TinyLiDAR сіздің гаражда!: 10 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

DIY WiFi гараж есігін ашу жобасы

IoT әлемі енді ғана жарыла бастады - бүкіл әлемдегі технологиялық компаниялар өздерінің жаңа әлемге қалай сәйкес келетінін анықтауға тырысады. Бұл үлкен мүмкіндік! Бұл нұсқаулық үшін, IoT тақырыбына сәйкес, сіз өзіңіздің жеке IoT демонстраторыңызды қалай жасауға болатынын қарастырамыз;)

TL; DR қорытындысы

• ESP32 WiFi модулін кодтау үшін сенімді жұмыс процесін орнатыңыз
• жарқылдаңыз
• оны тақтаға жинаңыз
• біздің қосымшаның кодын жүктеңіз және оны ашыңыз
• Wi -Fi тіркелгі деректерін және статикалық IP қосыңыз
• оны WiFi желісіне қосыңыз
• шектерді өңдеңіз және оны гаражға орнатыңыз
• оны гараж есігін ашатын контактілерге қосыңыз
• және басыңыз!
• Дәнекерлеудің қажеті жоқ (қажет болған жағдайда сынғыш тақталар үшін түйреуіштерді қоспағанда)

Қажетті бөлшектер

• tinyLiDAR ұшу қашықтығы датчигінің модулі
• Wipy3.0 немесе ұқсас ESP32 негізіндегі WiFi тақтасы
• Гараж есігін ашуға арналған оптикалық оқшауланған қатты күй релесі (Omron G3VM-201AY1)
• 470 Ом резистор (5% 1/8 ватт немесе одан да жақсы)
• ESP32 тақтасындағы микробағдарламаны жаңарту үшін BOOT (GPIO0) түйреуішінің бір сәттік түймешігі
• ESP32 -де кодты жүктеу және REPL -пен өзара әрекеттесу үшін USB сериялық кілті (3.3v енгізу -шығару нұсқасын қолданыңыз)
• Нан тақтасы + сымдар
• Қуат көзі: 500 мА немесе одан жоғары 3,3 В -тан 5 В дейін. Қуат көзі мен microUSB ажырату тақтасы үшін microUSB ұялы телефон зарядтағышын тақтаға қосу үшін пайдалануға болады.

1 -қадам: IoT What?

Сіз бұған дейін IoT термині туралы барлық БАҚ -та естігенсіз, бірақ бұл нені білдіреді?

Бос сөзбен айтқанда, бұл Интернетке сенсорлар мен басқарылатын заттарды алуды білдіреді. Бұл күндері Интернет сымсыз байланыстың синонимі болып табылады, сондықтан бізде барлық сымсыз байланыстар бар, олар WiFi/BT/LoRa/SigFox сияқты сымсыз байланыс арқылы кенеттен қосылады. Интернетке қосылғаннан кейін біз сеземіз және/немесе басқара аламыз. бұл біздің ұялы телефон сияқты сүйікті мобильді контроллерден немесе оларды серверде жұмыс істейтін кейбір қосымшалар арқылы автоматтандыру (яғни бұлт).

Ірі компаниялар соңғы уақытта дауысты басқаруды, интеллект пен интеллект пен бұлтты қосылымды көбірек сатады; мұның бәрін жасаудың негіздері бұрынғыдай. Осы ұғымдардың кез келгені мүмкін болмас бұрын, сіз өзіңіздің «затыңызды» сымсыз байланысқа қосуыңыз керек. Келіңіздер, негіздерден бастайық және ұшу қашықтығы датчигінің tinyLiDAR уақытын арзан Wi -Fi модуліне қосуды үйренеміз, содан кейін деректерді желі бойынша алға -артқа жіберуді көрсетеміз. Нұсқаулықтың соңында сізде Wi -Fi -мен жұмыс істейтін жеке гараж есігі болады, ол нақты уақыт мониторы бар, есіктің ашық немесе жабық екенін тексереді.

Техникалық тұрғыдан алғанда, жоғарыдағы блок -схемада көрсетілгендей, бұл жоба кез келген мобильді веб -браузерден деректерді алға -артқа жіберу үшін 'websockets' байланыс хаттамасын қолдана отырып, ESP32 WiFi модулінде жұмыс істейтін micropython веб -серверін іске асырады. Бұған қоса, бізде ұшу қашықтығы датчигінің кішкентай LiDAR уақыты бар, сондықтан сіз гараж есігінің ашық қалғанын тексере аласыз.

2 -қадам: көріңіз - Жоқ, қазір көріңіз

Бұл электрониканың салыстырмалы түрде жаңа саласы, сондықтан заттардың дұрыс жұмыс істеуі үшін көптеген тәжірибелер қажет болады. Біздің үмітіміз - сіз осы кодтық базаға сүйеніп, өзіңізге қызықты IoT жобаларын жасай аласыз.

Бұл мақалада қолданылған барлық кодтар жазу кезінде жақсы жұмыс істеді. Алайда, IoT кеңістігіндегі инновация жылдамдығы артып келе жатқандықтан, сіз оны оқыған кезде жағдай өзгеруі мүмкін. Қалай болғанда да, проблемаларды шешіп, оны өзіңіздің жеке қажеттіліктеріңізге бейімдеу, кем дегенде, сіздің басыңызға осы қызықты кеңістікке еніп, IoT инженері сияқты ойлана бастайды!

Дайын ба? Тұрақты даму ортасын құрудың бірінші қадамынан бастайық.

3 -қадам: Micropython & ESP32

ESP32 WiFi модульдерін Espressif жасаған және олар бірнеше жыл бұрынғы ESP8266 бірінші буын модульдерінен бері айтарлықтай жақсарды. Бұл жаңа нұсқалар әлдеқайда көп жады, күшті процессор және бастапқы модульдерге қарағанда көбірек мүмкіндіктерге ие және бағасы әлі де төмен. Жоғарыдағы диаграмма олардың осы кішкентай ESP32 чипіне қаншалықты оралғанын түсінуге мүмкіндік береді. ESP32 IC - бұл 802.11b/g/n WiFi радиосы бар қос ядролы микроконтроллер, сонымен қатар Bluetooth 4.2 радиосы қосылған. ESP32 модульдері әдетте антеннаны, қосымша FLASH жады мен қуат реттегіштерін қосады.

Назар аударыңыз, бұл нұсқаулықта ESP32 модулі дегенде, біз ESP32 чипі/модуліне негізделген Pycom Wipy3.0 тақталарына сілтеме жасаймыз. Біздің тәжірибемізде, Pycom тақталары ESP32 типті арзан модульдерге қарағанда құрастыру сапасы жоғары болып көрінеді. Әзірлеу кезінде мүмкіндігінше көп айнымалыларды азайту әрқашан пайдалы, сондықтан біз төмен баға генерикасының орнына Pycom тақталарын іздедік.

OEM қосымшалары үшін ESP32 кодтау әдетте С тілінде жасалады, бірақ, шүкір, бізде таңдаудың көптеген нұсқалары бар, егер сіз қаламасаңыз, төмен деңгейге түсудің қажеті жоқ. Біз осы нұсқаулықта барлық кодтау үшін микропитонды қолдануды таңдадық.

Micropython - бұл Google, YouTube және Instagram сияқты белгілі емес іздеу жүйелері мен веб -сайттарға мүмкіндік беретін Python бағдарламалау тілінің толық жиынтығы;)

Micropython бастапқыда STM32 процессорына арналған стартер жобасы ретінде басталды, бірақ қазір көптеген микроконтроллерлер арасында өте танымал болды. Біз мұнда ең соңғы ресми Pycom ESP32 микропитон портын қолданамыз.

4 -қадам: Жылдам жол

Микропитондық кодта REPL деп аталатын қарапайым GUI бар, ол «Оқу -Бағалау -Басып шығару циклы» дегенді білдіреді. ESP32 REPL әдетте сериялық порт арқылы қол жеткізілген сәттен бастап 115.2Kbaud деңгейінде жұмыс істейді. Жоғарыдағы суретте REPL шақыруы оның үш көрсеткісімен тікелей командаларды күтетінін көрсетеді. Бұл біздің қарапайым пәрмендерді орындаудың қарапайым әдісі және көптеген кодерлер оны бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу үшін қолданады, бірақ біз оны өте баяу жол деп таптық. Сондықтан біз бұл нұсқаулық үшін басқаша жасауды шештік …

ESP32 модульдері WiFi -ге жылдам қосылатындықтан, бізге модульге стандартты микропитон кодының ішіне ендірілген FTP сервері арқылы WiFi арқылы кіру қажет. Бұл бізге FileZilla сияқты FTP клиенттерін кодты ESP32 -ге апарып тастау үшін пайдалануға мүмкіндік береді.

Ол үшін алдымен WiFi желісіне ESP32 модулін алу керек. Wipy3.0 модульдері қосылу кезінде әдепкі бойынша шағын кіру нүктесін іске қосады, осылайша сіз оларға ноутбуктен 192.168.4.1 бойынша тікелей қосыла аласыз. Егер сізге бұл әдіс ұнаса, толығырақ мына жерден қараңыз.

Біз зертханада жұмыс үстелінде жұмыс жасаймыз, сондықтан оның орнына ESP32 модульдері біздің желіге қосылуын қаладық. Мұны істеу үшін бізге Wi -Fi желісіне кіру үшін модульге тұрақты IP мекенжайы мен пароль туралы ақпарат беру керек.

5 -қадам: Қазір жүктеп алыңыз

Қолданба кодын қазір жүктеп алып, файлдарды компьютердегі уақытша қалтаға ашыңыз. Содан кейін mywifi.txt және boot.py сценарий файлдарын WiFi желісінің жеке тіркелгі деректерімен өңдей бастаңыз.

Btw - біздің сүйікті мәтіндік редакторымыз SublimeText болып қала береді. Оны мына жерден жүктеуге болады.

Сондай -ақ, компьютерде TeraTerm терминалы мен FileZilla FTP бағдарламалық жасақтамасын қазір жүктеп алу керек.

FileZilla бағдарламасын жоғарыдағы суреттерде көрсетілгендей орнату қажет. Сондай -ақ, сайт менеджерінде сіз таңдаған статикалық IP мекенжайын жоғарыда көрсетілгендей пайдалану арқылы ESP32 логині үшін «жаңа сайт қосу» қажет. Пайдаланушы - «микро», ал құпия сөз - «питон». Пассивті FTP пайдалану және оны тек бір ғана қосылыстармен шектеу маңызды. Біз жүктеу жылдамдығын шектеу жүктеудің тоқтап қалуын болдырмауға көмектесті. Суреттерде көрсетілмесе де, FTP экранының сол жағын екі рет шерту арқылы кодты өңдеуге болатындай SublimeText бағдарламасын файл түрлерімен байланыстыру пайдалы болар еді. Мұны істеу үшін Параметрлер мәзіріне өтіңіз және Файлды өңдеу/Файл типі ассоциациясына SublimeText exe файлының орнын әр ассоциация үшін енгізіңіз. Мысалы, біздікі болды:

js «C: / Sublime Text Build 3065 x64 / sublime_text.exe»

. «C: / Sublime Text Build 3065 x64 / sublime_text.exe» htm «C: / Sublime Text Build 3065 x64 / sublime_text.exe» html «C: / Sublime Text Build 3065 x64 / sublime_text.exe» py «C: / Sublime Мәтін құрастыру 3065 x64 / sublime_text.exe «css» C: / Sublime Text Build 3065 x64 / sublime_text.exe «

Бұл нұсқаулық үшін алынған файлдарды компьютердегі «FTP» деп аталатын жаңа қалтаға біз сияқты көшіріңіз. Бұл жерден кейін FileZilla ішіне апару оңай болады.

ESP32 -де ең соңғы микробағдарламаны іске қосу жақсы. Ең жаңа микропитонды пайдалану үшін Pycom модульдерін жаңарту өте қарапайым және оларды микробағдарламаны жаңарту құралының көмегімен шамамен 3 минут ішінде жасауға болады.

Жай ғана USB үшін COM портын сериялық кілтке орнатып, жоғарыдағы «Байланыс» суретте көрсетілгендей жоғары жылдамдық режимін алып тастаңыз. Бізде COM порт 2 болды. ESP32 модульдерін осы жаңарту режиміне енгізу үшін, Reset түймесін басып, босату кезінде GPIO0/Boot түймесін (P2 түйреуішінде) басу керек екенін ескеріңіз.

6 -қадам: Жабдықтың уақыты

Жоғарыдағы суретті схемалық диаграммада көрсетілгендей, жабдықты нан тақтасына қосу үшін жақсы уақыт болар еді.

Мұның бәрі аяқталғаннан кейін. Терминалды бағдарламалық қамтамасыз етуді USB портына сериялық қосылым үшін сәйкес COM портымен іске қосыңыз, оны 115.2Kbaud күйіне орнатыңыз.

Қосылған кезде модульде «>>>» үш көрсеткісін беретін таныс REPL шақыруы көрсетілуі керек.

Енді өңделген mywifi.txt файлына өтіп, барлық мазмұнды көшіріңіз (CTRL+C). Содан кейін REPL терминал экранына өтіңіз және кесу және қою режиміне өту үшін CTRL+E пернелер тіркесімін басыңыз. Содан кейін мазмұнды REPL экранына қою үшін тінтуірдің оң жақ түймешігімен шертіңіз, содан кейін енгізілгенді орындау үшін CTRL+D пернелерін басыңыз.

Ол Wi -Fi желісіне қосылуға тырысады деп бірден кері санауды бастау керек. Жоғарыдағы скриншот сәтті қосылу туралы хабарды көрсетеді.

Қосылғаннан кейін сіз FileZilla көмегімен mywifi.txt және boot.py файлдарында бұрыннан таңдаған статикалық IP мекенжайы бойынша FTP серверіне қосылуға болады.

7 -қадам: әлі де бізбенсіз бе?

Егер бәрі жақсы болса, сіз үшін жақсы! Қиын жұмыс аяқталды:) Енді ол біркелкі жүзетін болады - тек қиып алып тастаңыз, сонда сіз оны іске қосасыз, содан кейін оны гаражға орнатуға болады.

Кез келген кодты өңдеу үшін FileZilla ішіндегі FTP терезесінің сол жағын екі рет шертуге болады, ол SublimeText іске қосылады. Өзгертулерді сақтаңыз, содан кейін оны ESP32 терезесі болып оң жаққа сүйреңіз.

Әзірге әр файлды ESP32 модуліне бөлек жүктеу үшін файлдарды сол жақтан FileZilla оң жағына сүйреңіз. Бұл қалыпты REPL әдісі сияқты бірнеше минуттың орнына бірнеше секундты алады. Назар аударыңыз, барлық файлдар Pycom тақтасының ішінде «флэш» деп аталатын түбірлік каталогта болуы керек. Келесі жолы осында оралуды жеңілдету үшін FileZilla -да бетбелгі жасай аласыз.

Егер сізде FileZilla жүктеліп қалатын және жүктелетін уақытқа байланысты мәселе туындаса, сіз ESP32 жағында 0 байтты файлды байқайсыз. Оның үстінен жазуға тырысу сізді жынды етіп жіберуі мүмкін, себебі сіз қанша тырыссаңыз да аяқталмайды! Бұл өте оғаш күй және жиі болады. Бұл үшін ең жақсы шешім - 0 байттық файлды жою және модульдің қуат циклы. Содан кейін ESP32 модуліне қайта жүктеу үшін бастапқы файлдың FRESH көшірмесін алыңыз. Бұл жерде жаңа көшірме кілт екенін ескеріңіз. Қалай болғанда да, бастапқы файл дұрыс жүктелмейді, егер ол бір рет осылай тоқтап қалса.

Біз әрбір файлды boot.py -ден басталатын ESP32 модуліне жеке апаруға көмектесетінін білдік. Бұл бірінші файл сіздің модульді желіге қосуға жауап береді, сондықтан сізге енді REPL -де кесу мен қоюдың қажеті жоқ. Сіз www қалтасын алып, оны бір кадрмен апара аласыз. Бұл әрқашан біздің дамуымызда жұмыс істеді. Бұл файлдардың барлығы ESP32 модуліндегі ұшпайтын флэш-қоймада сақталады, сондықтан олар қуат өшірілгеннен кейін болады. Just fyi - main.py модуль қосылған сайын boot.py кейін орындалады.

8 -қадам: Хакерлік кеңестер

Барлық кодты қарап шығыңыз және Google -ге таныс емес кілт сөздерді іздеп көріңіз. Барлығы іске қосылғаннан кейін, сіз не істегіңіз келетінін өзгертуге тырысуға болады.

Егер бірдеңе дұрыс болмаса, сіз әрқашан кодты өшіре аласыз және/немесе модульді 3 минут ішінде қайта жыпылықтай аласыз.

Жарқылды қайта пішімдеу және барлық кодты бір суретте өшіру үшін REPL ішіне келесіні теруге болады:

импорттау os

os.mkfs ('/flash')

Содан кейін қуат циклын жасаңыз немесе Wipy тақтасындағы қалпына келтіру түймесін басыңыз.

Назар аударыңыз, егер boot.py & main.py -ді айналып өтудің тағы бір әдісі бар, егер сіздің ойыңызша ақылға сыймайтын болса. P12 пинін 3.3 В шығыс істікшесіне уақытша жалғап, Reset түймесін жоғарыда көрсетілгендей басыңыз. Ол сіздің барлық кодты айналып өтеді және бірден REPL -ге өтеді, осылайша сіз барлық кодты флэштен жоймай -ақ анықтай аласыз.

Барлық файлдарды жүктеуді аяқтағаннан кейін, оны қайта жүктеу үшін ESP32 модуліндегі Қалпына келтіру түймесін басыңыз.

Сіз Wi -Fi желісіне қайта кірген кезде REPL терминал экранында таныс кері санақты көресіз. Айырмашылық мынада, бұл жолы boot.py файлынан жұмыс істейді.

9 -қадам: веб -беттер

Микробайланыс сервері қазір ESP32 -де жұмыс істеп тұруы керек, сондықтан оны жұмыс үстелі браузері немесе мобильді құрылғы арқылы қолданып көріңіз.

Тұрақты IP мекенжайына өтіңіз, сонда сіз жоғарыдағыға ұқсас экранды көресіз.

ESP32 -де жұмыс істейтін біздің микро -серверлерден екі веб -беттер ұсынылады.

Біріншісі - index.html әдепкі беті, ол сізге гараж есігін ашудың түртуін модельдеуге арналған АШУ/ЖАБУ батырмасын береді. Оны веб -шолғышта басқан кезде сіз үлкен көк редуктордың белгісін көресіз. Бұл веб -сокет қосылымының сәтті жасалғанын растау және сіз серверден сіздің «басу» командасының дұрыс қабылданғаны туралы растауды алдыңыз. Сондай -ақ, осы түймені басқан кезде Pycom тақтасында ашық жасыл жарық диоды жанатынын көруге болады. Веб -розеткалардың қосылымы түйменің күйлерін жібереді, оны басқан кезде «басу» және оны босату кезінде «басу» қарапайым мәтіндік хабарларын жібереді. Растау үшін microwebserver бұл мәтінді қайтарады, бірақ оны дұрыс қабылдады деп оған «_OK» қосады.

Оптикалық оқшауланған қатты күй релесі (SSR) терминалдарын гараж есігін ашуға қосқаннан кейін (суретті схемаға қараңыз), содан кейін түймені басу есікті физикалық түрде ашады/жабады.

Бірнеше секунд беріңіз, егер сіз көк редуктордың белгісін көрмесеңіз, ол қайта жүктелуі мүмкін. Есіңізде болсын, егер сіз оны құлыптаудың алдын алу үшін пайдаланбасаңыз, веб -ұяшық шамамен 20 секундта автоматты түрде жабылады. Сондай -ақ, веб -ұяшықтардың қосылымға бағытталғанын ескеріңіз, сондықтан беттерді өзгерту үшін веб -розетканы тоқтатуыңыз керек, әйтпесе сіз ESP32 модулін қалпына келтірмейінше, қайта қосыла алмайсыз. веб -ұяшықты тоқтату туралы: келесі бетке өту үшін күй мәтінін, айналдыру нүктелерін немесе гиперсілтемені түртіңіз.

Екінші веб -сайт ұшу қашықтығы сенсорының tinyLiDAR уақытынан қашықтықты өлшеуге арналған. Түймені бір рет бассаңыз, ол шамамен 20 секунд ішінде мобильді құрылғыға қашықтық көрсеткіштерін жібере бастайды. Сіз төмен басқан кезде, ол Pycom тақтасындағы қызыл жарықдиодты жанып тұрады, осылайша сіз бұл беттен батырманы басу пәрменін алғанын біле аласыз.

Екі бет те tinyLiDAR -дан қашықтықты оқу арқылы есіктің ашық немесе жабық екенін көрсетеді. DoorThreshold айнымалысы сценарий бөліміндегі html файлдарының екеуінде де осында көрсетілгендей орнатылуы керек:

//--------------------------

// **** Қажетіне қарай реттеңіз **** var doorThreshold = 100; // см -дегі қашықтық var ws_timeout = 20000; // есікті ашуға/жабуға әдепкі бойынша 20 секунд ішінде мс бойынша максималды уақыт // -------------------------- // --- -----------------------

Сізге гараждың есігі қай кезде оралғанын, сондықтан АШЫЛҒАНЫН немесе төмен түскенін, сондықтан ЖАБЫЛҒАНын анықтай алатындай етіп гаражды баптаудың осы шегін өңдеу қажет болады. Сіз html файлдарының екеуінде де шекті деңгейге түзетулер енгізгеннен кейін, осы html файлдарын қайтадан жүктеңіз және бәрі жақсы екенін тексеру үшін оны қайта жүктеңіз.

Егер бәрі жақсы болса, енді жоғарыдағы суретте көрсетілгендей тақтаны гаражға төңкеріп орнатуға болады. КСРО 3 және 4 түйреуіштерін гараж есігін ашатын жерге қосыңыз. Полярлық маңызды емес, өйткені біз MOSFET SSR нұсқасын қолданамыз - гараж есігінің негізгі бөлігіне түймені басуды модельдеу үшін контактілерді қысқарту қажет.

10 -қадам: Және бұл

Құттықтаймын! Гараж есігін ашу енді телефонды түрту сияқты оңай, және сіз оның ашық қалғанын тексере аласыз, tinyLiDAR көмегімен нақты уақытта өлшеу арқылы:)

Енді сіз ESP32 -ді Wi -Fi арқылы веб -сокетпен кез келген нәрсені қолдана аласыз. Егер сіз таныс болмасаңыз, «веб -ұяшықтар» туралы толығырақ оқыңыз - олар өте жылдам және қолдануға оңай.

TinyLiDAR -ді ESP32 -мен енгізу өте оңай болды, бірақ сенсор бастапқыда Arduino UNO -да жұмыс істеуге арналған. Бізде ESP32 микропитонындағы tinyLiDAR пәрмендерінің көпшілігін басқаратын Терминал GUI -дің бета нұсқасы бар - жоғарыдағы суретті қараңыз. Ол жүктеу бөлімінде қол жетімді нұсқаулықпен бірге қол жетімді.

Барлығын қалай біріктіру керектігін түсіну үшін барлық кодты қарап шығыңыз және айналаңыздағы нәрселерді өзгертуге тырысыңыз, сонда сіз қалаған нәрсені жасай аласыз.

Есіңізде болсын, бұл жерде қауіпсіздік туралы айтылған жоқ. Қауіпсіздік - бұл IoT -дегі үлкен аймақ және оған байыпты қарау керек. Егер сіз бұл жобаны гаражда қолданғыңыз келсе, WiFi желісінің құпия сөздерін берік және қауіпсіз сақтауыңыз керек. Қауіпсіздік туралы Интернетте көптеген ақпарат бар, сондықтан соңғы жаңалықтарды оқып, оның үстінде болуды ұмытпаңыз.

Оқығаныңызға және бақытты хакерлікке рахмет! Алақай.