Веб-сервер на Raspberry Pi Pico W для мигания светодиодом: схема и программа

В данной статье мы узнаем, как программировать плату Raspberry Pi Pico W на языке Micropython, подробно узнаем о его функциях, о том, как использовать Wi-Fi для подключения к Интернету и, наконец, что не менее важно, о том, как управлять светодиодом с помощью специального веб-сервера из любой точки мира.

Ранее на нашем сайте мы рассматривали аналогичные проекты веб-сервера на основе модуля ESP32, на Raspberry Pi с использованием Node.js, на основе ESP8266 и платы STM32F103C8, а также веб-сервер AJAX на ESP8266.

Raspberry Pi Pico W

Фонд Raspberry Pi выпустил плату Pico W (купить на AliExpress), представляющую собой микроконтроллер на базе чипа RP2040. Его цена составляла 6 долларов. Pico W оснащен радиомодулем Wi-Fi 802.11n, что делает его подходящим для проектов Интернета вещей.

Pico W можно использовать в качестве замены проектам, основанным на его предшественнике Pico, предлагая удобство встроенного Wi-Fi и Bluetooth.

Недавно в программный стек была добавлена поддержка Bluetooth, но даже тогда она была ограничена языком программирования C/C++. Поддержка Micropython еще не добавлена полноценно в Pico W (поэтому в этой статье мы не будем рассматривать Bluetooth, будет рассмотрен только Wi-Fi).

Схема проекта

Схема проекта веб-сервера на Raspberry Pi Pico W для мигания светодиодом представлена на следующем рисунке.

Настройка Raspberry Pi Pico W для Micropython

Подключите Raspberry Pi Pico W к компьютеру с помощью кабеля micro USB.
Загрузите и установите Thonny IDE.
Откройте Thonny и нажмите Tools>options («Инструменты»>«Параметры»).

В меню параметров нажмите "Interpreter" («Интерпретатор») и выберите из списка «Raspberry Pi Pico».

Thonny установит на Pico W необходимую прошивку и подготовит ее к программированию.
Скопируйте и вставьте приведенный ниже код в thonny ide. Этот код должен заставить мигать встроенный светодиод на Pico W.

import machine
import time
led_pin = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)
while True:
    led_pin.toggle()
    time.sleep(1)

import machine

import time

led_pin = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)

while True:

led_pin.toggle()

time.sleep(1)

Результат выполнения этого кода будет выглядеть примерно так:

Загрузка кода в Raspberry Pi Pico W

Подключите Raspberry Pi Pico W к компьютеру с помощью кабеля micro USB.
Нажмите "File" в строке меню и выберите "Save As" («Сохранить как»), чтобы сохранить файл с кодом.

Выберите подходящее место на Raspberry Pi Pico и сохраните файл с расширением «.py» (например, «blink.py»).
В Thonny нажмите "Run" («Выполнить») в строке меню и выберите "Run current script («Выполнить текущий скрипт») или нажмите клавишу F5.

Thonny загрузит код в Pico W, и веб-сервер LED начнет работать.

Написание кода Micropython для подключения к Wi-Fi

Давайте проверим простой код для подключения платы Raspberry Pi Pico W к точке доступа Wi-Fi. Первым делом нам нужно импортировать все необходимые библиотеки для подключения к Wi-Fi в Thonny IDE.

import network
from time import sleep
import machine

import network

from time import sleep

import machine

ssid = 'NAME OF YOUR WIFI NETWORK' (имя вашей сети Wi-Fi).

Кроме ssid также необходимо указать и пароль для входа в вашу сеть Wi-Fi.

password = 'YOUR SECRET PASSWORD'

1	password = 'YOUR SECRET PASSWORD'

Далее напишем функцию, которая будет активировать WLAN, что, в свою очередь, поможет нам установить соединение. Первая строка network.WLAN(network.STA_IF) настраивает устройство в качестве клиента. wlan.active(True) активирует Wi-Fi, а wlan.connect(ssid,password) устанавливает соединение Wi-Fi. Следующая строка — это цикл while, который ожидает соединения и его установления. Когда цикл заканчивается, печатаются IP-адрес Wi-Fi и другие данные.

def connect():
                 wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
                 wlan.active(True)
                 wlan.connect(ssid, password)
                 while wlan.isconnected() == False:
               print('Waiting for connection...')
               sleep(1)
                print(wlan.ifconfig())

def connect():

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)

wlan.active(True)

wlan.connect(ssid, password)

while wlan.isconnected() == False:

print('Waiting for connection...')

sleep(1)

print(wlan.ifconfig())

В следующем фрагменте кода мы будем пытаться вызвать функцию connect, а если поступит прерывание от клавиатуры мы будем автоматически сбрасывать состояние платы.

try:
   connect()
except KeyboardInterrupt():
   machine.reset()

try:

connect()

except KeyboardInterrupt():

machine.reset()

Написание кода Micropython для веб-сервера мигания светодиодом

Теперь, когда мы закончили с подключением нашей платы к Wi-Fi, давайте выясним, как мы можем создать веб-сервер, через который мы сможем управлять нашим светодиодом. Ниже приведено объяснение фрагментов этого кода. Полный код программы можно найти в самом конце данной статьи.

Следующий код пытается импортировать модуль usocket, который является специфичной для MicroPython реализацией модуля socket. Если это не удается, он возвращается к импорту стандартного модуля socket.

try:
  import usocket as socket
except:
  import socket

try:

import usocket as socket

except:

import socket

Следующие строки импортируют необходимые нам модули: Pin из модуля machine для управления выводами GPIO, network для сетевых операций. Вызов gc.collect() выполняет сбор мусора для освобождения памяти.

from machine import Pin
import network
import gc
gc.collect()

from machine import Pin

import network

import gc

gc.collect()

Далее мы задаем имя сети Wi-Fi (ssid) и пароль (password). Вам необходимо заменить ssid и пароль на их значения для вашей точки доступа. Переменная station представляет интерфейс станции Wi-Fi. Код активирует интерфейс станции и подключается к указанной сети, используя предоставленные учетные данные.

ssid = 'your ssid'
password = 'your password'
station = network.WLAN(network.STA_IF)
station.active(True)
station.connect(ssid, password)

ssid = 'your ssid'

password = 'your password'

station = network.WLAN(network.STA_IF)

station.active(True)

station.connect(ssid, password)

Следующий цикл ожидает, пока интерфейс станции не будет успешно подключен к сети Wi-Fi.

while station.isconnected() == False:
  pass

1 2	while station.isconnected() == False: pass

Как только соединение будет установлено, мы будем печатать сообщение об успехе и отображать IP-адрес, назначенный микроконтроллеру.

print('Connection successful')
print(station.ifconfig())

1 2	print('Connection successful') print(station.ifconfig())

Следующий код инициализирует переменную светодиода для управления светодиодом, подключенным к выводу GPIO с именем «LED», который является светодиодом по умолчанию, подключенным к выводу 25. Он настраивает вывод как выход (Pin.OUT) и устанавливает начальное состояние светодиода на "ВЫКЛЮЧЕННЫЙ".

led = Pin('LED', Pin.OUT)
led_state = "OFF"

1 2	led = Pin('LED', Pin.OUT) led_state = "OFF"

HTML-код находится внутри функции с именем webpage.

def wepage():
<html>
<head>
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <link rel="stylesheet" href="https://use.fontawesome.com/releases/v5.7.2/css/all.css"
     integrity="sha384-fnmOCqbTlWIlj8LyTjo7mOUStjsKC4pOpQbqyi7RrhN7udi9RwhKkMHpvLbHG9Sr" crossorigin="anonymous">
    <style>
        html {
            font-family: Arial;
            display: inline-block;
            margin: 0px auto;
            text-align: center;
        }
        .button {
            background-color: #ce1b0e;
            border: none;
            color: white;
            padding: 16px 40px;
            text-align: center;
            text-decoration: none;
            display: inline-block;
            font-size: 16px;
            margin: 4px 2px;
            cursor: pointer;
        }
        .button1 {
            background-color: #000000;
        }
    </style>
</head>
<body>
    <h2>Raspberry Pi Pico Web Server</h2>
    <p>LED state: <strong>""" + led_state + """</strong></p>
    <p>
        <i class="fas fa-lightbulb fa-3x" style="color:#c81919;"></i>
        <a href=\"led_on\"><button class="button">LED ON</button></a>
    </p>
    <p>
        <i class="far fa-lightbulb fa-3x" style="color:#000000;"></i>
        <a href=\"led_off\"><button class="button button1">LED OFF</button></a>
    </p>
</body>
</html>

def wepage():

<html>

<head>

integrity="sha384-fnmOCqbTlWIlj8LyTjo7mOUStjsKC4pOpQbqyi7RrhN7udi9RwhKkMHpvLbHG9Sr" crossorigin="anonymous">

<style>

html {

font-family: Arial;

display: inline-block;

margin: 0px auto;

text-align: center;

}

.button {

background-color: #ce1b0e;

border: none;

color: white;

padding: 16px 40px;

text-align: center;

text-decoration: none;

display: inline-block;

font-size: 16px;

margin: 4px 2px;

cursor: pointer;

}

.button1 {

background-color: #000000;

}

</style>

</head>

<body>

<h2>Raspberry Pi Pico Web Server</h2>

<p>LED state: <strong>""" + led_state + """</strong></p>

<p>

</p>

<p>

</p>

</body>

</html>

Этот HTML-код создает простую веб-страницу со следующими элементами.

Раздел <head> включает метатег области просмотра для адаптивного дизайна и ссылку для включения файла CSS.

Стили CSS, определенные в тегах <style>, применяются к элементам HTML. Здесь элемент html центрирован, и стили определены для двух классов: .button и .button1.

Раздел <body> содержит содержимое веб-страницы.

В заголовке <h2> отображается текст «Raspberry Pi Pico Web Serve».

Параграф <p> отображает текущее состояние светодиода с помощью переменной led_state.

Есть два абзаца с кнопками, каждый из которых содержит значок и элемент кнопки, заключенный в тег привязки <a>. Первая кнопка имеет кнопку класса, а вторая кнопка имеет классы button и button1.

Когда эта HTML-страница обслуживается веб-сервером, она отображает состояние светодиода и предоставляет кнопки для включения и выключения светодиода.

Следующий код создает сокет с помощью функции socket.socket() и указывает семейство адресов (socket.AF_INET) и тип сокета (socket.SOCK_STREAM).

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

1	s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

Далее привязываем сокет к указанному IP-адресу ('' означает все доступные интерфейсы) и номеру порта 80.

s.bind(('', 80))

1	s.bind(('', 80))

Затем устанавливаем сокет на прослушивание входящих соединений. Параметр 5 указывает максимальное количество соединений в очереди.

s.listen(5)

1	s.listen(5)

После этого в коде у нас бесконечный цикл для непрерывного приема входящих соединений.

while True:
    try:
        conn, addr = s.accept()
        conn.settimeout(3.0)
        print('Received HTTP GET connection request from %s' % str(addr))
        request = conn.recv(1024)
        conn.settimeout(None)
        request = str(request)
        print('GET Request Content = %s' % request)

while True:

try:

conn, addr = s.accept()

conn.settimeout(3.0)

print('Received HTTP GET connection request from %s' % str(addr))

request = conn.recv(1024)

conn.settimeout(None)

request = str(request)

print('GET Request Content = %s' % request)

s.accept() ждет, пока клиент подключится, и возвращает новый разъем сокета для связи и адрес клиента addr.

conn.settimeout(3.0) устанавливает тайм-аут в 3 секунды для операций сокета.

Код печатает информацию о клиенте, установившем соединение, и получает от клиента HTTP-запрос GET с помощью conn.recv(1024). Затем запрос преобразуется в строку для дальнейшей обработки.

Затем мы ищем наличие «/led_on» и «/led_off» в полученном запросе, используя метод find().

Если «/led_on» находится в позиции 6, это означает, что светодиод должен быть включен. Код устанавливает состояние светодиода, включает его и соответствующим образом обновляет переменную led_state.

Если «/led_off» находится в позиции 6, это означает, что светодиод следует выключить. Код устанавливает состояние светодиода, выключает его и соответствующим образом обновляет переменную led_state.

led_on = request.find('/led_on')
led_off = request.find('/led_off')
if led_on == 6:
    print('LED ON -> GPIO25')
    led_state = "ON"
    led.on()
if led_off == 6:
    print('LED OFF -> GPIO25')
    led_state = "OFF"
    led.off()

led_on = request.find('/led_on')

led_off = request.find('/led_off')

if led_on == 6:

print('LED ON -> GPIO25')

led_state = "ON"

led.on()

if led_off == 6:

print('LED OFF -> GPIO25')

led_state = "OFF"

led.off()

Следующий код генерирует ответ HTML с помощью функции web_page(). Он отправляет заголовки HTTP-ответа клиенту с помощью conn.send(). Также он отправляет содержимое ответа с помощью conn.sendall(). Наконец, он закрывает соединение с клиентом с помощью conn.close().

response = web_page()
conn.send('HTTP/1.1 200 OK\n')
conn.send('Content-Type: text/html\n')
conn.send('Connection: close\n\n')
conn.sendall(response)
conn.close()

response = web_page()

conn.send('HTTP/1.1 200 OK\n')

conn.send('Content-Type: text/html\n')

conn.send('Connection: close\n\n')

conn.sendall(response)

conn.close()

Если во время выполнения возникает ошибка OSError, это означает, что возникла проблема с соединением. Код закрывает соединение с клиентом и печатает сообщение о том, что соединение закрыто.

except OSError as e:
    conn.close()
    print('Connection closed')

except OSError as e:

conn.close()

print('Connection closed')

Рассмотренный здесь код настраивает базовый веб-сервер, который прослушивает запросы HTTP GET, обрабатывает запросы на включение или выключение светодиода и отправляет HTML-ответ обратно клиенту.

Проверка работы веб-сервера

Откройте веб-браузер на любом устройстве, подключенном к той же сети, что и Raspberry Pi Pico W.
Введите IP-адрес Pico W в адресную строку подключенного устройства. В этом примере я использовал свой смартфон. Вы можете найти IP-адрес, напечатанный на экране, после запуска приведенного выше кода.

Когда вы вводите адрес в адресную строку браузера вы должны увидеть простую веб-страницу с кнопками для включения и выключения светодиода.
Нажимайте на кнопки, чтобы управлять светодиодом.

Исходный код программы

Весь необходимый код программы для представленного проекта вы можете скачать по следующей ссылке. Также он представлен в виде следующего листинга.

# Pico W led blink

import machine
import time
led_pin = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)
while True:
  led_pin.toggle()
  time.sleep(1)

# Pico W led webserver

try:
 import usocket as socket
except:
 import socket

from machine import Pin
import network
import gc
gc.collect()

ssid = 'Enter_Your_SSID'
password = 'Enter_Your_PASSWORD'
station = network.WLAN(network.STA_IF)
station.active(True)
station.connect(ssid, password)
while station.isconnected() == False:
 pass
print('Connection successful')
print(station.ifconfig())
led = Pin('LED', Pin.OUT)
led_state = "OFF"

def web_page():
 html = """<html>
<head>
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
    <link rel="stylesheet" href="https://use.fontawesome.com/releases/v5.7.2/css/all.css"
     integrity="sha384-fnmOCqbTlWIlj8LyTjo7mOUStjsKC4pOpQbqyi7RrhN7udi9RwhKkMHpvLbHG9Sr" crossorigin="anonymous">
    <style>
        html {
            font-family: Arial;
            display: inline-block;
            margin: 0px auto;
            text-align: center;
        }
        .button {
            background-color: #ce1b0e;
            border: none;
            color: white;
            padding: 16px 40px;
            text-align: center;
            text-decoration: none;
            display: inline-block;
            font-size: 16px;
            margin: 4px 2px;
            cursor: pointer;
        }
        .button1 {
            background-color: #000000;
        }
    </style>
</head>
<body>
    <h2>Raspberry Pi Pico Web Server</h2>
    <p>LED state: <strong>""" + led_state + """</strong></p>
    <p>
        <i class="fas fa-lightbulb fa-3x" style="color:#c81919;"></i>
        <a href=\"led_on\"><button class="button">LED ON</button></a>
    </p>
    <p>
        <i class="far fa-lightbulb fa-3x" style="color:#000000;"></i>
        <a href=\"led_off\"><button class="button button1">LED OFF</button></a>
    </p>
</body>
</html>"""
    return html

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(('', 80))
s.listen(5)
while True:
    try:
        conn, addr = s.accept()
        conn.settimeout(3.0)
        print('Received HTTP GET connection request from %s' % str(addr))
        request = conn.recv(1024)
        conn.settimeout(None)
        request = str(request)
        print('GET Rquest Content = %s' % request)
        led_on = request.find('/led_on')
        led_off = request.find('/led_off')
        if led_on == 6:
            print('LED ON -> GPIO25')
            led_state = "ON"
            led.on()
        if led_off == 6:
            print('LED OFF -> GPIO25')
            led_state = "OFF"
            led.off()
        response = web_page()
        conn.send('HTTP/1.1 200 OK\n')
        conn.send('Content-Type: text/html\n')
        conn.send('Connection: close\n\n')
        conn.sendall(response)
        conn.close()
    except OSError as e:
        conn.close()
        print('Connection closed')

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

# Pico W led blink

import machine

import time

led_pin = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)

while True:

led_pin.toggle()

time.sleep(1)

# Pico W led webserver

try:

import usocket as socket

except:

import socket

from machine import Pin

import network

import gc

gc.collect()

ssid = 'Enter_Your_SSID'

password = 'Enter_Your_PASSWORD'

station = network.WLAN(network.STA_IF)

station.active(True)

station.connect(ssid, password)

while station.isconnected() == False:

pass

print('Connection successful')

print(station.ifconfig())

led = Pin('LED', Pin.OUT)

led_state = "OFF"

def web_page():

html = """<html>

<head>

integrity="sha384-fnmOCqbTlWIlj8LyTjo7mOUStjsKC4pOpQbqyi7RrhN7udi9RwhKkMHpvLbHG9Sr" crossorigin="anonymous">

<style>

html {

font-family: Arial;

display: inline-block;

margin: 0px auto;

text-align: center;

}

.button {

background-color: #ce1b0e;

border: none;

color: white;

padding: 16px 40px;

text-align: center;

text-decoration: none;

display: inline-block;

font-size: 16px;

margin: 4px 2px;

cursor: pointer;

}

.button1 {

background-color: #000000;

}

</style>

</head>

<body>

<h2>Raspberry Pi Pico Web Server</h2>

<p>LED state: <strong>""" + led_state + """</strong></p>

<p>

</p>

<p>

</p>

</body>

</html>"""

return html

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

s.bind(('', 80))

s.listen(5)

while True:

try:

conn, addr = s.accept()

conn.settimeout(3.0)

print('Received HTTP GET connection request from %s' % str(addr))

request = conn.recv(1024)

conn.settimeout(None)

request = str(request)

print('GET Rquest Content = %s' % request)

led_on = request.find('/led_on')

led_off = request.find('/led_off')

if led_on == 6:

print('LED ON -> GPIO25')

led_state = "ON"

led.on()

if led_off == 6:

print('LED OFF -> GPIO25')

led_state = "OFF"

led.off()

response = web_page()

conn.send('HTTP/1.1 200 OK\n')

conn.send('Content-Type: text/html\n')

conn.send('Connection: close\n\n')

conn.sendall(response)

conn.close()

except OSError as e:

conn.close()

print('Connection closed')

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

286 просмотров

Веб-сервер на Raspberry Pi Pico W для мигания светодиодом на Micropython

Raspberry Pi Pico W

Схема проекта

Настройка Raspberry Pi Pico W для Micropython

Загрузка кода в Raspberry Pi Pico W

Написание кода Micropython для подключения к Wi-Fi

Написание кода Micropython для веб-сервера мигания светодиодом

Проверка работы веб-сервера

Исходный код программы

Добавить комментарий Отменить ответ

Raspberry Pi Pico W

Схема проекта

Настройка Raspberry Pi Pico W для Micropython

Загрузка кода в Raspberry Pi Pico W

Написание кода Micropython для подключения к Wi-Fi

Написание кода Micropython для веб-сервера мигания светодиодом

Проверка работы веб-сервера

Исходный код программы

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ