆ เราจะเรยกวา Duty Cycle เพอความเขาใจสามารถดไดจากตวอยางดานลาง

ถาจะสรางสญญาณเอาตพตแบบ PWM (Pulse Width Modulation) ทปรบคา Duty Cycle ได กสามารถใชค าสง analogWrite() ตวอยางหนงตอไปน สาธตการท าให LED เพมหรอลดความสวาง โดยใชหลกการทเรยกวา PWM-based LED Dimming โดยการสรางสญญาณ PWM ทสามารถเปลยนคา Duty Cycle ได โดยสามารถเลอกขา GPIO 0..15 และคา Duty Cycle ไดในชวง 0..1023 (0% ถง 100%)


26

เปด Menu File > Example > Analog > AnalogInOutSerial แลวน ามาแกไขได

LAB07: PWM

#define analogInPin A0 // Analog input pin that the potentiometer is attached to

#define analogOutPin 2 // Analog output pin that the LED is attached to

int sensorValue = 0; // value read from the pot int outputValue = 0; // value output to the PWM (analog out)

void setup() { Serial.begin(115200); // initialize serial communications at 115200 bps: }

void loop() { sensorValue = analogRead(analogInPin); // read the analog in value: outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 512); // map it to the range of the analog out: analogWrite(analogOutPin, outputValue); // change the analog out value:

// print the results to the serial monitor: Serial.print("sensor = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print("\t output = "); Serial.println(outputValue);

delay(2); }


27

LAB08: การแสดงขอความ LCD display I2C กอนอนตองตดตง Library LiquidCrystal I2C ท Library Manager…


28

LAB08-1: Scan I2C Address #include <Wire.h> void setup() { Serial.begin (115200); while (!Serial) { } // Leonardo: wait for serial port to connect Serial.println (); Serial.println ("I2C scanner. Scanning ..."); byte count = 0; Wire.begin(); for (byte i = 8; i < 120; i++) { Wire.beginTransmission (i); if (Wire.endTransmission () == 0) { Serial.print ("Found address: "); Serial.print (i, DEC); Serial.print (" (0x"); Serial.print (i, HEX); Serial.println (")"); count++; delay (1); // maybe unneeded? } // end of good response } // end of for loop Serial.println ("Done."); Serial.print ("Found "); Serial.print (count, DEC); Serial.println (" device(s)."); } // end of setup void loop() {}


29

Address ทใชคอ 3F เปด Menu Example > LiquidCrystalI2C > HelloWorld


30

LAB08-2: Show Text on LCD I2C #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); // set the LCD address to 0x3F for a 16 chars and 2 line void setup() { lcd.init(); // initialize the lcd lcd.backlight(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Hello, world!"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Max Developer"); } void loop() { }


31

LAB09: การใช Ultrasonic วดระยะทาง Ultrasonic Ranging Module HC-SR04 โมดลเพอใชในการวดระยะทางโดยไมมการสมผส

การท างานของ Ultrasonic sensor กเหมอนกบคางคาวทบนในเวลากลางคน คอใชการสงคลนเสยงทหมนษยไมสามารถไดยนออกไปสะทอนวตถทตองการวดระยะ แลวจบเวลาเสยงสะทอน เพอค านวณระยะทาง

เพอความเขาใจกนมากขน อปกรณตวนเรมตนท างานโดยการสงสญญาณเรมตนยาว 10 ไมโครวนาท ไปสงใหแหลงก าเนดเสยงท างาน จากนนจะสงคลนเสยงความถ 40 kHz ออกไป 8 พสส แลวรอฟงเสยงสะทอน ตวซายจะเปนตวสงคลนเสยงออกไป สวนตวขวาในรปจะเปนตวรบความถทสะทอนกลบมา เนองจากเสยงทสงออกไปถงแมจะไมไดยนเพราะเกน 20 kHZ ทหมนษยจะรบฟงได แตเนองจากยงคงเปนคลนเสยง ดงนนความเรวของเสยงจงแปรผนตามอณหภมดวยตามสตรน

C ≈ 331.5 + 0.61 θ (m/s)


32

ดงนนแนนอนเวลาผผลตเขยนโปรแกรมออกแบบไวกอยทอณภมท างานทอาจจะแตกตางจากบานเรา กท าใหคาทวดไดมความผดพลาดไปบาง อกสวนทจะตองรกคอชวงวด และมมทสามารถวดไดครบ และเนองจากคณสมบตของอปกรณทใชในการก าเนดเสยง และรปรางของตวล าโพง (Horn) กท าใหอปกรณตวนมมมวด 15 องศา (Measuring Angle) โดยสามารถวดระยะหางไดตงแต 2 ซม .จนถง 4 เมตร ระยะทางกค านวณไดจากสตรน ระยะทาง =ความยาวของสญญาณสะทอน x 340 (m/s) / 2 และแนนอนครบคณภาพของสญญาณ ความแมนย ากขนกบวสด +ลกษณะของพนผวทใชวดดวย

ระดบแรงดนทใชคอ 5 v


33

LAB09-1: Basic Ultrasonic #define TRIGGER_PIN 9 // SD2 - GPIO9 #define ECHO_PIN 10 // SD3 - GPI109 void setup() { Serial.begin (9600); pinMode(TRIGGER_PIN, OUTPUT); pinMode(ECHO_PIN, INPUT); pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT); } void loop() { long duration, distance; digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW); // Added this line delayMicroseconds(2); // Added this line digitalWrite(TRIGGER_PIN, HIGH); delayMicroseconds(10); // Added this line digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW); duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH); distance = (duration/2) / 29.1; Serial.print(distance); Serial.println(" cm"); delay(1000); }


34

ใช Library LAB09-2: Ultrasonic Library #include <Ultrasonic.h> Ultrasonic ultrasonic(9,10); // (Trig PIN,Echo PIN) void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { Serial.print(ultrasonic.Ranging(CM)); // CM or INC Serial.println(" cm" ); delay(100); }

Code ทปรบใหม LAB09-3: Ultrasonic LCD I2C #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> #include <Ultrasonic.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); // set the LCD address to 0x3F for a 16 chars and 2 line Ultrasonic ultrasonic(9,10); void setup() { lcd.init(); // initialize the lcd lcd.backlight(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Ulteasonic"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Sensor >");


35

delay(1000); lcd.print(">"); delay(1000); lcd.print(">"); delay(1000); lcd.print(">"); delay(1000); lcd.print(">"); delay(1000); lcd.print(">"); delay(1000); lcd.print(">"); } void loop() { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(ultrasonic.Ranging(CM)); // CM or INC lcd.print(" cm"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(ultrasonic.Ranging(INC)); // CM or INC lcd.print(" inc"); delay(100); }


36

LAB10: การใช Motion Sensor PIR Motion Sensor Getting Started PIR (Passive infrared ) คอ อปกรณตรวจจบคลนรงส Infrared จากวตถ ผานอปกรณรวมแสง มายงตว Pyro Electric ซงจะเปลยนพลงงานความรอน จากรงส Infrared เปนพลงงานไฟฟา แมจะมประมาณ Infrared แคเพยงเลกนอย จงท าให PIR สามารถตรวจจบ คลนรงส Infrared และ อณหภมได PIR Motion Sensor คอ อปกรณ Sensor ชนดหนงทใชตรวจจบคลนรงส Infrared ทแพรจาก มนษย หรอ สตว ทมการเคลอนไหว ท าใหมการน าเอา PIR มาประยคใชงานกนเปนอยางมากใชเพอตรวจจบการเคลอนไหวของสงมชวต หรอ ตรวจจบการบกรกในงานรกษาความปลอดภย การท างานของ PIR Sensor

ภายใน PIR จะมอปกรณตรวจจบรงส Infrared อย 2 ชดดวยกนดงรป เมอม คน หรอ สตว ทมความอบอนในรางกายเคลอนทผานเขามาใน พนทโซนท PIR สามารถตรวจจบคลนรงส Infrared ทแพรออกมาจากสงมชวตได PIR จะเปลยนคลนรงส Infrared ใหกลายเปน กระแสไฟฟาดงรป จะเหนวาเมอมสงมชวต เคลอนทผาน อปกรณ


37

ตรวจจบรงส Infrared ตวท 1 จะไดสญญาณ Output ออกมาสงกวาแรงดนปรกต และ เมอสงมชวตเคลอนทผาน อปกรณตรวจจบรงส Infrared ตวท 2 จะไดแรงดน Output ต ากวาคาแรงดนปรกต

วงจรทใช


38

LAB10-1: Basic Motion Sensor const int PIRPin = 12; const int ledPin = 2; int PIRState = 0; void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(PIRPin, INPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { PIRState = digitalRead(PIRPin); if(PIRState == HIGH) { Serial.print("\r\nALARM"); }else{ Serial.print("\r\nNORMAL"); } digitalWrite(ledPin,PIRState); delay (500); }


39

Code ทปรบแลว LAB10-2: Advance Motion Sensor //the time we give the sensor to calibrate (10-60 secs according to the datasheet) int calibrationTime = 30; //the time when the sensor outputs a low impulse long unsigned int lowIn; //the amount of milliseconds the sensor has to be low //before we assume all motion has stopped long unsigned int pause = 5000; boolean lockLow = true; boolean takeLowTime; int pirPin = 12; // D6 the digital pin connected to the PIR sensor's output int ledPin = 2; // D4 ///////////////////////////// //SETUP void setup(){ Serial.begin(9600); pinMode(pirPin, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); digitalWrite(pirPin, LOW); //give the sensor some time to calibrate Serial.print("calibrating sensor "); for(int i = 0; i < calibrationTime; i++){


40

Serial.print("."); delay(1000); } Serial.println(" done"); Serial.println("SENSOR ACTIVE"); delay(50); } //////////////////////////// //LOOP void loop(){ if(digitalRead(pirPin) == HIGH){ digitalWrite(ledPin, HIGH); //the led visualizes the sensors output pin state if(lockLow){ //makes sure we wait for a transition to LOW before any further output is made: lockLow = false; Serial.println("---"); Serial.print("motion detected at "); Serial.print(millis()/1000); Serial.println(" sec"); delay(50); } takeLowTime = true; } if(digitalRead(pirPin) == LOW){ digitalWrite(ledPin, LOW); //the led visualizes the sensors output pin state if(takeLowTime){ lowIn = millis(); //save the time of the transition from high to LOW


41

takeLowTime = false; //make sure this is only done at the start of a LOW phase } //if the sensor is low for more than the given pause, //we assume that no more motion is going to happen if(!lockLow && millis() - lowIn > pause){ //makes sure this block of code is only executed again after //a new motion sequence has been detected lockLow = true; Serial.print("motion ended at "); //output Serial.print((millis() - pause)/1000); Serial.println(" sec"); delay(50); } } }

LAB11: การวดอณหภม และ ความชนดวย DHT11

DHT11 Humidity and Temperature Sensor กบบอรด NodeMCU ใชในการวดอณหภมกบความชนในอากาศทม Specification ตามน

- ยานวดความชน 20-90% RH โดยมคาความแมนย า +- 5% RH ความละเอยดในการวด 1 % แสดงผลแบบ 8 บต


42

- ยานวดอณหภม 0 -50 องศาเซลเซยส โดยมคาความแมนย า +- 2 องศาเซลเซยส ความละเอยดในการวด 1 องศาเซลเซยส แสดงผลแบบ 8 บต

- กนกระแส 0.5 - 2.5 mA (ขณะท าการวดคา( ทระดบแรงดน 3 - 5.5 VDC

- อานคาสญญาณ )Sample Rate) ทก 1 วนาท

- การสอสารกบ MCU ของเราดวยวธ Single-wire Two-way Serial interface คอการสอสารแบบอนกรมดวยสายสญญาณเสนเดยว

ในการ install library ของ Arduino IDE เราสามารถไปท Menu Sketch > Include Library > Manage Library และพมพ DHT11 หลงจากนนกดปม install เรากจะได library มาใชไดอยางงายดายหรออกวธนงเราสามารถ install ในลกษณะทเปน zip file ไดอกดวย


43

ท ำกำรตอวงจรดงภำพ เปด ArduinoIDE และเลอก Menu File > Example > DHT sensor library >

DHTTester แลวน ำ Code มำแกได


44

LAB11: DHT11 Temperature and Humidity Sensor

#include "DHT.h"

#define DHTPIN 14 // what digital pin we're connected to D5

// Uncomment whatever type you're using! #define DHTTYPE DHT11 // DHT 11

//#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321

//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301) // Connect pin 1 (on the left) of the sensor to +5V

// NOTE: If using a board with 3.3V logic like an Arduino Due connect pin 1

// to 3.3V instead of 5V! // Connect pin 2 of the sensor to whatever your DHTPIN is

// Connect pin 4 (on the right) of the sensor to GROUND

// Connect a 10K resistor from pin 2 (data) to pin 1 (power) of the sensor // Initialize DHT sensor. // Note that older versions of this library took an optional third parameter to

// tweak the timings for faster processors. This parameter is no longer needed

// as the current DHT reading algorithm adjusts itself to work on faster procs. DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println("DHT11 test!"); dht.begin(); }

void loop() { delay(2000);

// Reading temperature or humidity takes about 250 milliseconds!


45

// Sensor readings may also be up to 2 seconds 'old' (its a very slow sensor) float h = dht.readHumidity(); // Read temperature as Celsius (the default) float t = dht.readTemperature(); // Read temperature as Fahrenheit (isFahrenheit = true) float f = dht.readTemperature(true);

// Check if any reads failed and exit early (to try again). if (isnan(h) || isnan(t) || isnan(f)) { Serial.println("Failed to read from DHT sensor!"); return; } // Compute heat index in Fahrenheit (the default) float hif = dht.computeHeatIndex(f, h); // Compute heat index in Celsius (isFahreheit = false) float hic = dht.computeHeatIndex(t, h, false);

Serial.print("Humidity: "); Serial.print(h); Serial.print(" %\t"); Serial.print("Temperature: "); Serial.print(t); Serial.print(" *C "); Serial.print(f); Serial.print(" *F\t"); Serial.print("Heat index: "); Serial.print(hic); Serial.print(" *C "); Serial.print(hif); Serial.println(" *F"); }


46

LAB12: ทา NodeMCU เปน Web Server สงเปดปดอปกรณผาน URL

ไปท Menu File > Example > ESP8266 Wifi > WifiWebServer แลวแกไข SSID และ Password ใหตรง


47

LAB13: ทา NodeMCU เปน Web Client ทดสอบโดยใช Hercules เปน Server


48

Arduino IDE ไปท Menu File > Example > ESP8266 Wifi > WifiClientBasic แลวแกไข SSID และ Password ใหตรง


49

การใชงาน Cloud Broker สาหรบงาน IoT

ในการท า IoT นนเราจะใช Cloud เปนตวกลางในการสอสารขอมลระหวาง Node กบ server ซง Cloud ทเปดใหบรการ IoT อยนนสวนใหญจะเปนแคตวกลางในการสอสารหรอบางตวสามารถชวยในการเกบขอมลและแสดงผล โดยทตวมนเองนนจะท าเสมอนเปน broker ซงจะไมมการตดสนใจหรอวาเงอนไขในการท างานใดๆอยทตว broker

นนหมายความวาหากเราตองการใหระบบ IoT ของเรานนมเงอนไขในการท างานอยางเชนอณหภมทตรวจจบจากเซนเซอรวดอณหภมมคามากกวา 30 องศาใหเปดพดลม แตหากนอยกวา 25 องศาใหพดลมหยดท างานการท างานในลกษณะนตว broker ไมสามารถท าไดดงนนเราจงจ าเปนตองม server ส าหรบชวยในการท าเงอนไขตาง ๆ broker เปนเพยงสอกลางในการรบสงขอมลหรออยางดทสดกชวยในการเกบขอมลเพอสงตอและแสดงผลออกมาบน Cloud ไดเลย

LAB14: ทา Data Logger โดยสง Data ไปท SparkFun

SparkFun เปน Broker ทท าหนาทเกบขอมลของตวอปกรณ IoT ตาง ๆ ทสง Data มาเกบไวบน cloud เราสามารถใชงานโดยไมตอง register โดยเขาไปท sparkfun.com และเลอก create

https://data.sparkfun.com/

ใสรายละเอยดในการสราง deta stream ทส าคญคอ Title และ Fields




50

เมอบนทกเรยบรอยแลวจะเขามาหนาทแสดงคยตางๆทส าคญกคอ public url, public key และ private key รวมถง Field Parameter ทเราสรางเอาไวเพอให node mcu สงมาดวยชอทตรงกน โดยลกษณะการสงนนจะเปนการสงแบบ url Parameter ตามตวอยางทใหมาดานลาง


51

ในสวนของ Arduino IDE ไปท Menu File > Example > ESP8266WIFI > WIFI Client ใหเราท าการใส ssid และ password ในสวนของ Stream ID ใหใส public key ในสวนของ private key กใสขอมลของ private key และในสวนของ Value ใสใหตรงกบ Parameter ทเราไดสรางเอาไว


52

หากมการแจงวา success แสดงวาขอมลท node mcu สงไปนนไดอพเดทเขาไปยง spark fun เรยบรอยแลว


53

เราสามารถเขาไปดขอมลไดจาก public url และขอมลเหลานสามารถ export ออกมาในรปแบบตางๆไดไมวาจะเปน JSON, csv, mysql, ProtgreSQL, atom ซงจะมคาขอมลตางๆพรอมทง TimeStamp


54

LAB15: วธเอา Data จาก SparkFun ไปแสดงผลท AnalogIO

จากการท SparkFun ไดท าการเกบ data เปนลกษณะ table มนเปนการไมงายเลยทจะน าขอมลเหลานไปใช ดงนนเราจงน า data นไปแสดงผลในรปแบบกราฟโดย SparkFun ไดมอนเตอรเฟสกบทาง AnalogIO ในการน าขอมลเชอมตอและแสดงผลออกมาเปนรปแบบของกราฟทเขาใจไดงาย ในสวนของหนา data stream จะมปมฟงกชน export to analog io

ในสวนของ analog i o จ าเปนทจะตองท าการ register user เพอใชงานในการ manage แตหากเราไมได register เรากสามารถทจะดขอมลทสปารคฟนสงมาใหเปนกราฟไดอยางงาย


55

เมอท าการ login เขามาแลวเราจะเขามายงหนา manage ของ analog io เราสามารถสราง create streamใหม


56

และเมอเรา Export มาจาก SparkFun มาท analog IO แลวใหเราเลอก Claim จะขน Dialog มาถามใหใส Private Key เพอยนยน


57

LAB16: ใช ThingSpeak เปน Data Logger พรอม Plot Graph

Thingspeak เปนเวปทใหการบรการในการเกบขอมล และสามารถแสดงขอมลแบบ real-time ได ซงเราสามารถ update ขอมล หรอจะเรยกดขอมลไดตลอดเวลา ทไหนกได เพราะท างานบน cloud ซง thingspeak สรางมาเพอตองการใหตอบโจทยของ IoT อยแลว สวนขอมลทเกบอยบน cloud นนกขนอยกบเราวาจะใชยงไง รปแบบไหน ในการทจะสงขอมล data ไปไวบน cloud นน ทาง thingspeak ไดม api ในการตดตอไวเรยบรอยแลว

อนดบแรกเลย ใหท าการสมครสมาชกใหเรยบรอย จากนนกสราง channel ขนมา โดยใหเรากดไปท My channel แลวก new channel ขนมา


58

หลงจากท new channel ขนมาแลว ไปท channel setting กปอนขอมลเขาไป เสรจแลวกกด save channel

เมอสรางเสรจแลว กจะแสดงหนาตาง ในหนาตางนจะแสดงขอมลเปนแบบเสนกราฟ ซงตอนนยงไมมขอมลใด ๆ สงมาจงไมเกดอะไรขน


59

ตอไปจะท าการ update ขอมลไปยง cloud ผาน api ท thingspeak มไวให อนดบแรกใหดท API KEY ของเราวามนคออะไร API KEY คอ UAV0TAOTBCTLA6V1 ตามรป

ในการ update ขอมลจะเปนการสง HTTP Request ไปยง server เพอ update ขอมลทตองการตาม field ตาง ๆ ทเราก าหนด วธการ update โดยเราจะสงขอมลแบบน

https://api.thingspeak.com/update?key=UAV0TAOTBCTLA6V1&field1=0&field2=0&field3=0

ทขดเสนไวคอ

UAV0TAOTBCTLA6V1 คอ API KEY

bkvalue=0 คอ field ทเราตองการ update ในตวอยางคอ field ท 1 และก าหนดใหมคาเทากบ 0

จากรปตวอยางฝงขวาคอไดท าการ update ขอมล โดยก าหนดให field ท 1 มคาเทากบ 0 และฝงซายนนไดมจดเพมมา 1 จดกคอคาทเราเพมไปเมอซกครนนเอง


60

ตอมาเรามาเขยนโปรแกรมใหกบ NodeMcu ใหสงขอมล update

LAB16: ThingSpeak Data Logger #include <ESP8266WiFi.h> #include "DHT.h" #define DHTPIN 14 #define DHTTYPE DHT11 int sensorPin = A0; int sensorValue = 0; const char* ssid = "BUAKAEW_AP01"; const char* password = "BuaKaew159357"; const char* host = "api.thingspeak.com"; const char* APIKey = "UAV0TAOTBCTLA6V1";


61

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { Serial.begin(115200); dht.begin(); delay(10); // We start by connecting to a WiFi network Serial.println(); Serial.println(); Serial.print("Connecting to "); Serial.println(ssid); WiFi.begin(ssid, password); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } Serial.println(""); Serial.println("WiFi connected"); Serial.println("IP address: "); Serial.println(WiFi.localIP()); } void loop() { delay(10000); // Sensor readings may also be up to 2 seconds 'old' (its a very slow sensor) float h = dht.readHumidity(); // Read temperature as Celsius (the default) float t = dht.readTemperature(); // Check if any reads failed and exit early (to try again). if (isnan(h) || isnan(t) ) {


62

Serial.println("Failed to read from DHT sensor!"); return; } Serial.print("connecting to "); Serial.println(host); // Use WiFiClient class to create TCP connections WiFiClient client; const int httpPort = 80; if (!client.connect(host, httpPort)) { Serial.println("connection failed"); return; } sensorValue = analogRead(sensorPin); // We now create a URI for the request String url = "/update"; url += "?key="; url += APIKey; url += "&field1="; url += h; url += "&field2="; url += t; url += "&field3="; url += sensorValue; Serial.print("Requesting URL: "); Serial.println(url); // This will send the request to the server client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + host + "\r\n" +


63

"Connection: close\r\n\r\n"); unsigned long timeout = millis(); while (client.available() == 0) { if (millis() - timeout > 5000) { Serial.println(">>> Client Timeout !"); client.stop(); return; } } // Read all the lines of the reply from server and print them to Serial while(client.available()){ String line = client.readStringUntil('\r'); Serial.print(line); } Serial.println(); Serial.println("closing connection"); }


64


65

LAB17: ใช ThingSpeak เปน ควบคมตว NodeMCU

วธทเราจะควบคม LED นนเราจ าเปนตองมขอมลเพอน าไปเชคเปนเงอนไขวา ถาเกดเปนคานให LED เปด ถาเปนอกคานงให LED ปด ดงนนหากเราตองการสงให LED เปดหรอปดผาน Internet นน เราจงจ าเปนตองมขอมลบน cloud โดยเราจะท าการสง Http request ไปยง server เพอรองขอขอมลทเราตองการ ถาเราสง http request ไดอยางถกตองกจะม http response ตอบกลบจาก server โดยสงมาพรอมกบขอมลทเราตองการ และเรากท าการเขยนโปรแกรมเพอใชคาท server ตอบกลบมานน มาเปนคาในการควบคม LED เพอเปดหรอปดนนเอง

การ get data หรอจะเปนการ update data เราสามารถศกษา หรอด Example ไดจาก Documentation จาก Support ของ ThingSpeak ไดเลย ในสวนของการ get data นนจะใชวธการ get ตามแบบ Example ตวน ซงเปนการดงคาลาสดทเราบนทกขอมลลง database

จะลอง get data มาด ซงจะพมพ url น ลงในชอง search ของ browser

https://api.thingspeak.com/channels/129121/fields/1/last

ทขดเสนใตไวนน 129121 คอชอง channels ของเรานะครบ สวน 1 คอ ตองการดท field ไหน สวนเลอกดท field 1

https://thingspeak.com/docs/channels#get_feed

https://thingspeak.com/docs/channels#get_feed


66

จากรปขางบนกคอลองเขาไปยง url ดงกลาวผาน web browser และเชอมตอไปยง link นน แลวจะม response ตอบกลบมาเปนเลข 2 นนกคอคาทเราตองการทจะทราบวา คาทบนทกลาสดของ field ท 1 คอคาอะไร กมการ response กลบมาเปนคาดงกลาว

ตวอยางนเปนเพยงการทดสอบดวาสามารถ get คาจาก server ไดหรอไม ตอมาเรากมาดกนวา เราจะเขยนให NodeMcu ของเรานนไป get คามาแลวมาควบคม LED ไดอยางไร

LAB17: ThinkSpeak Control #include <ESP8266WiFi.h>

const char* ssid = "BUAKAEW_AP01"; //ใส SSID WiFi ทตองการเชอมตอ

const char* password = "BuaKaew159357"; //ใส password ของ WiFi ทตองการเชอมตอ

const char* host = "api.thingspeak.com"; // ชอ host ทตองการตดตอ

const char* url = "/channels/129121/fields/1/last"; // path ทตองการเรยก

int lengthData = 0; //ตวแปรนจะเกบขนาดของขอมลททาง Server มการ response กลบมา

int data = 0; // ตวแปรนจะเกบคาขอมลทเราตองการใชงาน

String line = ""; // ตวแปรนจะเกบคาทงหมดทอานไดจาก Server

int led1 = 14; //ก าหนดขา GPIO OUTPUT ซง pin นจะตรงกบ D1

const int PORT = 80; // ใช port 80

WiFiServer server(80); // สราง object จาก คลาส WiFiServer ก าหนด port 80

void setup() { Serial.begin(115200); //ใช buadrate 115200

delay(10); pinMode(led1,OUTPUT); // ก าหนด ขา ใหเปน ขา OUTPUT

Serial.println("\n\n"); Serial.print("Connecting to ");


67

Serial.println(ssid); // แสดงขอความออกทาง Serial วา Connecting to (SSID ทเชอมตอ( WiFi.begin(ssid, password); // เชอมตอ wifi จาก SSID และ password ทเราก าหนด

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED){ // ถาหากยงเชอมตอกบ wifi ยงไมไดกจะแสดงขอความ ... ไปเรอย ๆ

delay(500); Serial.print("."); } Serial.println(); Serial.println("WiFi Connected!!"); Serial.print("IP address : "); Serial.println(WiFi.localIP()); // แสดง IP address ทไดรบจาก wifi ทเราเชอมตอ

}

void loop() { delay(5000); //delay ไว 5 ว Serial.print("Connecting to "); Serial.println(host); //แสดงขอความทาง Serial วา Connecting to (host ทตองการเชอมตอ( WiFiClient client = server.available(); // สราง client ขนมาจาก WiFiClient และก าหนดใหเทากบ Server.available() เพอไวเชคเวลามขอมลสงกลบมา

Serial.print("Requesting URL : "); Serial.println(url); // แสดง url ทเรา request ไป

if(!client.connect(host,PORT)){ Serial.print("."); //ในเงอนไขนเชควาถาไมไดเชอมตอกบ host อยใหแสดง . ออกมา

return; }else{ // และถาหากเชอมตออยใหสง http request ไปท server


68

client.print(String("GET ")+url+" HTTP/1.1\r\n" +

"Host: " + host +"\r\n" +

"Connection: close\r\n\r\n"); delay(50); Serial.println("SEND !!"); // เมอสงไปแลวใหแสดงขอความ SEND !! ออกมา

} while(!client.available()){ //ถาหากไมม response ตอบกลบมา กจะใหวนลป จนกวาจะม responce ตอบกลบมา

} while(client.available()){ // และเมอม response ตอบกลบมากจะใหเขา loop while แลวท าการเกบคาทงหมดไวท line

line += (char)client.read(); } Serial.println(); Serial.println("GET SUCCESSFULLY !!"); // เมอท าการเกบคาไวหมดแลวกจะแสดง GET SUCCESSFULLY ออกมา

convertDataToInt(&lengthData , &data ,line); // ใน function นเขยนขนมาเพอตดขอความบางสวนออก เอาเฉพาะทเราจ าเปนตองใชงานจรง ๆ กจะม lengthData และ data

String s =(String)"ID "+lengthData+" data "+data; // สรางตวแปร String มาดผลลพธวาขอมลทไดจาก Server Serial.println(s); // แสดงขอมลทผานการ filter เรยบรอยแลว

switch(data){ // แลวกตอมาจะเปนเงอนไขกนเรากเชคกบตวแปร data วาเปนคาอะไรบาง เพอทเราจะเอามาท าเปนเงอนไขในการเปดปด LED

case 1: digitalWrite(led1,HIGH); // ถาเปน 1 led1 ตด


69

break; case 0: digitalWrite(led1,LOW);// ถาเปน 2 led1 ดบ

break; } line = ""; // เมอจบ process ทกอยางแลว กเคลยขอมลในตวแปร line ใหเทากบ "" เพอรอรบคาใหมใน loop หนา

Serial.println(); Serial.println("Closing Connection"); //แสดงขอความ Closing Connection

}

void convertDataToInt(int* id_ ,int* data_ ,String rawData){ // พารามเตอร กจะม pointer id_ , pointer data_ , คาตวแปรดบทอานไดจากท server response กลบมา

//Serial.println(rawData); // ลบ comment ออก ถาตองการดวาคาท response กลบมามอะไรบาง

String dataSub = rawData.substring(rawData.indexOf("close")+9); //สรางตวแปรมาเพอ substring เฉพาะขอมลทเราตองการใชจรง ๆ

Serial.println(dataSub.length()); // ลบ comment ออก ถาตองการดขนาดขอมลหลงจากทเรา substring จากขอมลทงหมดแลว

Serial.println(dataSub); //ลบ comment ออก ถาตองการดวาขอมลทเรา substring ออกมามขอมลเปนอยางไร

*id_ = dataSub.substring(0,2).toInt(); // ท าการแปลงขอมลจาก String เปน int ไปเกบขอมลไวทตวแปร pointer เพอเปลยนคาใหกบตวแปรทเราอางอง กคอตวแปร lengthData นนเอง

*data_ = dataSub.substring(3 , 3 + *id_).toInt(); // ท าการแปลงขอมลจาก String เปน int ไปเกบขอมลไวทตวแปร pointer เพอเปลยนคาใหกบตวแปรทเราอางอง กคอตวแปร data

data=dataSub.substring(0,1).toInt(); }

เปนการ get คาจาก Server โดยสง http request ขอดในขอมลลาสดของ field 1 ถาสง request ถกตอง Server กจะสง http response กลบมาเปนคาทเราตองการ เมอไดคาทตองการแลวกท าการ substring กคอตดเอาขอความเอาเฉพาะทจ าเปนมาใชงาน ตามทอธบายไวแตละบรรทดทส าคญ


70

เมอเรา update คาเปน 0

ผลทไดจาก last ของ field 1 กจะเปน 0 และ LED จะดบ

เมอเรา update คาเปน 1

ผลทไดจาก last ของ field 1 กจะเปน 1 และ LED จะดบ


71

NETPIE

“NETPIE แพลตฟอรม IoT เพอนกพฒนาและอตสาหกรรมไทย” โดยทมพฒนาของ Nectec ซงเปนแพลตฟอรมทางเลอกแรกของนกพฒนาไทยทเชอมอปกรณและเครองมอตาง ๆ หรอ The Internet of Things (IoT) ระยะแรกเนนการสนบสนนนกพฒนาและอตสาหกรรมขนาดยอม)SMEs) เพอสรางขดความสามารถและความเขมแขงใหกบอตสาหกรรมไทยขนาดใหญของไทย ซงเปน Platform ทเราสามารถใชฟรถง 100 อปกรณตอ Account และ Server อยทเมองไทยมาลองเลน NetPIE ไทยท า ไทยใช กน

Download Microgear https://github.com/netpieio/microgear-esp8266-arduino

จะไดเปน zip file ออกมาใหเรากนสะตอเขาไปใน library กอนเรมเราตองสมคร NETPIE กอน การสราง Application (แอพพลเคชน )เปนต วแทนของระบบของเรา (เชน "ระบบสมารทโฮมในบาน)" ในระบบของเรากจะสามารถ เพมอปกรณเขาไปได โดยอปกรณของเรานนจะถกเรยกวา "Gear" (ปจจบนใชค าวา Things) ซงอปกรณทวานนกอยางเชน ตว NodeMCU ทเราก าลงจะท าเปนตวควบคมสวชตไฟ หรอพวกบอรดอนๆทมการตอเซนเซอรส าหรบสงขอมลคาตางๆ เชนอณหภมและความชน เปนตน ใน Application หนงอาจจะมหลายๆ อปกรณ (หลายๆ Gear กได )และแตละ Gear ภายในระบบเดยวกน (ภายใน Application เดยวกน )กจะสามารถสอสารกนเองระหวางอปกรณได

https://github.com/netpieio/microgear-esp8266-arduino


72

และแตละอปกรณ (แตละ Gear) กจะม Key เปนของตวเอง ซง Key นกจะเปนเหมอนสงทใชระบตวตนของอปกรณเรา (คลายๆกบเลขบตรประจ าตวประชาชน) แตละ Gear กจะม Key เปนของตวเอง และกจะไมเหมอนกบของ Gear อนๆ

เมอเขามาใน Application แลว ท าการสราง Application เชน MaxSmartHome

จากนนกจะปรากฏหนาตางส าหรบการสราง Key ขนมา กใหท าการตงชอใหอปกรณของเรา เชน ตงชอเปน SmartNode1 (ประมาณวากลองสวชตเปดปดไฟของเราชอ SmartNode ตวท 1) แลวกท าการเลอก Type ใหเปน Session Key จากนนกกด CREATE เลยครบ


73

ทนกใหกดท Key ทสรางไว กจะปรากฏขอมล Key ขนมาหากจะเปลยนชอของอปกรณ กพมพชอใหมดานบน แลวกกดปม RENAME

ขอมลทเราจะน าไปใชกจะม Key กบ SecretKey


74

LAB18: เปดปดไฟดวย NETPIE ผานเวบ HTML5

Code NodeMCU

LAB18: HTML5 Control by NETPIE

#include <AuthClient.h> #include <MicroGear.h> #include <MQTTClient.h> #include <SHA1.h> #include <Arduino.h> #include <ESP8266WiFi.h> #include <EEPROM.h> const char* ssid = "BUAKAEW_AP01"; const char* password = "BuaKaew159357"; #define APPID "MaxSmartHome" #define GEARKEY "l9kQv3Qhj8khNga" #define GEARSECRET "Pv9nPFA87hnHuIKqgkq2fvB16" #define SCOPE "MaxPlug1" WiFiClient client; AuthClient *authclient; int relayPin = D4; MicroGear microgear(client); void onMsghandler(char *topic, uint8_t* msg, unsigned int msglen) { Serial.print("Incoming message --> "); Serial.print(topic); Serial.print(" : "); char strState[msglen]; for (int i = 0; i < msglen; i++) { strState[i] = (char)msg[i]; Serial.print((char)msg[i]); }


75

Serial.println(); String stateStr = String(strState).substring(0, msglen); if (stateStr == "ON") { digitalWrite(relayPin, LOW); microgear.chat("controllerplug", "ON"); } else if (stateStr == "OFF") { digitalWrite(relayPin, HIGH); microgear.chat("controllerplug", "OFF"); } } void onConnected(char *attribute, uint8_t* msg, unsigned int msglen) { Serial.println("Connected to NETPIE..."); microgear.setName("pieplug"); } void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println("Starting..."); pinMode(relayPin, OUTPUT); microgear.on(MESSAGE,onMsghandler); microgear.on(CONNECTED,onConnected); if (WiFi.begin(ssid, password)) { while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } Serial.println("WiFi connected"); Serial.println("IP address: "); Serial.println(WiFi.localIP()); //uncomment the line below if you want to reset token -->


76

microgear.resetToken(); microgear.init(GEARKEY, GEARSECRET, SCOPE); microgear.connect(APPID); } } void loop() { if (microgear.connected()) { microgear.loop(); Serial.println("connect..."); } else { Serial.println("connection lost, reconnect..."); microgear.connect(APPID); } delay(1000); }

หลงจากท NodeMCU Connect กบ NETPIE แลว จะม Key ขนในหนาของ Application

ในสวนของ HTML5 แกไฟล smartplug.html แลวกท าการเอา KEY กบ SECRET และ APP ID ทเราไปสรางไวใน NETPIE มาใสลงไป


77

เสรจแลวกกด File > Save เลยครบ ทส าคญคอ นนคอ Microgear Library (ของฝง HTML 5) ซงไฟลนจะตองแยกมาดาวนโหลดในภายหลง เนองจากทาง NECTEC จะมการพฒนาและแกไขปรบปรง Library นอยเรอยๆกใหท าการ Download ไฟล Microgear Library ส าหรบ HTML5 จากลงคดานลางน มาลงไวในโฟลเดอรทมไฟล HTML https://github.com/netpieio/microgear-html5 ผลทได คอ สามารถเปดปดไฟบน Web โดยผาน NetPie

https://github.com/netpieio/microgear-html5


78

LAB19: NETPIE Freeboard Freeboard นนเปน Web Application ทท าใหเราสามารถสราง Dashboard (แดชบอรด )ส าหรบระบบ IoT ของเราขนมาได ถาจะใหพดงายๆ กคอคลายๆกบการสราง กระดาน IoT สวนตวทเราสามารถวาง

ปมกด,สวชต ไวใชส าหรบควบคมอปกรณ หรอวางหนาปดไวส าหรบแสดงผลขอมลตางๆทไดจากอปกรณในระบบ IoT ของเรา นอกจากนยงสามารถน าขอมลทไดมาไปแสดงผลเปนกราฟและสามารถปรบแตงไดตามใจชอบไดงายๆ เพยงแค คลก -ลาก-วาง และมการปอนขอมลหรอค าสงอกนดหนอย กสามารถท างานไดแลวครบคองายมากๆ ไมตองเสยเวลานงงมเขยนเปน HTML Webpage ใหวนวาย ทส าคญคอขอมลนนมการอพเดทแบบ real-time มความเสถยรและเชอถอได และเปน Open-Source ซงท าใหนกพฒนาสามารถตอยอดใหดยงขนไดอกดวย


79

STEP1: ดาวนโหลดและตดตง NETPIE Freeboard ส าหรบตว NETPIE Freeboard (และ Freeboard อนๆ )นนจะมระบบไฟลแบบเดยวกบเวบเพจตางๆ

คอจะมไฟลคอนขางเยอะหนอย แตถกจดเกบไวอยางเปนระบบในโฟลเดอรตางๆ ซงไฟลสวนใหญนนกจะประกอบดวยไฟลเวบเพจทเปน html และไฟลโคด Javascript ตางๆ โดยไฟลทงหมดทมงาน NETPIE ไดอพขนไวท Github สามารถเขาไปดาวนโหลดไดตามลงคดานลางนเลย https://github.com/netpieio/netpie-freeboard STEP2: ท าความเขาใจกบ Freeboard Datasource เนองจาก NETPIE Freeboard นนจะเปนหนาเพจทแสดงขอมลตางๆ ซงตวอปกรณ (Things) ของเราภายใน AppID เดยวกนนนจะมการ chat เพอสงขอมล (เชนคาอณหภม/คาตางๆจากเซนเซอร) หรอสงค าสง

(เปด/ปด )หากน และกน ซงตว Freeboard เองกตองท าตวใหเปรยบเสมอนวาเปน Things ตวหนง ท Things อนๆ สามารถ chat สงขอมลมาหาไดเชนกน เพอทจะไดน าขอมลเหลานนมาแสดงผลบน Dashboard ของเราตามทเราตองการได ซงเราจะตองสราง Datasource ขนมา เพอเปนตวกลางของการสอสารรบสงขอมล (เปนตวแทนของ Freeboard) ซงส าหรบคนทใช NETPIE อยแลว กสามารถสราง Datasource แบบ NETPIE

Microgear ไดเลย (โดยใช Key จาก NETPIE) หรอส าหรบใครทใชงาน Datasource แบบอนกสามารถเพมไดเชนกบ โดย NETPIE Freeboard นนรองรบ Datasource หลากหลายรปแบบเลย ทง JSON, Open Weather Map, Dweet.io, Playback, Clock และ Octoblue แตในทนผมจะขอพดถง Datasource แบบของ NETPIE Microgear

https://github.com/netpieio/netpie-freeboard


80

ซงในการเพม Datasource แบบ NETPIE Microgear นน ใหท าการสราง Key ใหมขนมาใหมใน AppID ทเราตองการให Freeboard แสดงผลและรบสงขอมล (AppID ทม Things อนๆอยดวย )เพอน า Key และ Secret ไปใสใน Freeboard สราง Gear ของ Datasource

บนทกคา Key เกบไว

เปดไฟล index.html เลอก add datasource

กใหน าขอมลจาก Key ส าหรบ Datasource ทเราสรางไวใน NETPIE มากรอกลงไปและท าการตงชอ Device Alias และ Microgear Reference ไวใชกบค าสงตางๆดวย (Device Alias จะใชเปนเหมอนชอเรยกเวลาเราตองการ chat ไปหา Datasource ผานค าสงตางๆ สวน Microgear Reference เปนชออางอง Microgear ครบ เพราะ Datasource จะท าตวเหมอนกบวาเปน Things หนงๆ (ท าตวเปน Microgear ตวหนงแตไมไดมตวตนจบตองไดจรงๆ) ซงเปนชอท Freeboard จะใชอางถงตวเอง เวลาจะค าสงสงขอความหนงๆ โดยจะมรปแบบน


81

microgear["ชอ Microgear Reference"].chat("ชอผรบ)Alias)","ขอความ"( เชน ผมตองการใช Freeboard ของผม ซงกรอกขอมลทกอยางดงรปทผานมาไปสงเปดไฟหนาบานของ โดยทชดเปดปดไฟของผมม Alias เปน smartnode1 กจะใชค าสงนบน Freeboard microgear["freeboard_mg1"].chat("smartnode1","ON")

และเมอกรอกขอมลเรยบรอยแลว กใหกด Save ดานลางเลย

หลงจากนนเรากจะเหน Datasource ทเราสรางขนปรากฏในรายชอ Datasource ใน Freeboard หนงจะใชหลายๆ Datasource กได ไมไดจ ากดวาตองใชแค Datasource เดยวโดยหลงชอ Datasource จะแสดงขอมล Last Updated ซงจะแสดงเวลาทมการอพเดทขอมลลาสด (ในตอนน Datasource ของเรายงไมมการรบสง chat ครบเลยยงเปน never อย) และจะมปม Refresh ไวส าหรบรขอมลใหม และปมถงขยะไวส าหรบลบ Datasource นทงไป


82


83

LAB20: เปดปดไฟผาน NETPIE Freeboard ท าการสราง KEY ชอ TestLED ไวใน NETPIE และท าการน ามาใสคาในสวนทผมคอมเมนตไว (7 บรรทดนน )ใหถกตองจากนนกโหลดโคดลงบนบอรดไดเลย LAB20: ON/OFF by NETPIE Freeboard #include <AuthClient.h> #include <MicroGear.h> #include <MQTTClient.h> #include <SHA1.h> #include <Arduino.h> #include <ESP8266WiFi.h> #include <EEPROM.h> const char* ssid = "BUAKAEW_AP01"; //== 1 == ใสชอเครอขาย WiFi ทจะให NodeMCU V2 เชอมตอ const char* password = "BuaKaew159357"; //== 2 == ใสรหสผานของเครอขาย WiFi ทจะให NodeMCU V2 เชอมตอ #define LEDPin D4 //== 3 == หากตอหลอด LED ทขาอนทไมใช D2 ใหท าการเปลยนชอขาตรงนดวย #define APPID "MaxSmartHome" //== 4 == ใส Application ID (ชอ Application) ทสรางบน NETPIE #define GEARKEY "l9kQv3Qhj8khNga" //== 5 == ใส Key ของอปกรณ ทไดจากการสรางบน NETPIE #define GEARSECRET "Pv9nPFA87hnHuIKqgkq2fvB16" //== 6 == ใส Secret ของอปกรณ ทไดจากการสรางบน NETPIE #define ALIAS "testled" //== 7 == ตงชอ Alias ใหกบ Things น (เปนชอเรยกเวลา chat มาหา) #define SCOPE "" WiFiClient client; AuthClient *authclient; MicroGear microgear(client);


84

void onConnected(char *attribute, uint8_t* msg, unsigned int msglen) { Serial.println("Connected to NETPIE..."); microgear.setAlias(ALIAS); } void onMsghandler(char *topic, uint8_t* msg, unsigned int msglen) { Serial.print("Incoming message --> "); Serial.print(topic); Serial.print(" : "); char strState[msglen]; for (int i = 0; i < msglen; i++) { strState[i] = (char)msg[i]; Serial.print((char)msg[i]); } Serial.println(); String stateStr = String(strState).substring(0, msglen); //=========== ชวงประมวลผลค าสง ============= if (stateStr == "ON") { digitalWrite(LEDPin, HIGH); microgear.chat("testledstatus", "ON"); //==== ค าสง chat เพอบอกสงคาสถานะไปยงหลอด LED บน NETPIE Freeboard } else if (stateStr == "OFF") { digitalWrite(LEDPin, LOW); microgear.chat("testledstatus", "OFF"); //==== ค าสง chat เพอบอกสงคาสถานะไปยงหลอด LED บน NETPIE Freeboard } //=========== ชวงประมวลผลค าสง ============= } void setup() { Serial.begin(115200);


85

Serial.println("Starting..."); pinMode(LEDPin, OUTPUT); microgear.on(MESSAGE,onMsghandler); microgear.on(CONNECTED,onConnected); if (WiFi.begin(ssid, password)) { while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } Serial.println("WiFi connected"); Serial.println("IP address: "); Serial.println(WiFi.localIP()); //uncomment the line below if you want to reset token --> microgear.resetToken(); microgear.init(GEARKEY, GEARSECRET, SCOPE); microgear.connect(APPID); } } void loop() { if (microgear.connected()) { microgear.loop(); Serial.println("connect..."); } else { Serial.println("connection lost, reconnect..."); microgear.connect(APPID); } delay(1000); }

เมออพโหลดลงแลว กใหลองเปด Serial Monitor (เลอก Baud Rate เปน 115200) ดวาบอรดของเรานนเชอมตอเรยบรอยหรอไม ตามรปดานลางน


86

ถาหากไมมปญหาอะไรแลวกเปนอนวาเรยบรอย เพยงเทานเรากจะได Thing ทมหลอด LED หนงหลอด และพรอมทจะทดลองการเปดปดผาน NETPIE Freeboard แลว ในสวนของ Freeboard ใหท าการเปด Freeboard ทเราสราง Datasource ไวใน Part แรกขนมาจากนนกใหกดปม ADD PANE ตามภาพน

สราง Widget เปนปมเปดปด


87

โดยคาตาง ๆ ไดจาก


88

เราสามารถควบคมการเปดปดไฟดวยปมบน Freeboard ได

Widget ทนาสนใจอกตวคอ Toogle

มการก าหนดคาตามน


89

Widget ทนาสนใจอกตวคอ Text

มการก าหนดคาตามน

Widget ทนาสนใจอกตวคอ Indicator Light


90

LAB21: วดอณหภม ความชน สงคามาแสดงบนฟรบอรด หลงจาก Part ทแลวเราไดลองเปดปดหลอดไฟ (LED) ผาน NETPIE กนแลว ซงนนเปนรปแบบของการสงขอมลสถานะ "เปด "หรอ "ปด "ระหวาง Freeboard ของเรากบอปกรณ (Things) นน คาดวาหลงจากไดทดลองลงมอท าดจรงๆแลวคงท าใหเขาใจระบบการท างาน ของ NETPIE Freeboardกนมากขนแลว และใน Part นจะเปนการทดลอง สงคา "อณหภม "และ "ความชน " มาแสดงบน Freeboard ขอเรยกการทดลองนวา "SmartSensor" กอนอนกใหสราง Key ส าหรบอปกรณนบน NETPIE กอนเชนของผมสรางไวภายใน AppID ชอ MaxSmartHome โดยสรางเปน Device Key ชอวา SmartSensor


91

LAB21: NETPIE Freeboard Read From Sensor DHT11 #include "DHT.h" #include <AuthClient.h> #include <MicroGear.h> #include <MQTTClient.h> #include <SHA1.h> #include <Arduino.h> #include <ESP8266WiFi.h> #include <ESP8266WebServer.h> #include <ESP8266mDNS.h> #include <EEPROM.h> const char* ssid = "BUAKAEW_AP01"; //ชอ SSID ของ WiFi ทจะเชอมตอ const char* password = "BuaKaew159357"; //รหสผานของ WiFi ทจะเชอมตอ #define APPID "MaxSmartHome" //ใส APPID ทสรางไวใน NETPIE #define KEY "8UqxbpczvuU25WK" //ใส KEY ทสรางไวส าหรบ SmartSensor #define SECRET "C0bbEbmZiGbDLCDgE578tBS9C" //ใส SECRET ของ KEY ทสรางไว #define ALIAS "SmartSensor" //ตงชอใหกบอปกรณน (เชนตอนนผมตงชอวา )"SmartSensor" #define DHTPIN D5 //ระบขาทตอกบเซนเซอร DHT #define DHTTYPE DHT11 //ระบวาใช DHT11 หรอ DHT22 (ในทนผมใชเปน DHT22) #define RefreshTime 100 //คาความถของการสงขอมล เชนในทนคอ สงขอมลออกไปทกๆ 0.1 วนาท (100 ms) WiFiClient client; AuthClient *authclient; DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); int timer = 0; MicroGear microgear(client);


92

void onConnected(char *attribute, uint8_t* msg, unsigned int msglen) { Serial.println("Connected to NETPIE..."); //หากการเชอมตอส าเรจ ใหแสดงขอความนทาง Serial Monitor } void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println("Starting..."); dht.begin(); microgear.on(CONNECTED,onConnected); microgear.init(KEY,SECRET,ALIAS); microgear.connect(APPID); if (WiFi.begin(ssid, password)) { while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } Serial.println("WiFi connected"); Serial.println("IP address: "); Serial.println(WiFi.localIP()); } } void loop() { if (microgear.connected())


93

{ microgear.loop(); timer=0; float tempread = dht.readTemperature(); //เกบคาอณหภมทอานไดไวเปนแบบ float ไวในตวแปร "tempread" float humidread = dht.readHumidity(); //เกบคาความชนทอานไดไวเปนแบบ float ไวในตวแปร "humidread" char temp[10]; // char humid[10]; // สรางตวแปรไวใชสงขอมลทาง microgear.chat (ตองใชรปแบบ char) if (isnan(tempread) || isnan(humidread) || tempread > 100 || humidread > 100) { tempread = 0.0; // ถาอานคาไมได หรออานคาไดมากกวา 100 humidread = 0.0; // ใหแสดงคาเปน 0 แทน } int tempread_decimal = (tempread - (int)tempread) * 100; // เกบสวนของตวเลขทอยหลงจดทศนยม ไปเปนแบบ int int humidread_decimal = (humidread - (int)humidread) * 100; // เชน 35.87 จะเกบ 87 ไวในตวแปร sprintf(temp,"%d.%d", (int)tempread,tempread_decimal); // ยดคาตวแปร int เขาไปในตวแปร char โดยมรปแบบ sprintf(humid,"%d.%d", (int)humidread,humidread_decimal); // %d.%d = สวนจ านวนเตม.

สวนทศนยม (จะ chat ตวแปรนไป) Serial.print("temp = "); Serial.print(temp); Serial.print(" Hum = "); Serial.println(humid); microgear.chat("SmartSensor/Temperature",temp); // ท าการ chat ตวแปรตางๆ ออกไป microgear.chat("SmartSensor/Humidity",humid); // โดยใชชอผรบเปน "SmartSensor/Temp,Humid,LightLevel" }


94

else { Serial.println("connection lost, reconnect..."); microgear.connect(APPID); delay(timer); timer+=100; } delay(RefreshTime); // รอเวลาเปนจ านวนเทากบทตงไวในตวแปร RefreshTime }

แสดงผลดงรป Serial

ในสวนของ Freeboard เรา Add Widget Gauge

ในสวนของ Datasource ก าหนดเปน datasources["Datasource"]["/MaxSmartHome/gearname/SmartSensor/Temperature"]


95

และ Humidity เชนกน

LAB: เขยนโปรแกรมควบคมผานมอถอดวย APP Inventor

LAB: Facebook BOT API chat NETPIE IoT


96

Reference

บทความ Arduitronics (http://www.arduitronics.com/article) บทความ ThaiEasyElec (http://www.thaieasyelec.com/article-wiki-th/electronic-article.html) NETPIE (https://netpie.io/)

http://www.arduitronics.com/article

http://www.thaieasyelec.com/article-wiki-th/electronic-article.html

https://netpie.io/

NodeMCU for Internet of thing - staff.informatics.buu.ac.thnutthanon/887496/NodeMCU4IoT.pdf ·...

Documents

Transcript of NodeMCU for Internet of thing - staff.informatics.buu.ac.thnutthanon/887496/NodeMCU4IoT.pdf ·...