Arduino Ethernet入门——构建简易的Web Server教程

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网络上关于Arduino Ethernet的教程不多,刚刚入门的伙伴们,先给大家提供一篇:官方Arduino Ethernet中文介绍,以便快速了解它的参数及用法。而后可以学习一下这篇构建简易Web Server教程。Arduino官方的以太网板采用的是WIZnet-W5100,而目前市场上也有很多结合最新的W5500的Arduino Ethernet板。如下例程都是适用的。

EthernetShield

转自:Arduino中文社区 作者:奈何Col

本教程适用于使用WIZnet w5100/w5500的Arduino控制器。

 

程序一

这里我们使用Arduino Ethernet建立一个简单网页服务器,当Arduino服务器接收到浏览器访问请求时,即会发送响应消息,浏览器接收到响应消息,会将其中包含的HTML文本转换为网页显示出来。
这样就可以将传感器获取到的信息显示到网页上,每个在该网络范围内的计算机或其他移动设备,无论什么平台都可以通过网页浏览器了解到各传感器的数据。

/*
OpenJumper WebServer Example
建立一个显示传感器信息的Arduino服务器
*/
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
// 设定MAC地址、IP地址
// IP地址需要参考你的本地网络设置
byte mac[] = {
  0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192,168,1,177);
// 初始化Ethernet库
// HTTP默认端口为80
EthernetServer server(80);
void setup() {
// 初始化串口通信
  Serial.begin(9600);
  // 开始ethernet连接,并作为服务器初始化
  Ethernet.begin(mac, ip);
  server.begin();
  Serial.print("server is at ");
  Serial.println(Ethernet.localIP());
}
void loop() {
  // 监听客户端传来的数据
  EthernetClient client = server.available();
  if (client) {
    Serial.println("new client");
    // 一个Http请求结尾必须带有回车换行
    boolean currentLineIsBlank = true;
    while (client.connected()) {
      if (client.available()) {
        char c = client.read();
        Serial.write(c);
        // 如果收到空白行,说明http请求结束,并发送响应消息
        if (c == '\n' && currentLineIsBlank) {
          // 发送标准的HTTP响应
          client.println("HTTP/1.1 200 OK");
          client.println("Content-Type: text/html");
          client.println("Connection: close");
          client.println();
          client.println("<!DOCTYPE HTML>");
          client.println("<html>");
          // 添加一个meta刷新标签, 浏览器会每5秒刷新一次
          // 如果此处刷新频率设置过高,可能会出现网页的卡死的状况
          client.println("<meta http-equiv=\"refresh\" content=\"5\">");
          // 输出每个模拟口读到的值
          for (int analogChannel = 0; analogChannel < 6; analogChannel++) {
            int sensorReading = analogRead(analogChannel);
            client.print("analog input ");
            client.print(analogChannel);
            client.print(" is ");
            client.print(sensorReading);
            client.println("<br />");      
          }
          client.println("</html>");
          break;
        }
        if (c == '\n') {
          // 已经开始一个新行
          currentLineIsBlank = true;
        }
        else if (c != '\r') {
          // 在当前行已经得到一个字符
          currentLineIsBlank = false;
        }
      }
    }
    // 等待浏览器接收数据
    delay(1);
    // 断开连接
    client.stop();
    Serial.println("client disonnected");
  }
}
下载程序后,通过浏览器,访问Arduino Ethernet所在的IP地址(如程序中设定的IP地址为192.168.1.177),即可看到如图10-11对应的网页了。

在网页中显示了A0至A5所读出的模拟值,你也可以通过修改以上程序,显示其他类型的数据。以上程序修改自Arduino IDE自带的Web Server例程,它是通过不断刷新网页来获取Arduino反馈来完成的。实际上,在当今web开发上,我们几乎都是通过ajax不刷新网页,来与服务器通信的。这里我写了一个ajax+arduino web server的示例。
程序二
要制作这个项目,首先我们需要准备一个
该网页HTML部分如下:
<!--例程网页控制Arduino -->
<!--奈何col  2014.12.24 v3.0 -->
<!--学了半小时js,求别吐槽 -->
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>OpenJumper!Arduino Web Server</title>
<script type="text/javascript">
function send2arduino(){
        var xmlhttp;
        if (window.XMLHttpRequest)
        {// code for IE7+, Firefox, Chrome, Opera, Safari
                xmlhttp=new XMLHttpRequest();
        }
        else
        {// code for IE6, IE5
                xmlhttp=new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
        }
        element=document.getElementById("light");
        if (element.innerHTML.match("Turn on"))
          {
                  element.innerHTML="Turn off";
                  xmlhttp.open("GET","?on",true);
          }
        else
          {
                  element.innerHTML="Turn on";
                  xmlhttp.open("GET","?off",true);
          }
        xmlhttp.send();       
}
function getBrightness(){
        var xmlhttp;
        if (window.XMLHttpRequest)
        {// code for IE7+, Firefox, Chrome, Opera, Safari
                xmlhttp=new XMLHttpRequest();
        }
        else
        {// code for IE6, IE5
                xmlhttp=new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
        }
        xmlhttp.onreadystatechange=function()
    {
            if (xmlhttp.readyState==4 && xmlhttp.status==200)
            {
                    document.getElementById("brightness").innerHTML=xmlhttp.responseText;
            }
    }
        xmlhttp.open("GET","?getBrightness",true);
        xmlhttp.send();       
}
window.setInterval(getBrightness,5000);
</script>
</head>
<body>
<div align="center">
<h1>Arduino Web Server</h1>
<div>brightness:</div>
<div id="brightness">??</div>
<button id="light" type="button">Turn on</button>
<button type="button">About</button>
</div>
</body>
</html>
在该网页中,第一个id为light的button标签,用于控制开关灯。点击后,会调用send2arduino()函数,浏览器会以AJAX的方式向Arduino服务器发送含有”?on”或”?off”的GET请求。Arduino服务器通过判断请求中的内容,做出开关灯动作。
而getBrightness()函数通过一个定时操作,每秒钟运行一次,每次都以AJAX的方式向Arduino服务器发送含有”?getBrightness”的GET请求,Arduino接收到该请求后,就会读取传感器数据并返回给浏览器。同时getBrightness()函数会将id为brightness的div标签中的内容更新为返回的数据。此外我们将A0引脚连接光敏模块,用于采集室内光线;D2引脚连接LED模块。
示例程序代码如下:
/*
OpenJumper WebServer Example
显示室内照度+开关灯控制
通过手机、平板、计算机等设备访问
Arduino Server,就看到当前室内光线照度
在A0引脚连接光敏模块,用于采集室内光线;在2号引脚连接LED模块。
奈何col 2014.12.25
*/
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192,168,1,177);
EthernetServer server(80);
EthernetClient client;
String readString="";
int Light=2;
int Sensor=A0;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  //初始化Ethernet通信
  Ethernet.begin(mac, ip);
  server.begin();
  pinMode(Light,OUTPUT);
  Serial.print("Server is at ");
  Serial.println(Ethernet.localIP());
}
void loop() {
  // 监听连入的客户端
  client = server.available();
  if (client) {
    Serial.println("new client");
    boolean currentLineIsBlank = false;
    while (client.connected()) {
      if (client.available()) {
        char c = client.read();
        readString += c;
        if (c == '\n') {
          Serial.println(readString);
          //检查收到的信息中是否有”on”,有则开灯
          if(readString.indexOf("?on") >0) {
            digitalWrite(Light, HIGH);
            Serial.println("Led On");
            break;
          }
          //检查收到的信息中是否有”off”,有则关灯
          if(readString.indexOf("?off") >0) {
            digitalWrite(Light, LOW);
            Serial.println("Led Off");
            break;
          }
          //检查收到的信息中是否有”getBrightness”,有则读取光敏模拟值,并返回给浏览器
          if(readString.indexOf("?getBrightness") >0) {
            client.println(analogRead(Sensor));
            break;
          }
          //发送HTML文本
          SendHTML();
          break;
        }       
      }
    }
    delay(1);
    client.stop();
    Serial.println("client disonnected");
    readString="";
  }
}
// 用于输出HTML文本的函数
void SendHTML()
{
  client.println("HTTP/1.1 200 OK");
  client.println("Content-Type: text/html");
  client.println("Connection: close");
  client.println();
  client.println("<!DOCTYPE HTML>");
  client.println("<html><head><meta charset=\"UTF-8\"><title>OpenJumper!Arduino Web Server</title><script type=\"text/javascript\">");
  client.println("function send2arduino(){var xmlhttp;if (window.XMLHttpRequest)xmlhttp=new XMLHttpRequest();else xmlhttp=new ActiveXObject(\"Microsoft.XMLHTTP\");element=document.getElementById(\"light\");if (element.innerHTML.match(\"Turn on\")){element.innerHTML=\"Turn off\"; xmlhttp.open(\"GET\",\"?on\",true);}else{ element.innerHTML=\"Turn on\";xmlhttp.open(\"GET\",\"?off\",true); }xmlhttp.send();}");
  client.println("function getBrightness(){var xmlhttp;if (window.XMLHttpRequest)xmlhttp=new XMLHttpRequest();else xmlhttp=new ActiveXObject(\"Microsoft.XMLHTTP\");xmlhttp.onreadystatechange=function(){if (xmlhttp.readyState==4 && xmlhttp.status==200)document.getElementById(\"brightness\").innerHTML=xmlhttp.responseText;};xmlhttp.open(\"GET\",\"?getBrightness\",true); xmlhttp.send();}window.setInterval(getBrightness,1000);</script>");
  client.println("</head><body><div align=\"center\"><h1>Arduino Web Server</h1><div>brightness:</div><div id=\"brightness\">"); 
  client.println(analogRead(Sensor));
  client.println("</div><button id=\"light\" type=\"button\" onclick=\"send2arduino()\">Turn on</button><button type=\"button\" onclick=\"alert('OpenJumper Web Server')\">About</button></div></body></html>");
}
下载程序,并将你的Arduino接入到局域网中。现在你就可以通过浏览器访问你的Arduino了。页面的中的亮度数据,每秒回更新一次,还可以通过“Turn on”、“Turn off”按钮控制LED的开关。需要注意的是Arduino本身的存储空间有限,存放和输出网页信息会消耗掉很多空间,因此在以上示例程序中,尽量将client.println()输出的文本行数减少,可以节省一定的存储空间。
在Arduino Ethernet控制器及扩展板上通常都带有SD卡槽,也可以尝试将网页数据放置在SD卡上,然后分段读取,并通过Ethernet输出,从而达到节省存储空间的目的。
感谢阅读!
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