VIDI Project X #98:
Web Server

WebWeb server na mikroračunalu? ESP32 je dovoljno snažan? Memorije ima dosta? Odgovor je da, da i da. Naravno, ovdje ne govorimo o moćnim web serverima koji mogu posluživati “X” računala i primiti ogroman broj konekcija (requesta), nego o malim, tiny, mikro serverima koji mogu primiti nekoliko konekcija i time uspješno obaviti svoj “mikro” zadatak. Iako tehnoloških platformi za ovaj projekt ima mnogo, mi smo odlučili pokazati da naš Super “X” također može odraditi taj posao i to bez ikakvih funkcionalnih dodataka. Sve što treba, naš VIDI X ima kod sebe. Naravno, projekt nije idejno unikatan, već postoje brojni primjeri how to, ali mi smo vlastiti malo doradili tako da bude prilagođeniji našem “moćnom” X-u. Ideja projekta je da naš mikro server za povezivanje klijenata koristi wi-fi te da se ponaša kao Soft Access Point (AP), odnosno Wi-Fi pristupna točka. Na ekranu se ispisuju parametri mrežne konfiguracije te broj aktivnih konekcija koje su spojene na server. Na serveru se nalaze kratki html/css kod pomoću kojega je složena mikro web stranica i gumb koji pali plavu LED-icu na našem X-u kako bismo demonstrirali da veza klijent-server server-klijent potpuno funkcionira. Naravno, nismo se zabavljali naprednim mogućnostima mrežnih postavki kao što su, primjerice, DHCP, prilagođena enkripcija i slično, već smo koristili jednostavne postavke kao bi projekt bio što jednostavniji i razumljiviji početnicima. U projektu smo demonstrirali i korištenje ugrađenog TFT ekrana za ispis postavki servera i to u bojama te različitim veličinama fonta.

Krenimo redom…

Kao programsku platformu za razvoj ovog pokaznog projekta koristili smo Arduino IDE i to u verzji 1.8.10. Instalaciju Arduina IDE-a nismo ponovno pojašnjavali s obzirom na to da je pojašnjena u prethodnom broju VIDI-ja. Za kreiranje jednostavne web stranice korišten je HTML/CSS kod.Za početak pisanja koda učitali smo potrebne biblioteke (libraries) za ovaj projekt. Kako ćemo za povezivanje koristiti Wi-Fi, nužno je učitati potrebne programske biblioteke i to:

#include <WiFi.h> – Poziva osnovnu programsku biblioteku za rada sa integriranim WiFi-jem našeg X-a
#include <WebServer.h> – Biblioteka serverskih funkcionalnosti našeg X-a
#include <SPI.h> – Biblioteka sa korištenje serijske komunikacije (želimo iščitati što se događa kod uspostave komunikacije)

Kôd koristi Adafruit ILI9341 driver za TFT zaslon koji ćete instalirati tako da otvorite Manage Libraries (CTRL + SHIFT + I) iz izbornika „Alati“ te u tražilicu upišete ILI9341. Ovdje možete odabrati verziju te biblioteke. Mi smo instalirali verziju 1.5.3 te smo odabrali opciju instaliranja drugih pripadajućih biblioteka kako kompajliranje koda ne bi javljalo greške.

Korak 1:

Prikaz potrebnih programskih biblioteka za naš potreban hardver

Korak 2:

Definicija ekranskog prikaza

/* Ekran pinovi */
#define TFT_DC 21
#define TFT_CS 5

/* Definicija boja */
#define WHITE    0xFFFF
#define BLACK    0x0000
#define GREEN    0x07E0

/*definicija PIN spojene LED-ice */
uint8_t LED1pin = 2;
bool LED1status = LOW;

Zatim smo se malo pozabavili funkcijama ekranskog prikaza. Definirali smo TFT_DC i TFT_CS pinove na koje je spojen naš TFT ekran. Potom smo definirali i boje koje ćemo koristiti u ekranskom prikazu statusa servera. Boje su u hex zapisu (npr. WHITE – 0xFFFF). Kako smo našem serveru dodali funkcionalnost da unutar html/css koda ima mogućnost klikanja gumba kojim će se paliti lampica na našem X-u, definirali smo i to. Prema shemi u prošlom broju VIDI-ja, plava LED-ica spojena je na PIN 2.

Korak 3:

Još malo oko ekrana

/* Ekran biblioteka*/
Adafruit_ILI9341 tft = Adafruit_ILI9341(TFT_CS, TFT_DC);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED1pin, OUTPUT);
/* Begin TFT */
  tft.begin();
  
/*popunjavanje ekrana crnom bojom (fill screen)*/
  tft.fillScreen(BLACK);
  
/*rotacija ekrana*/
  tft.setRotation(3);
  
/*prikaz teksta na ekranu (IP address, Gateway, Subnet)*/
  tft.setCursor(10, 0);
  tft.setTextColor(WHITE);
  tft.setTextSize(1);
  tft.print("Server IP address: ");
  tft.println(local_ip);
  tft.setCursor(10, 10);
  tft.print("Gateway: ");
  tft.println(gateway);
  tft.setCursor(10, 20);
  tft.print("Subnet mask: ");
  tft.println(subnet);
  tft.setCursor(10, 100);
  tft.setTextColor(GREEN);
  tft.setTextSize(2);
  tft.println("VIDI Project X WEB server");

Korak 4:

Naš server kao SoftAP

  WiFi.softAP(ssid, password);
  WiFi.softAPConfig(local_ip, gateway, subnet);
  delay(100);

/*poziva funkciju kada klijent zahtjeva URI*/ 
  server.on("/", handle_OnConnect);
  server.on("/led1on", handle_led1on);
  server.on("/led1off", handle_led1off);
  server.onNotFound(handle_NotFound);
  tft.setTextColor(WHITE);
  tft.setTextSize(1);
  tft.setCursor(10, 120);
  tft.println("Broj spojenih klijenata:");
  
  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
}

WiFi.softAP i WiFi.softAPConfig daju našem server funkcionalnost pristupne točke – AP-a . Na početku smo kazali da se klijenti na naš mikroserver spajaju putem WiFi-ja. server.on(“/”, handle_OnConnect)– Poziva “HandleONConnect” funkciju kada klijent zahtjeva URI “/”. Kako bismo bradili dolazne HTTP zahtjeve, moramo odrediti koji će se kôd izvršiti kada stigne zahtjev sa URL-a. Ova metoda uzima dva parametra. Prvi je put (path) do URL-a, a drugi je naziv funkcije koju želimo izvršiti kada dođe do toga URL-a. Kada poslužitelj primi HTTP zahtjev na root (/) stazi, pokrenuti će funkciju handle_OnConnect.

server.handleClient(); – Sluša dolazeće HTTP zahtjeve (requestove) koje dolaze od klijenata server.onNotFound(handleNotFound); – Kada klijent zahtjeva nepoznat URI (različit od “/” npr.) poziva se funkcija “handleNotFound”server.begin(); – Funkcija koja pokreće naš server

Korak 5:

Koliko imamo spojenih klijenata?

void loop() {
  tft.setTextWrap(false);
  Serial.println("Broj spojenih klijenata:");
/*ispis broja spojenih klijenata*/
  Serial.println(WiFi.softAPgetStationNum());
  tft.setCursor(10, 130);
  tft.println(WiFi.softAPgetStationNum());
  delay(100);
  server.handleClient();
  if(LED1status)
  {digitalWrite(LED1pin, HIGH);}
  else
  {digitalWrite(LED1pin, LOW);}
}
void handle_OnConnect() {
  LED1status = LOW;
  Serial.println("GPIO2 Status: Isključena");
  server.send(200, "text/html", SendHTML(LED1status)); 
}

WiFi.softAPgetStationNum()– Zanimiljiva funkcija koja nam je poslužila za dobivanje broja trenutno spojenih klijenata na naš server – AP. server.handleClient(); – Funkcija koja osluškuje HTTP zahtjeve od strane klijenata

Korak 6:

Deklarirali smo funkcije koje pale ili gase LED-icu

/* definicija kada je LED-ica upaljena*/
void handle_led1on() {
  LED1status = HIGH;
  Serial.println("GPIO2 Status: uključena");
  server.send(200, "text/html", SendHTML(true));
  tft.fillScreen(BLACK);
  tft.setCursor(10, 0);
  tft.setTextColor(WHITE);
  tft.setTextSize(1);
  tft.print("Server IP address: ");
  tft.println(local_ip);
  tft.setCursor(10, 10);
  tft.print("Gateway: ");
  tft.println(gateway);
  tft.setCursor(10, 20);
  tft.print("Subnet mask: ");
  tft.println(subnet);
  tft.setCursor(10, 100);
  tft.setTextColor(GREEN);
  tft.setTextSize(2);
  tft.println("VIDI Project X WEB server");
  tft.setTextSize(1);
  tft.setTextColor(GREEN);
  tft.setCursor(10, 150);
  tft.print("LED-ica upaljena"); 
}
/* definicija kada je LED-ica ugašena*/
void handle_led1off() {
  LED1status = LOW;
  Serial.println("GPIO2 Status: isključena");
  server.send(200, "text/html", SendHTML(false));
  tft.fillScreen(BLACK);
  tft.setCursor(10, 0);
  tft.setTextColor(WHITE);
  tft.setTextSize(1);
  tft.print("Server IP address: ");
  tft.println(local_ip);
  tft.setCursor(10, 10);
  tft.print("Gateway: ");
  tft.println(gateway);
  tft.setCursor(10, 20);
  tft.print("Subnet mask: ");
  tft.println(subnet);
  tft.setCursor(10, 100);
  tft.setTextColor(GREEN);
  tft.setTextSize(2);
  tft.println("VIDI Project X WEB server");
  tft.setTextSize(1);
  tft.setTextColor(WHITE);
  tft.setCursor(10, 150);
  tft.print("LED-ica ugasena");  
}

void handle_led1on() void handle_led1off() Funkcije kojom šaljemo kôd 200 (koji je jedan od kodova HTTP statusa) što odgovara potvrdnom odgovoru (OK). Kao vrsta sadržaja koja se šalje navodimo “tekst / html”, a na kraju pozivamo prilagođenu funkciju SendHTML () koja stvara dinamičnu HTML stranicu koja sadrži TRUE/FALSE vrijednost za našu LED-icu, odnosno pali ju ili gasi. Funkcijom tft.printl(“LED-ica upaljena/ugašena”) ispisujemo status na ekran.

Korak 7:

Važne funkcije SendHTML () i server.send ()

SendHTML () funkcija služi za generiranje web stranice kad god web poslužitelj dobije zahtjev od klijenta. Povezuje HTML kôd u neki niz i vraća se na server.send () funkciju

Upaljena plava LED-ica rezultat je i deklarirane funkcije void handle_led1on()

Kako je naš server u AP modu pronalazimo SSID, upisujemo lozinki i spajamo se

Još nije gotovo. Nakon uspješnog spajanja, u browser našeg mobitela upisujemo IP adresu 192.168.1.1 i pokrećemo našu testnu stranicu na kojoj dominira jedan gumb koji koristimo za paljenje i gašenje plave LED-ice spojene na PIN2. Kôd web stranice na serveru je čisti HTML/CSS.

Kod pronađite na poveznici https://github.com/VidiLAB-com/Vidi-X/tree/master/VIDI_X_web_server