TinyLiDAR במוסך שלך !: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

פרויקט פתיחת דלתות מוסך WiFi DIY

עולם ה- IoT רק מתחיל להתפוצץ - כל חברת טכנולוגיה ברחבי העולם מנסה להבין כיצד הם יתאימו לעולם החדש הזה. זו פשוט הזדמנות גדולה! אז בשביל ההנחיה הזו, בהתאם לנושא IoT הזה, נלך על האופן שבו אתה יכול להכין מפגן IoT משלך שהוא למעשה שימושי;)

TL; סיכום DR

• הגדרת זרימת עבודה אמינה לקידוד מודול ה- ESP32 WiFi
• להבהב אותו
• הרכיבו אותו על לוח הלחם שלכם
• הורד את קוד היישום שלנו ופתח אותו
• הוסף את אישורי ה- WiFi שלך ואת ה- IP הסטטי שלך
• חבר אותו לרשת ה- WiFi שלך
• ערוך ספים ותעלה אותו במוסך שלך
• לחבר אותו למגעי פותחי דלת המוסך שלך
• ולחץ משם!
• אין צורך במכירה (למעט הסיכות ללוחות פריצה במידת הצורך)

דרושים חלקים

• מודול חיישן מרחק טיסה לזמן טיסה זעיר
• לוח WiFi מבוסס Wipy3.0 או ESP32 דומה
• ממסר מצב מוצק מבודד אופטית (Omron G3VM-201AY1) לשליטה בפתיחת דלת המוסך
• נגד 470ohm (5% 1/8 ואט או יותר זה בסדר)
• מתג לחצן רגעי לסיכת BOOT (GPIO0) לשדרוג הקושחה בלוח ESP32
• USB לדונגל סידורי להעלאת קוד ואינטראקציה עם REPL ב- ESP32 (השתמש בגרסת הקלט/פלט 3.3v)
• לוח לחם + חוטים
• ספק כוח: 3.3V עד 5V ב 500mA או יותר. אתה יכול להשתמש במטען סלולרי מסוג microUSB לאספקת החשמל ולוח הפריצה של microUSB כדי להתחבר ללוח הלחם שלך.

שלב 1: IoT מה?

אין ספק ששמעת על המונח IoT עד עכשיו בכל אמצעי התקשורת, אבל מה זה אומר?

באופן רופף פירושו חיבור כל מיני חיישנים ודברים ניתנים לשליטה לאינטרנט. בימים אלה, האינטרנט הוא שם נרדף ל אלחוטי ולכן יש לנו הכל אלקטרוני פתאום להיות מחובר אלחוטי דרך קישור אלחוטי כלשהו כמו WiFi/BT/LoRa/SigFox וכו '. לאחר החיבור לאינטרנט, אנו יכולים לחוש ו/או לשלוט את הדברים האלה מבקר הנייד האהוב עלינו כמו הסלולרי שלנו או להפוך אותם לאוטומטיים באמצעות אפליקציה כלשהי שפועלת בשרת איפשהו (כלומר הענן).

למרות שהחברות הגדולות משווקות יותר שליטה קולית, קישוריות AI וענן לאחרונה; היסודות לגרום לכל זה לקרות עדיין זהים. עליך לחבר את ה"דבר "שלך לקישור אלחוטי לפני שכל אחד מהמושגים הללו יתאפשר. אז נתחיל ביסודות ונלמד כיצד לחבר את חיישן מרחק הטיסה tinyLiDAR למודול WiFi בעלות נמוכה ולאחר מכן להראות כדי לשלוח נתונים הלוך ושוב ברחבי הרשת. בסוף ההוראה הזו, תהיה לך שלט רחוק של דלת המוסך הפועלת משלך עם צג בזמן אמת כדי לבדוק אם הדלת פתוחה או סגורה.

מבחינה טכנית, כפי שמוצג בתרשים הבלוקים לעיל, פרויקט זה מיישם שרת אינטרנט של מיקרופייתון הפועל על מודול ESP32 WiFi באמצעות פרוטוקול התקשורת 'שקעים' כדי להעביר נתונים הלוך ושוב מכל דפדפן אינטרנט נייד. נוסף לכך, יש לנו את חיישן מרחק הטיסה tinyLiDAR שלוקח מדידות לפי דרישה, כך שתוכל לבדוק אם דלת המוסך נשארת פתוחה.

שלב 2: נסה את זה - לא באמת, נסה את זה עכשיו

כל זה תחום חדש יחסית בתחום האלקטרוניקה, כך שיידרשו ניסויים רבים בכדי לגרום לדברים לעבוד כמו שצריך. התקווה שלנו היא שתוכל לבנות על בסיס קוד זה ולעשות עוד פרויקטים מעניינים של IoT משלך.

כל הקוד המשמש במאמר זה עבד היטב בזמן כתיבת שורות אלה. עם זאת, ככל ששיעור החדשנות במרחב ה- IoT גדל, ייתכן שהדברים השתנו עד שתקרא את זה. בכל מקרה, טיפול בבעיות והתאמתן לשימושך האישי לפחות יכניס את הראש לחלל החדש והמרתק הזה ותתחיל לחשוב כמו מהנדס IoT!

מוּכָן? נתחיל בצעד הראשון של הקמת סביבת פיתוח יציבה משלך.

שלב 3: Micropython ו- ESP32

מודולי ה- WiFi ESP32 נוצרו על ידי Espressif והם השתפרו מאוד מאז הדור הראשון שלהם ESP8266 מודולים מלפני כמה שנים בלבד. לגרסאות החדשות האלה יש הרבה יותר זיכרון, מעבד חזק יותר ותכונות יותר מהמודולים המקוריים והן עדיין בעלות נמוכה. התרשים לעיל נותן לך תחושה של כמה הם הצליחו לארוז לשבב ESP32 הקטן הזה. ה- ESP32 IC עצמו הוא מיקרו -בקר ליבה כפולה עם רדיו WiFi 802.11b/g/n וגם רדיו Bluetooth 4.2 משולב. המודולים המבוססים על ESP32 יוסיפו בדרך כלל אנטנה, זיכרון FLASH נוסף ווסורי כוח.

שים לב שכאשר אנו אומרים מודול ESP32 במדריך זה, אנו מתייחסים ללוחות Pycom Wipy3.0 המבוססים על שבב/מודול ESP32. מניסיוננו, לוחות Pycom נראים באיכות בנייה גבוהה יותר מאשר המודולים הטיפוסיים ESP32 בעלות נמוכה הזמינים. כאשר מפתחים, זה תמיד מועיל לצמצם כמה שיותר משתנים ולכן הלכנו על לוחות Pycom במקום עלות גנרית בעלות נמוכה.

עבור יישומי OEM, קידוד ESP32 מתבצע בדרך כלל בשפת C אך למרבה המזל ישנן גם הרבה אפשרויות לבחירה, כך שלא תצטרך לרדת לרמה נמוכה זו אם אינך רוצה בכך. בחרנו להשתמש במיקרופיתון עבור כל הקידוד שלנו במדריך זה.

מיקרופייתון כפי שחשבת היא קבוצת משנה של שפת התכנות המלאה של פייתון שמניעה כמה מנועי חיפוש ואתרים פחות מוכרים כמו גוגל, יוטיוב ואינסטגרם;)

Micropython התחיל כפרויקט קיקסטארטר במקור עבור מעבד STM32 אך הפך להיות פופולרי מאוד עבור הרבה בקרי מיקרו שונים כעת. אנו משתמשים כאן ביציאת המיקרופייתון הרשמית האחרונה של Pycom ESP32.

שלב 4: הדרך המהירה יותר

לקוד המיקרופייתון יש ממשק ממשק קדמי פשוט שנקרא REPL שמייצג "קריאה - הערכה - הדפסת לולאה". REPL של ESP32 פועל בדרך כלל ב- 115.2Kbaud מאז הגישה אליו דרך היציאה הטורית. התמונה למעלה מציגה את הנחיית REPL זו המסומנת על ידי שלושת החצים שלה הממתינים לפקודות ישירות. זוהי דרך קלה לנסות את הפקודות הפשוטות שלנו ורוב המקודדים משתמשים בה לפיתוח התוכנה שלהם אך גילינו שזו דרך איטית עד כאב. מכאן שהחלטנו לעשות זאת בדרך אחרת להנחיה זו …

מכיוון שלמודולי ESP32 יש קישוריות WiFi מהירה, עלינו רק לגשת למודול באמצעות WiFi באמצעות שרת FTP שכבר מוטמע בתוך קוד המיקרופייתון הסטנדרטי. לאחר מכן זה יאפשר לנו להשתמש בלקוחות FTP כמו FileZilla פשוט לגרור ולשחרר את הקוד שלנו ל- ESP32.

אז לשם כך עלינו להעלות תחילה את מודול ESP32 לרשת ה- WiFi שלך. מודולי Wipy3.0 מפעילים נקודת גישה קטנה כברירת מחדל בעת ההפעלה, כך שתוכל להתחבר אליהם ישירות ממחשב נייד בכתובת 192.168.4.1. בדוק פרטים נוספים כאן אם אתה אוהב שיטה זו.

אנו עובדים על מחשבים שולחניים במעבדה שלנו ולכן רצינו שמודולי ESP32 יתחברו לרשת שלנו במקום זאת. לשם כך, עלינו רק לתת למודול כתובת IP סטטית ופרטי הסיסמה שלנו כדי להיכנס לרשת ה- WiFi שלנו.

שלב 5: הורד עכשיו

הורד את קוד היישום כעת ופרק את הקבצים לתיקייה זמנית במחשב שלך. לאחר מכן התחל לערוך קבצי סקריפט mywifi.txt ו- boot.py עם אישורי רשת WiFi משלך.

Btw - עורך הטקסט האהוב עלינו הוא עדיין SublimeText. ניתן להוריד אותו כאן.

עליך להוריד כעת את תוכנת מסוף TeraTerm ואת תוכנת FTP של FileZilla אם אין לך אותן כבר במחשב שלך.

יהיה עליך להתקין את FileZilla כפי שמוצג בתמונות למעלה. כמו כן, במנהל האתר עליך "להוסיף אתר חדש" לכניסה ל- ESP32 באמצעות כתובת ה- IP הסטטית שבחרת כפי שמוצג למעלה. המשתמש הוא "מיקרו" והסיסמה היא "פייתון". חשוב להשתמש ב- FTP פסיבי ולהגביל אותו לחיבורים בודדים בלבד. מצאנו שהגבלת מהירות ההעלאה עזרה גם במניעת השהיית העלאה. למרות שלא מוצג בתמונות, זה יהיה מועיל לשייך את התוכנית SublimeText לסוגי הקבצים כך שתוכל לערוך את הקוד על ידי לחיצה כפולה בצד שמאל של מסך ה- FTP. לשם כך, עבור אל תפריט ההגדרות ובחיבורי עריכת קבצים/סוגי קבצים הזן את המיקום של קובץ ה- exe SublimeText שלך עבור כל עמותה. למשל שלנו היה:

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 Build Build 3065 x64 / sublime_text.exe "css" C: / Sublime Text Build 3065 x64 / sublime_text.exe"

העתק את קבצי היישומים שחולצו להוראה זו לתיקייה חדשה בשם "FTP" במחשב שלך כפי שעשינו. יהיה קל יותר לגרור מכאן אל תוך FileZilla מאוחר יותר.

בדרך כלל כדאי להריץ את הקושחה העדכנית ביותר ב- ESP32. שדרוג מודולי Pycom לשימוש במיקרופייתון העדכני ביותר הוא פשוט מאוד וניתן לבצע אותו תוך כ -3 דקות בעזרת כלי עדכון הקושחה שלהם.

רק הקפד להגדיר את יציאת ה- COM עבור ה- USB שלך לדונגל סידורי ולבטל את מצב המהירות הגבוהה כפי שמוצג בתמונה "תקשורת" למעלה. שלנו הייתה יציאת COM 2. שים לב שכדי להכניס את מודולי ESP32 למצב שדרוג זה, יהיה עליך ללחוץ על כפתור ה- GPIO0/Boot (בפין P2) תוך לחיצה ושחרור על כפתור האיפוס.

שלב 6: זמן חומרה

כעת יהיה זמן טוב לחבר את החומרה על לוח לחם כפי שמוצג בתרשים הסכימטי הציורי לעיל.

לאחר שהכל הושלם. הפעל את תוכנת הטרמינל עם יציאת ה- COM המתאימה עבור ה- dongle USB ל- Serial, הגדר אותה ל- 115.2Kbaud.

בעת ההפעלה, המודול אמור להציג את שורת ה- REPL המוכרת שנותנת שלושה חיצים ">>>".

כעת עבור אל קובץ mywifi.txt הערוך שלך והעתק את כל התוכן (CTRL+C). לאחר מכן עבור למסך מסוף REPL ולחץ על CTRL+E כדי להיכנס למצב גזור והדבק. לאחר מכן לחץ לחיצה ימנית על מנת להדביק את התוכן במסך REPL ולאחר מכן לחץ על מקשי CTRL+D כדי לבצע את מה שהדבקת.

זה צריך להתחיל לספור לאחור מיד כדי לומר שהוא מנסה להתחבר לרשת ה- WiFi שלך. צילום המסך למעלה מציג הודעת חיבור מוצלחת.

לאחר החיבור, תוכל להשתמש ב- FileZilla כדי להתחבר לשרת FTP במודולים בכתובת ה- IP הסטטית שבחרת כבר בקבצי mywifi.txt ו- boot.py שלך.

שלב 7: עדיין איתנו?

אם הסתדרת עד כה אז טוב לך! העבודה הקשה הסתיימה:) עכשיו זה יהיה הפלגה חלקה - רק חבורה של חיתוך והדבקה ואתה תתחיל לפעול כך שתוכל לעלות אותה במוסך שלך.

כדי לערוך כל אחד מהקודים, תוכל ללחוץ פעמיים בצד שמאל של חלון ה- FTP ב- FileZilla והוא יפעיל את SublimeText. שמור את השינויים ולאחר מכן גרור אותם לצד ימין שהוא חלון ESP32.

לעת עתה, פשוט גרור את הקבצים מהצד השמאלי לצד הימני של FileZilla כדי להעלות כל קובץ בנפרד למודול ESP32. זה לוקח רק כמה שניות קצרות במקום דקות כמו שיטת REPL הרגילה. שים לב שכל הקבצים צריכים להיות מתחת לספריית השורש שנקראת "פלאש" בתוך לוח Pycom. תוכל ליצור סימניה ב- FileZilla כדי שיהיה קל יותר לחזור לכאן לפעם הבאה.

אם אי פעם תתקל בבעיה שבה FileZilla נתקע ופסק זמן להעלאה, תבחין בקובץ בצד ESP32 הכולל 0 בתים. ניסיון לכתוב עליו יכול לשגע אותך מכיוון שהוא אף פעם לא מסתיים, לא משנה מה אתה מנסה! זה מצב מוזר מאוד ומתרחש לעתים קרובות מאוד. הפתרון הטוב ביותר לכך הוא מחיקת קובץ 0 בתים ומחזור ההפעלה של המודול. לאחר מכן קבל עותק טרי של קובץ המקור להעלאה שוב למודול ESP32. שים לב שהעתק טרי הוא המפתח כאן. איכשהו קובץ המקור פשוט לא יעלה כראוי אם הוא תלוי כך אפילו פעם אחת.

מצאנו שזה עוזר לגרור כל קובץ בנפרד למודול ESP32 החל מ- boot.py. הקובץ הראשון הזה אחראי להעלאת המודול שלך לרשת, כך שלא תצטרך לבצע את הגזירה וההדבקה ב- REPL יותר. עם זאת, תוכל לתפוס את תיקיית www ולגרור אותה בזריקה אחת. זה תמיד עבד עבורנו בהתפתחות שלנו. כל הקבצים האלה מאוחסנים באחסון הפלאש הלא-נדיף המובנה במודול ESP32 כך שהם יהיו שם לאחר הסרת החשמל. פשוט fyi - main.py יבוצע לאחר boot.py בכל פעם שהמודול מופעל.

שלב 8: טיפים לפריצה

תסתכל על כל הקוד ונסה לגוגל אחר מילות מפתח שאתה לא מזהה. ברגע שהכל פועל אתה יכול לנסות לשנות מה שבא לך לראות מה הוא עושה.

אם משהו משתבש, תוכל תמיד לנקות את הקוד ו/או להבהב מחדש את המודול תוך כ -3 דקות כמו שכבר עשית קודם.

כדי לעצב מחדש את ההבזק ולנקות את כל הקוד שלך בזריקה אחת, תוכל להקליד את הדברים הבאים ב- REPL:

ייבוא מערכת הפעלה

os.mkfs ('/flash')

לאחר מכן בצע מחזור הפעלה או לחץ על כפתור האיפוס בלוח Wipy.

שים לב שישנה גם דרך נוספת לעקוף את boot.py & main.py אם העניינים משתפים אותך. פשוט חבר זמנית את פין P12 לפין הפלט 3.3V ולחץ על כפתור האיפוס כפי שמוצג למעלה. הוא יעקוף את כל הקוד שלך וייכנס פעם אחת ל- REPL, כך שתוכל להבין את הדברים מבלי למחוק את כל הקוד שלך מהבזק.

לאחר שתסיים להעלות את כל הקבצים, פשוט לחץ על כפתור האיפוס במודול ESP32 כדי לאתחל אותו.

תוכלו לראות את הספירה לאחור המוכרת במסך מסוף REPL כשהיא נכנסת שוב לרשת ה- WiFi שלכם. ההבדל הוא שקוד זה פועל כעת מהקובץ boot.py הפעם.

שלב 9: דפי אינטרנט

שרת המיקרו צריך להיות מופעל כעת ב- ESP32 אז נסה אותו באמצעות דפדפן שולחן העבודה שלך או המכשיר הנייד שלך.

פשוט עבור לכתובת ה- IP הסטטית שלך ותראה מסך דומה לזה שלמעלה.

ישנם שני דפי אינטרנט המוגשים מתוך שרת המיקרו שלנו הפועל ב- ESP32.

הראשון הוא דף ברירת המחדל של index.html שנותן לך כפתור פשוט לפתוח/לסגור כדי לדמות את סוג הקליקים של פותחן דלת המוסך שיש לך. כאשר תלחץ עליו בדפדפן האינטרנט שלך, תראה סמל גלגל שיניים כחול גדול שמופיע. זוהי אישור לכך שחיבור WebSocket נוצר בהצלחה וקיבלת מהשרת שפקודת "הקש" התקבלה כראוי. אתה צריך גם לראות נורת LED ירוקה בוהקת בלוח Pycom כאשר אתה לוחץ על לחצן זה. חיבור הרשתות מעביר את מצבי הכפתור על ידי שליחת הודעות טקסט פשוטות של "לחיצה" כאשר אתה לוחץ עליו ו"לחוץ "כאשר אתה משחרר אותו. לצורך אישור, שרת המיקרוגל שולח בחזרה את הטקסט הזה אך מוסיף לו "_OK" כדי לומר שהוא קיבל אותו כראוי.

לאחר שחיברת את מסופי ממסר מצב מוצק (SSR) לבודד דלת המוסך שלך (עיין בתרשים הסכימטי הציורי), לחיצה על הכפתור תפתח/תסגור גם את הדלת פיזית.

תן לזה כמה שניות ונסה שוב אם אינך רואה את סמל גלגל השיניים הכחול שמופיע מכיוון שהוא יכול לאתחל או משהו. שים לב שקע האינטרנט ייסגר אוטומטית תוך כ -20 שניות אם אינך משתמש בו כדי למנוע נעילה. שים לב גם כי שקעי הרשת מכוונים לחיבור, כך שעליך לעצור את שקע הרשת כדי לשנות דפים, אחרת לא תוכל להתחבר שוב עד שתלחץ על האיפוס במודול ESP32. לקוד לדוגמה שלנו, יש לנו כמה דרכים. של עצירת שקע האינטרנט: הקש על טקסט הסטטוס, נקודות מסתובבות או ההיפר -קישור כדי לעבור לדף הבא.

דף האינטרנט השני מיועד לקריאת מדידות מרחק מתוך חיישן מרחק הטיסה tinyLiDAR. פשוט לחץ פעם אחת על הכפתור והוא יתחיל להזרים את קריאות המרחק למכשיר הנייד שלך למשך כ -20 שניות. כאשר אתה לוחץ למטה, הוא ידליק נורית LED אדומה בלוח Pycom, כך שתוכל לדעת שהוא מקבל את פקודת לחיצת הכפתור מדף זה.

שני הדפים נותנים אינדיקציה לכך שהדלת פתוחה או סגורה על ידי מרחק קריאה מ- tinyLiDAR. יש להגדיר את משתנה doorThreshold בשני קבצי ה- html בחלק הסקריפט כפי שמוצג כאן:

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

// **** התאם לפי הצורך **** var doorThreshold = 100; // מרחק בס מ var ws_timeout = 20000; // זמן מקסימלי ב- ms כדי לאפשר פתיחה/סגירה של הדלת כברירת מחדל הוא 20 שניות // -------------------------- // --- -----------------------

יהיה עליך לערוך את סף זה עבור התקנת המוסך שלך כך שיוכל לזהות מתי דלת המוסך מגולגלת ולכן פתוחה או מתגלגלת ולכן סגורה. לאחר שביצעת את עריכות הסף שלך בשני קבצי ה- HTML, העלה שוב קבצי HTML אלה והפעל אותם מחדש כדי לוודא שהכל עדיין תקין.

אם הכל טוב, כעת תוכל להמשיך ולהעלות את הלוח הפוך במוסך שלך כפי שמוצג בתמונה למעלה. חבר את סיכות 3 ו -4 של ה- SSR גם לפתיחת דלת המוסך שלך. הקוטביות אינה חשובה מכיוון שאנו משתמשים בגרסת MOSFET של ה- SSR - היא רק צריכה לקצר את אנשי הקשר כדי לדמות לחיצת כפתור על יחידת הבסיס של דלת המוסך שלך.

שלב 10: וזהו

מזל טוב! פתיחת דלת המוסך שלך כעת קלה כמו הקשה על הטלפון שלך ותוכל לבדוק אם היא נשארה פתוחה או לא על ידי ביצוע מדידות בזמן אמת עם tinyLiDAR:)

כעת תוכל גם להשתמש ב- ESP32 עם שקעי רשת באמצעות WiFi כמעט לכל דבר שתרצה. קרא עוד על "שקעי רשת" אם אינך מכיר אותם - הם באמת די מהירים וקלים לשימוש.

הטמעת tinyLiDAR עם ESP32 הייתה קלה גם כן למרות שהחיישן תוכנן במקור להפעלה על UNO Arduino. יש לנו גרסת בטא משוכללת יותר של ממשק ה- GUI של מסוף המריץ את רוב פקודות tinyLiDAR במיקרופייתון ב- ESP32 - ראה תמונה למעלה. הוא זמין בקטע ההורדות שלנו יחד עם מדריך השופטים וכו '.

עיין בכל הקוד שלנו כדי להבין כיצד הכל מתאחד ונסה לשנות דברים כך שתוכל לבנות עליו לעשות מה שאתה רוצה.

אנא זכור כי לא היה כאן אזכור לאבטחה. אבטחה היא תחום עצום ב- IoT ויש להתייחס אליה ברצינות. אם אתה רוצה להשתמש בפרויקט זה במוסך שלך, עליך לשמור על סיסמאות רשת ה- WiFi שלך חזקות ומאובטחות. יש הרבה מידע באינטרנט אודות אבטחה אז הקפד לקרוא על העדכונים האחרונים ולהישאר מעודכן.

תודה שקראתם ופריצה שמחה! לחיים.