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风筝
发表于: 2020-12-17 15:18:59 | 显示全部楼层

在许多物联网应用中,有些情况下需要连续监控传感器数据,而最简单的方法是通过使用ESP8266 Web服务器来提供HTML网页服务。但是这种方法的问题在于,必须以特定的时间间隔刷新Web浏览器才能获取更新的传感器数据。这不仅效率低下,而且需要很多时钟周期才能执行其他任务。该问题的解决方案称为“Asynchronous JavaScript and XML”或简称AJAX。使用AJAX技术,我们可以监视实时数据而无需刷新整个网页,这不仅节省了时间,而且还节省了宝贵的时钟周期。通过本文,您将学习如何在ESP8266上实现基于AJAX的网络服务器。


什么是AJAX?

如前所述,AJAX表示“Asynchronous JavaScript and XML”,可用于更新网页的一部分,而无需重新加载所需页面。它通过自发地请求和接收来自服务器的数据来实现。 AJAX的功能是异步更新网页内容。这意味着,仅需要更新页面上的一部分内容时,用户的网络浏览器就无需刷新整个网页。


AJAX的日常示例就是Google的建议功能,当我们在Google搜索栏中键入内容时,Google会开始建议相关的搜索字符串。在此过程中,网页不会重新加载,但是需要更改的信息会使用AJAX在后台更新。


AJAX是如何工作的?

AJAX使用两种方法的组合:XML(可扩展标记语言)和 JavaScript和HTML。


XML (Extensible Markup Language)

XML是一种标记语言。 XML主要用于接收具有特定格式的服务器数据。尽管它可以接收纯文本形式的数据。当用户访问网页并发生事件(在我们的例子中是“按下按钮”)时,JavaScript创建一个XMLHttpRequest对象,该对象随后以XML格式在网络浏览器和网络服务器之间传输信息。 XMLHttpRequest对象将对更新后的页面数据的请求发送到Web服务器,服务器处理该请求,在服务器端创建一个响应,然后将其发送回浏览器,然后浏览器使用JavaScript处理该响应并将其显示在网页上。


JavaScript和HTML

JavaScript在AJAX中执行更新过程。对更新内容的请求以XML进行格式化,以使其易于理解,然后JavaScript刷新了该内容,供用户查看更新的页面。


AJAX工作过程

AJAX-Working.png


如上图所示,对于AJAX请求,浏览器使用JavaScript将XMLHttpRequest发送到服务器。该对象包含告诉服务器正在请求什么的数据。服务器仅响应从客户端请求的数据。然后,浏览器接收数据,仅更新页面中需要更新的部分,而不是重新加载整个网页。


构建基于AJAX和ESP8266的Web服务器所需的组件

由于我们正在构建项目以演示esp8266处理AJAX的功能,因此组件要求非常少。

●    NodeMCU开发板

●    LM35温度传感器

●    LED指示灯

●    面包板

●    跳线


Ajax和ESP8266 Web服务器的电路图

基于AJAX的Web服务器的电路图如下所示。

AJAX-based-Webserver-Circuit-Diagram.png


由于电路非常简单,因此无需多解释。我们通过150欧姆限流电阻的LED连接到ESP8266的D0引脚,如您所见,我们可以使用网络服务器对其进行闪烁。接下来,我们使用LM35温度传感器,通过它我们将读取温度值并将其更新到网页。温度传感器由3.3V电源供电,由于LM35是模拟传感器,因此我们使用ESP8266板的A0引脚测量数据。


基于AJAX的Web服务器代码

在继续进行之前,让我们直接深入了解该程序,以了解NodeMCU Web服务器将如何工作。但在此之前,请确保已为ESP8266设置了Arduino IDE,如果没有设置,则可以继续下一部分,否则可以跳过此部分。


设置NodeMCU上传代码

如果您是第一次将代码上传到nodeMCU,则必须首先使用以下步骤将电路板包括到Arduino IDE中。


要将代码上传到NodeMCU,请按照以下步骤操作:


1.    打开Arduino IDE,然后转到File–>;Preferences–>Settings

Setup-NodeMCU.png


2.    在"Additional Board Manager URL"字段中输入https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json,然后单击“OK”。

Board-Manager-URL.png


3.  现在,转到“Tool”>“ Board”>“ Boards Manager”,打开“Boards Manager”窗口。在搜索框中输入ESP8266,选择最新版本的开发板,然后单击安装。

ESP8266-Latest-Version.jpg


4.  安装完成后,转到Tools ->Board并选择NodeMCU 1.0(ESP-12E模块)。现在,您可以使用Arduino IDE编程NodeMCU。


完成上述对NodeMCU的编程设置后,需要将完整的代码上传到NodeMCU。首先,在代码中包含所有必需的库。


为HTML页面创建头文件

首先,用于显示传感器值和LED控制按钮的HTML页面需要转换为头文件(.h文件),该文件将包含在我们的主代码中。这纯粹是为了方便。整个网页的HTML代码如下所示:

  1. const char webpage[] PROGMEM = R"=====(
  2. <!DOCTYPE html>
  3. <html>
  4. <style type="text/css">
  5. .button {
  6.   background-color: #4CAF50; /* Green */
  7.   border: none;
  8.   color: white;
  9.   padding: 15px 32px;
  10.   text-align: center;
  11.   text-decoration: none;
  12.   display: inline-block;
  13.   font-size: 16px;
  14. }
  15. </style>
  16. <body style="background-color: #f9e79f ">
  17. <center>
  18. <div>
  19. <h1>AJAX BASED ESP8266 WEBSERVER</h1>
  20.   <button class="button" onclick="send(1)">LED ON</button>
  21.   <button class="button" onclick="send(0)">LED OFF</button><BR>
  22. </div>
  23. <br>
  24. <div><h2>
  25.   Temp(C): <span id="adc_val">0</span><br><br>
  26.   LED State: <span id="state">NA</span>
  27. </h2>
  28. </div>
  29. <script>
  30. function send(led_sts)
  31. {
  32.   var xhttp = new XMLHttpRequest();
  33.   xhttp.onreadystatechange = function() {
  34.     if (this.readyState == 4 && this.status == 200) {
  35.       document.getElementById("state").innerHTML = this.responseText;
  36.     }
  37.   };
  38.   xhttp.open("GET", "led_set?state="+led_sts, true);
  39.   xhttp.send();
  40. }
  41. setInterval(function()
  42. {
  43.   getData();
  44. }, 2000);
  45. function getData() {
  46.   var xhttp = new XMLHttpRequest();
  47.   xhttp.onreadystatechange = function() {
  48.     if (this.readyState == 4 && this.status == 200) {
  49.       document.getElementById("adc_val").innerHTML =
  50.       this.responseText;
  51.     }
  52.   };
  53.   xhttp.open("GET", "adcread", true);
  54.   xhttp.send();
  55. }
  56. </script>
  57. </center>
  58. </body>
  59. </html>
  60. )=====";
复制代码

首先,使用记事本创建一个新文件,并将其另存为.h扩展名。将头文件命名为“ index.h”,然后复制以上代码,然后粘贴到创建的头文件中。


代码的上述部分负责设置网页的所有视觉部分。


将代码上传到NodeMCU模块

我们首先包含所有必需的头文件,这里我们包含了“ ESP8266WiFi.h”、“ WiFiClient.h”和“ ESP8266WebServer.h”头文件。

  1. #include <ESP8266WiFi.h>
  2. #include <WiFiClient.h>
  3. #include <ESP8266WebServer.h>
复制代码

然后,我们包含先前编写的头文件。不要忘记将文件保存在ESP8266 Code文件夹中。

  1. #include "index.h"
复制代码

现在,声明网络凭据-即SSID和密码。需要将NodeMCU连接到互联网。

  1. const char* ssid = "admin";
  2. const char* password = "12345678";
复制代码

然后我们用名称服务器和默认端口号80定义ESP8266WebServer对象。

  1. ESP8266WebServer server(80);
复制代码

定义了handleRoot()函数来处理HTML网页,并在请求时将整个网页发送到客户端。

  1. void handleRoot()
  2. {
  3. String s = webpage;
  4. server.send(200, "text/html", s);
  5. }
复制代码

sensor_data()函数读取温度传感器数据,并在进行必要的转换后将其发送到网页。

  1. void sensor_data()
  2. {
  3. int a = analogRead(A0);
  4. int temp= a/4.35;
  5. String sensor_value = String(temp);
  6. server.send(200, "text/plane", sensor_value);
  7. }
复制代码

在led_control函数中,接收来自网页的信息并进行比较,以控制LED状态,如下所示。

  1. void led_control()
  2. {
  3. String state = "OFF";
  4. String act_state = server.arg("state");
  5. if(act_state == "1")
  6. {
  7.   digitalWrite(LED,HIGH); //LED ON
  8.   state = "ON";
  9. }
  10. else
  11. {
  12.   digitalWrite(LED,LOW); //LED OFF
  13.   state = "OFF";
  14. }
  15. server.send(200, "text/plane", state);
  16. }
复制代码

然后,为了将NodeMCU连接到互联网,我们调用WiFi.begin()函数并传递网络SSID和密码作为其参数。使用WiFi.status()检查网络连接是否成功,连接成功后,在串口监视器上打印一条消息,显示连接设备的IP地址。

  1. WiFi.begin(ssid, password);
  2. while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  3.   {
  4.     Serial.print("Connecting...");
  5.   }
  6.   Serial.println("");
  7.   Serial.print("Connected to ");
  8.   Serial.println(ssid);
  9.   Serial.print("IP address: ");
  10.   Serial.println(WiFi.localIP());
复制代码

然后,当客户端请求索引为“ /”,“ / led_set”和“ / adcread”的URL时,为了调用诸如“ handleRoot”、“ led_control”和“ sensor_data”之类的已定义函数,定义了以下代码块。

  1.   server.on("/", handleRoot);
  2.   server.on("/led_set", led_control);
  3.   server.on("/adcread", sensor_data);
  4.   server.begin();
复制代码

测试基于AJAX和ESP8266的Web服务器

上传代码后,就该测试项目了。首先,请确保您的热点已打开。然后在接通电路之前检查连接。然后,接通电路电源。在本例中,我们使用USB为项目供电,但也可以为NodeMCU提供外部5v DC电源。


接通电源后,就该获取nodeMCU的IP地址了。这可以使用Arduino IDE的串口监视器找到。打开串口监视器,然后按一下NodeMCU的Reset按钮,NodeMCU的IP地址应打印在串口监视器上。记下IP地址并将其粘贴到Web浏览器的URL栏上。

ESP8266-Based-Web-Server.png


请注意,您的设备必须连接到与Nodemcu连接的同一网络。 在地址栏中输入IP后,您会在浏览器中得到网页。获取网页后,现在可以在此处监视传感器值,还可以从浏览器控制LED灯的状态。

AJAX-and-ESP8266-Based-Web-Server.png


以上就是本文的全部内容,如果您对本文有任何疑问,请随时在下面进行回复。

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