Seznamte se s WiFi čipem ESP8266 a jeho vývojovým prostředím. Vytvořte aplikaci WiFi teploměru s čidlem DS18B20, která bude v definovaném intervalu pomocí GET požadavku odesílat aktuální teplotu na server ThingSpeak nebo do vlastního PHP skriptu s vizualizací.

ESP8266 je ultra low coast čínský modu pro převod sériové linky na Wi-fi. Tento modul s cenou do 3$ disponuje mimo jiné 32 bitovým procesorem s několika GPIO piny a podporuje módy v b/g/n, zabezpečení WPA/WPA2 a umí pracovat jako Station nebo AP. Jednou z nesporných výhod jsou i rozměry, které jsou pro verzi ESP8266 ESP-01 25 x 14 mm.

Modul samotný je schopen komunikovat s okolním světem již z výroby zavedeným firmwarem, který se ovládá pomocí AT příkazů přes sériovou linku připojenou rychlostí obvykle 115200 baudů za sekundu. Tyto jednoduché příkazy samy o sobě dostačují pro správnou funkci zařízení, které chceme připojit k síti. Avšak skutečné možnosti modul odhalil až s uvolněním dokumentace a SDK, díky čemuž umožnil vytvářet vlastní firmware. Mezi ty nejpokročilejší patří Nodemcu LUA. Tato distribuce využívá LUA jazyk, který byl navržen v roce 1993 jako odlehčený skriptovací jazyk, pro jednoduchá zařízení. Pro vytváření programů v jazyku C je nejlepší variantou zvolit rozšíření pro Arduino, pro které existuje i překladač. Toto prostředí jsem využil i já k vypracování projektu.

Teplotní čidlo Dallas DS18B20 je 9-12 bitový digitální teploměr s rozsahem -55 až 125°C. Teploměr komunikuje po 1-Wire sběrnici, čímž se stává více než vhodným pro použití s modulem ESP8266 ESP-01, který má pouze 2 GPIO piny.

Zapojení modulu ESP je snadné, samotná deska má 2 napájecí piny, 2 GPIO piny, sériovou linku a resetovací a enable pin. Pozor ovšem na úroveň napětí, která nesmí přesáhnout 3V3.

Digitální teploměr DS18B20 byl zapojen v zapojení s vnějším napájením.

V případě že chceme modul přeprogramovat je nutné, pro povolení programovaní, připojit pin GPIO0 na zem. Toto musí být provedeno ještě před připojením napájení, jinak nemusí k naprogramování dojít.

Pro vytvoření programu bylo využito rozšíření pro Arduino a vhodné knihovny pro komunikaci s digitálním teploměrem DS18B20.

Inicializace použitých knihoven pro obsluhu ESP88226 a DS18B20 komunikující po 1-wire sběrnici.

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

Nastavení informací o Teplotním čidle, SSID a heslu sítě, na které bude zařízení připojeno a informace a přístupový API klíč pro ThingSpeak.com.

#define ONE_WIRE_BUS 2                         // Inicializace DS18B20 na pinu GPIO2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature DS18B20(&oneWire);

const char* ssid     = "vaclav";               // Nastavení připojení k síti
const char* password = "";
 
const char* host = "api.thingspeak.com";       // Informace pro připojení k thingspeak.com
const char* APIkey   = "CM4O1WWET8RHAT99";
 
float oldTemp;
bool scnd = false; 

Inicializace sériové komunikace a připojení k sítí.

void setup() {

  Serial.begin(115200);                        // Otevření komunikace po sériové lince
  delay(10);
 
  Serial.println();    
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
 
  WiFi.begin(ssid, password);                  // Inicializace připojení k síti
  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {      // Potvrzení připojení k síti
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
 
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  Serial.println();
}

V této smyčce se provádí změření a odeslání teploty na server ThingSpeak.com

void loop() {
  delay(30000);                                // Měření a odesílání teploty probíhá v intervalu cca 30s
 
  float temp;
 
  DS18B20.requestTemperatures();               // Získání informace o teplotě teploty
  temp = DS18B20.getTempCByIndex(0);
  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.println(temp);
 
  char charVal[12];
 
  dtostrf(temp, 8, 2, charVal);                // Konverze vyčtené teploty do stringu 
                                               // (hodnota, počet míst, počet desetinných míst,
                                               // umístění stringu) 
if(scnd){
 
  Serial.print("connecting to ");
  Serial.println(host);
 
  WiFiClient client;
  
  const int httpPort = 80;
  
  if (!client.connect(host, httpPort)) {
    Serial.println("connection failed");
    return;
  }
 
  String url = "/update?key=";                // Vytvoření URL pro odeslání informace o teplotě
  url += APIkey;
  url += "&field1=";
  url += charVal;       
 
  Serial.print("Requesting URL: ");
  Serial.println(url);
 
                                               // Odeslání požadavku na server
  client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" +
               "Host: " + host + "\r\n" +
               "Connection: close\r\n\r\n");
  delay(10);
 
  Serial.println();
  while (client.available()) {
    String line = client.readStringUntil('\r');
    Serial.print(line);                        // tisk informací přijatých ze serveru
  }
 
  Serial.println();
  Serial.println("connection completed");      // potvrzení ukončení odesílání
  Serial.println();
  Serial.println();
 }
 else
 {
  Serial.println("uncorrect first temperatue");
  Serial.println();                            // Ošetření nesprávnosti první změřené hodnoty po připojení
  scnd=true;                                   // k napájení
 }                                             
}