Каталог
 |
Обратите внимание на близкий |
|||
|
Arduino UNO и Raspberry Pi 4: от схемотехники к интернету вещей |
Рассмотрено создание простых устройств в рамках концепции Интернета вещей (IoT, Internet of Things) на базе популярной платформы Arduino и микрокомпьютера Raspberry Pi.
Показана установка и настройка среды разработки приложений Arduino IDE, а также среда макетирования Frizing. Описаны технические возможности, особенности подключения и взаимодействия различных датчиков и исполнительных устройств. Показана организация доступа разрабатываемых проектов к сети Интернет, отправка и получение ими данных с использованием популярных облачных IoT сервисов: Narodmon, ThingSpeak, Xively, Weaved, Blynk, Wyliodrin и др. Уделено внимание обмену данными с помощью платы GPRS/GSM Shield. Рассмотрен проект создания собственного сервера для сбора по сети данных с различных устройств на платформе Arduino. Показано как использовать фреймворк WebIOPi для работы с Raspberry Pi.
Приведены примеры использования Wi-Fi-модуля ESP8266 в проектах «Умный дом». На сайте издательства размещен архив с исходными кодами программ и библиотек.
• Установка и настройка среды разработки приложений Arduino IDE и среды макетирования Frizing
• Датчики и исполнительные устройста для Arduino и Raspberry Pi
• Отправка и получение данных из IoT сервисов Narodmon, ThingSpeak, Xively, Weaved, Blynk, Wyliodrin
• Создание Web-сервера для сбора данных с Android-устройств
• Обмен данными с помощью платы GPRS/GSM Shield
• Фраймфорк WebIOPi для работы с Raspberry Pi
• WiFi-модуль ESP8266 в проектах "Умный дом"
Об авторе
Петин Виктор Александрович, профессиональный программист. Круг интересов: робототехника, электроника, программирование. Имеет более 50 публикаций в сетевых изданиях. Автор книг "Микрокомпьютеры Raspberry Pi. Практическое руководство", "Проекты с использованием коптроллера Arduino" и двух книг в области практического web-программирования.
Содержание
Глава 1. Интернет вещей (вместо введения) | 7 |
Глава 2. Среда программирования Arduino IDE | 9 |
| 2.1. Установка Arduino IDE | 10 |
| 2.1.1. В ОС Windows | 10 |
| 2.1.2. В ОС Linux | 12 |
| 2.1.3. В Mac OS X | 13 |
| 2.2. Настройка Arduino IDE | 13 |
Глава 3. Среда разработки Fritzing | 17 |
| 3.1. Загрузка и установка среды Fritzing | 17 |
| 3.2. Главное окно среды Fritzing | 17 |
| 3.3. Создание схемы соединений | 20 |
| 3.4. Создание принципиальной схемы | 21 |
| 3.5. Добавление компонентов в среду Fritzing | 22 |
Глава 4. Arduino и аналоговые датчики. | 25 |
| 4.1. Аналоговые датчики (сенсоры) | 25 |
| 4.2. Arduino и датчик температуры LM335 | 27 |
| 4.3. Arduino, Ethernet Shield/W5100 и облачные сервисы | 29 |
| 4.3.1. Отправка данных на сайт «Народный мониторинг».. | 33 |
| 4.3.2. Чтение данных с фоторезистора | 39 |
| 4.3.3. Отправка данных в сервис ThingSpeak | 41 |
| 4.4. Arduino и инфракрасные датчики расстояния SHARP | 49 |
| 4.4.1. Подключение датчиков Sharp к Arduino | 51 |
| 4.4.2. Подсчет количества посетителей магазина | 53 |
| 4.4.3. Приложение ThingTweet сервиса ThingSpeak | 55 |
| 4.4.4. Отправка данных о количестве посетителей в Twitter из Arduino | 57 |
Глава 5. Использование Arduino в качестве контроллера исполнительных устройств | 63 |
| 5.1. Arduino и электромагнитное реле | 63 |
| 5.1.1. Электромагнитное реле | 63 |
| 5.1.2. Устройство и принцип работы электромагнитного реле | 64 |
| 5.1.3. Подключение реле к Arduino | 65 |
| 5.2. Arduino и твердотельное реле | 67 |
| 5.3. Arduino и диммер | 68 |
| 5.3.1. Диммер | 68 |
| 5.3.2. Подключение диммера к Arduino | 69 |
| 5.3.3. Скетч управления диммером | 70 |
| 5.4. Arduino и сервоприводы | 72 |
| 5.4.1. Принципы управления сервоприводами | 73 |
| 5.4.2. Управление сервоприводом c помощью Arduino | 75 |
| 5.5. Arduino и библиотека TinyWebServer | 77 |
| 5.5.1. Использование файлов с SD-карты для формирования веб-страниц | 78 |
| 5.5.2. Включение/выключение реле с веб-страницы | 79 |
| 5.5.3. Веб-cтраница для управления реле | 80 |
| 5.5.4. Веб-страница для управления сервоприводом | 85 |
Глава 6. Arduino и устройства I2C | 89 |
| 6.1. Обзор протокола I2C | 89 |
| 6.2. Arduino и библиотека Wire | 93 |
| 6.3. Arduino и датчик освещенности BH1750 на шине I2C | 96 |
| 6.4. Arduino и сервис Xively | 99 |
| 6.4.1. Отправка данных в сервис Xively | 102 |
| 6.4.2. Получение данных из сервиса Xively | 105 |
| 6.5. Arduino и датчик влажности и температуры SHT21 на шине I2C | 107 |
| 6.6. Arduino и сервис Xively (продолжение) | 110 |
| 6.6.1. Отправка мультиданных в сервис Xively | 110 |
| 6.6.2. Получение мультиданных из сервиса Xively | 113 |
| 6.7. Arduino и часы реального времени на шине I2C | 116 |
| 6.8. Arduino и SD-карта: чтение и запись данных | 121 |
Глава 7. Arduino и 1-Wire | 125 |
| 7.1. Технология 1-Wire | 125 |
| 7.2. Применение 1-Wire | 128 |
| 7.3. Интерфейс 1-Wire | 129 |
| 7.3.1. Обмен информацией по шине 1-Wire | 130 |
| 7.3.2. Протокол обмена информацией 1-Wire | 133 |
| 7.4. Arduino и цифровой датчик температуры DS18B20 | 135 |
| 7.4.1. Цифровой датчик температуры DS18B20 | 135 |
| 7.4.2. Использование библиотеки OneWire для получения данных температуры с датчика DS18B20 | 138 |
Глава 8. Сервер для сбора данных с Ethernet-модулей датчиков, установленных на Arduino | 141 |
| 8.1. Датчики влажности DHT11 и DHT22 | 141 |
| 8.1.1. Подключение датчиков DHT к Arduino | 143 |
| 8.1.2. Библиотека DHT | 143 |
| 8.2. Модуль датчика движения HC-SR501 | 145 |
| 8.3. Модуль датчика звука FC-04 | 148 |
| 8.4. Ethernet-модуль датчиков на Arduino | 149 |
| 8.5. Сервер сбора данных | 153 |
Глава 9. Обмен данными с помощью платы GPRS/GSM Shield | 157 |
| 9.1. Отправка и получение SMS-сообщений | 159 |
| 9.2. Отправка данных на сайт «Народный мониторинг» | 162 |
Глава 10. Проект Blynk: управление Arduino с планшета | 169 |
| 10.1. Начало работы: тестовый пример | 170 |
| 10.2. Управление с планшета исполнительными устройствами, подключенными к Arduino | 178 |
| 10.3. Отправка данных из Arduino на экран планшета | 181 |
Глава 11. Микрокомпьютер Raspberry Pi | 187 |
| 11.1. Технические характеристики и возможности Raspberry Pi | 188 |
| 11.2. Установка операционной системы | 191 |
| 11.3. Первоначальная настройка ОС Raspbian | 194 |
| 11.3.1. Меню конфигурации | 194 |
| 11.3.2. Настройка сетевых параметров | 196 |
| 11.3.3. Настройка доступа по Wi-Fi | 196 |
| 11.3.4. Подключение 3G-модема | 199 |
| 11.4. Интерфейс GPIO | 203 |
| 11.4.1. Управление GPIO из оболочки bash | 206 |
| 11.4.2. Управление GPIO командами языка Python | 206 |
| 11.5. Raspberry Pi и датчик температуры DS18B20 на шине 1-Wire | 209 |
| 11.5.1. Подключение датчика DS18B20 к Raspberry Pi | 209 |
| 11.5.2. Отправка данных с датчика DA18B20 в сервис «Народный мониторинг» | 212 |
| 11.6. Raspberry Pi и датчик освещенности BH1750 на шине I2C | 215 |
| 11.6.1. Подключение датчика BH1750 к Raspberry Pi | 215 |
| 11.6.2. Получение на Raspberry Pi данных с датчика BH1750. | 217 |
Глава 12. WebIOPi — веб-интерфейс и облако для Raspberry Pi | 219 |
| 12.1. Установка WebIOPi на ОС Raspbian | 219 |
| 12.2. Задание пользовательского пароля WebIOPi | 221 |
| 12.3. Настройка сервера WebIOPi | 222 |
| 12.4. Javascript-библиотека webiopi.js | 223 |
| 12.4.1. Функции библиотеки webiopi.js | 224 |
| 12.5. Проект управления веб-камерой на сервоприводах | 230 |
| 12.6. WebIOPi — подключение устройств | 236 |
| 12.7. Доступ к устройству из сервиса Weaved | 238 |
| 12.7.1. Установка сервиса Weaved | 238 |
| 12.7.2. Подключение к Raspberry Pi в сервисе Weaved | 242 |
Глава 13. Проект Wyliodrin: управление удаленными устройствами из браузера | 245 |
| 13.1. Добавление устройства в профиль | 246 |
| 13.2. Запись образа Wyliodrin на SD-карту | 247 |
| 13.2.1. в ОС Windows | 248 |
| 13.2.2. в ОС Linux | 249 |
| 13.2.3. в Mac OS | 250 |
| 13.2.4. в ОС Raspbian | 250 |
| 13.3. Запись на SD-карту настроек Wyliodrin | 250 |
| 13.4. Подключение Raspberry Pi к Wyliodrin | 251 |
| 13.5. Создание приложения в графической среде программирования | 253 |
| 13.6. Включение/выключение светодиода c веб-страницы | 257 |
| 13.7. Подключение платы Arduino к сервису Wyliodrin | 259 |
| 13.7.1. с помощью библиотеки Firmata | 259 |
| 13.7.2. без использования библиотеки Firmata | 266 |
| 13.8. Совместная работа Raspberry Pi и платы GrovePi | 270 |
| 13.9. Обмен сообщениями между платами Raspberry Pi через сервис Wyliodrin. | 274 |
| 13.10. Отправка данных в сервис Wyliodrin с мобильного устройства | 277 |
Глава 14. Wi-Fi модуль ESP8266 | 283 |
| 14.1. Режим AT-команд | 284 |
| 14.2. Прошивка NodeMCU | 289 |
| 14.2.1. Запуск веб-сервера | 291 |
| 14.2.2. Подключение к ESP8266 модулей датчиков средствами языка Lua | 292 |
| 14.3. Проект Homes Smart | 294 |
| 14.3.1. Прошивка и первоначальная настройка модуля ESP8266 | 296 |
| 14.3.2. Обновление прошивки через Интернет | 300 |
| 14.3.3. Подключение датчиков к модулю ESP8266 | 300 |
| Подключение датчика температуры DS18B20 | 300 |
| Подключение датчика влажности DHT11 (DHT22) | 302 |
| Подключение I2C-датчика освещенности BH1750 | 302 |
| 14.4. Отправка данных с модуля ESP8266 на сайт «Народный мониторинг» | 306 |
| 14.5. Отправка данных с модуля ESP8266 в сервис ThingSpeak | 307 |
| 14.6. Подключение дисплея WH1602 к плате модуля ESP8266 | 310 |
| 14.7. Управление выводами GPIO модуля ESP8266 | 311 |
| 14.8. Работа с прерываниями модуля ESP8266 | 312 |
| 14.9. Управление каналами ШИМ модуля ESP8266 | 313 |
| 14.10. Планировщик задач модуля ESP8266 | 314 |
| Заключение | 315 |
| Приложение. Описание электронного архива | 316 |
| Предметный указатель | 317 |
------------------
ИРМ75633:475
