ESP8266 - Plotter Web
Este tutorial ensina como criar um plotter baseado na web, parecido com o Serial Plotter encontrado na Arduino IDE. Essa configuração permite monitorar com conveniência dados em tempo real de um ESP8266 usando um navegador no seu celular ou PC. Ele vai mostrar os dados em formato de gráfico, semelhante ao que você observa no Serial Plotter da Arduino IDE.
Hardware Necessário
Or you can buy the following kits:
| 1 | × | DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays) |
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Como o Plotter Web Funciona
- O código do ESP8266 cria um servidor web e um servidor WebSocket.
- Quando um usuário acessa a página web hospedada na placa ESP8266 por um navegador, o servidor web do ESP8266 devolve o conteúdo web (HTML, CSS, JavaScript) ao navegador.
- O código JavaScript executado no navegador desenha um gráfico parecido com o Serial Plotter.
- Ao clicar no botão connect da página web, o código JavaScript estabelece uma conexão WebSocket com o servidor WebSocket que roda na placa ESP8266.
- O ESP8266 envia dados pela conexão WebSocket ao navegador em um formato semelhante ao usado pelo Serial Plotter (detalhes na próxima seção).
- O código JavaScript no navegador recebe os dados e os plota no gráfico.
O formato de dados que o ESP8266 envia ao plotter web
Para plotar várias variáveis, precisamos separar as variáveis umas das outras pelo caractere “\t” ou " ". O último valor DEVE ser terminado pelos caracteres “\r\n”.
Em detalhe:
- A primeira variável
plotter.broadcastTXT(line_1);
- As variáveis do meio
plotter.broadcastTXT("\t"); // a tab '\t' or space ' ' character is printed between the two values.
plotter.broadcastTXT(line_2);
plotter.broadcastTXT("\t"); // a tab '\t' or space ' ' character is printed between the two values.
plotter.broadcastTXT(line_3);
- A última variável
plotter.broadcastTXT("\t"); // a tab '\t' or space ' ' character is printed between the two values.
plotter.broadcastTXT(line_4);
plotter.broadcastTXT("\r\n"); // the last value is terminated by a carriage return and a newline characters.
Para mais detalhes, consulte o tutorial ESP8266 - Serial Plotter
Código ESP8266 - Plotter Web
O conteúdo da página web (HTML, CSS, JavaScript) fica armazenado separadamente em um arquivo index.h. Assim, teremos dois arquivos de código na Arduino IDE:
- Um arquivo .ino que é o código do ESP8266, que cria um servidor web e um servidor WebSocket
- Um arquivo .h, que contém o conteúdo da página web.
Passos Rápidos
Para começar com o ESP8266 na Arduino IDE, siga estes passos:
- Veja o tutorial como configurar o ambiente para o ESP8266 na Arduino IDE se esta for a sua primeira vez usando o ESP8266.
- Conecte a placa ESP8266 ao seu computador usando um cabo USB.
- Abra a Arduino IDE no seu computador.
- Escolha a placa ESP8266 correta, como (por exemplo, NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)), e a respectiva porta COM.
- Abra o Library Manager clicando no ícone Library Manager na barra de navegação à esquerda da Arduino IDE.
- Pesquise “WebSockets” e encontre o WebSockets criado por Markus Sattler.
- Clique no botão Install para instalar a biblioteca WebSockets.
- Na Arduino IDE, crie um novo sketch e dê um nome a ele, por exemplo, newbiely.com.ino
- Copie o código abaixo e abra-o com a Arduino IDE
/*
* Este código de ESP8266 NodeMCU foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de ESP8266 NodeMCU é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/esp8266/esp8266-web-plotter
*/
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include "index.h" // contains HTML, JavaScript and CSS
const char* ssid = "YOUR_WIFI_SSID"; // CHANGE IT TO MATCH YOUR OWN NETWORK CREDENTIALS
const char* password = "YOUR_WIFI_PASSWORD"; // CHANGE IT TO MATCH YOUR OWN NETWORK CREDENTIALS
ESP8266WebServer server(80); // Web server on port 80
WebSocketsServer plotter = WebSocketsServer(81); // WebSocket server on port 81
int last_update = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
delay(500);
// Connect to Wi-Fi
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(1000);
Serial.println("Connecting to WiFi...");
}
Serial.println("Connected to WiFi");
// Initialize WebSocket server
plotter.begin();
// Serve a basic HTML page with JavaScript to create the WebSocket connection
server.on("/", HTTP_GET, []() {
Serial.println("Web Server: received a web page request");
String html = HTML_CONTENT; // Use the HTML content from the index.h file
server.send(200, "text/html", html);
});
server.begin();
Serial.print("ESP8266 Web Server's IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
void loop() {
// Handle client requests
server.handleClient();
// Handle WebSocket events
plotter.loop();
if (millis() - last_update > 500) {
last_update = millis();
String line_1 = String(random(0, 100));
String line_2 = String(random(0, 100));
String line_3 = String(random(0, 100));
String line_4 = String(random(0, 100));
// TO SERIAL PLOTTER
Serial.print(line_1);
Serial.print("\t"); // A tab character ('\t') or a space (' ') is printed between the two values.
Serial.print(line_2);
Serial.print("\t"); // A tab character ('\t') or a space (' ') is printed between the two values.
Serial.print(line_3);
Serial.print("\t"); // A tab character ('\t') or a space (' ') is printed between the two values.
Serial.println(line_4); // The last value is terminated by a carriage return ('\r') and a newline ('\n') character.
// TO WEB PLOTTER
plotter.broadcastTXT(line_1);
plotter.broadcastTXT("\t"); // A tab character ('\t') or a space (' ') is printed between the two values.
plotter.broadcastTXT(line_2);
plotter.broadcastTXT("\t"); // A tab character ('\t') or a space (' ') is printed between the two values.
plotter.broadcastTXT(line_3);
plotter.broadcastTXT("\t"); // A tab character ('\t') or a space (' ') is printed between the two values.
plotter.broadcastTXT(line_4);
plotter.broadcastTXT("\r\n"); // The last value is terminated by a carriage return ('\r') and a newline ('\n') character.
}
}
- Modifique as informações de WiFi (SSID e senha) no código para corresponder às credenciais da sua própria rede.
- Crie o arquivo index.h na Arduino IDE da seguinte forma:
- Clique no botão logo abaixo do ícone do Serial Monitor e escolha New Tab, ou use as teclas Ctrl+Shift+N.
- Dê ao arquivo o nome index.h e clique no botão OK
- Copie o código abaixo e cole no index.h.
- Agora você tem o código em dois arquivos: newbiely.com.ino e index.h
- Clique no botão Upload da Arduino IDE para fazer upload do código para o ESP8266.
- Abra o Serial Monitor
- Confira o resultado no Serial Monitor.
- Anote o endereço IP exibido e digite esse endereço na barra de endereços de um navegador no seu celular ou PC.
- Você verá a página web como abaixo:
- Clique no botão CONNECT para conectar a página web ao ESP8266 via WebSocket.
- Você verá o plotter plotar os dados como na imagem abaixo.
- Você pode abrir o Serial Plotter na Arduino IDE para comparar com o Plotter Web no navegador.
- Se você modificar o conteúdo HTML no index.h e não mexer em nada no arquivo newbiely.com.ino, quando você compilar e fizer upload do código para o ESP8266, a Arduino IDE não vai atualizar o conteúdo HTML.
- Para fazer a Arduino IDE atualizar o conteúdo HTML nesse caso, faça uma alteração no arquivo newbiely.com.ino (por exemplo, adicionar uma linha vazia, adicionar um comentário....)
/*
* Este código de ESP8266 NodeMCU foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de ESP8266 NodeMCU é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/esp8266/esp8266-web-plotter
*/
const char *HTML_CONTENT = R"=====(
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>ESP8266 - Web Plotter</title>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.7">
<style>
body {text-align: center; height: 750px; }
h1 {font-weight: bold; font-size: 20pt; padding-bottom: 5px; color: navy; }
h2 {font-weight: bold; font-size: 15pt; padding-bottom: 5px; }
button {font-weight: bold; font-size: 15pt; }
#footer {width: 100%; margin: 0px; padding: 0px 0px 10px 0px; bottom: 0px; }
.sub-footer {margin: 0 auto; position: relative; width:400px; }
.sub-footer a {position: absolute; font-size: 10pt; top: 3px; }
</style>
<script>
var COLOR_BACKGROUND = "#FFFFFF";
var COLOR_TEXT = "#000000";
var COLOR_BOUND = "#000000";
var COLOR_GRIDLINE = "#F0F0F0";
var COLOR_LINE = ["#0000FF", "#FF0000", "#009900", "#FF9900", "#CC00CC", "#666666", "#00CCFF", "#000000"];
var LEGEND_WIDTH = 10;
var X_TITLE_HEIGHT = 40;
var Y_TITLE_WIDTH = 40;
var X_VALUE_HEIGHT = 40;
var Y_VALUE_WIDTH = 50;
var PLOTTER_PADDING_TOP = 30;
var PLOTTER_PADDING_RIGHT = 30;
var X_GRIDLINE_NUM = 5;
var Y_GRIDLINE_NUM = 4;
var WSP_WIDTH = 400;
var WSP_HEIGHT = 200;
var MAX_SAMPLE = 50; // in sample
var X_MIN = 0;
var X_MAX = MAX_SAMPLE;
var Y_MIN = -5;
var Y_MAX = 5;
var X_TITLE = "X";
var Y_TITLE = "Y";
var plotter_width;
var plotter_height;
var plotter_pivot_x;
var plotter_pivot_y;
var sample_count = 0;
var buffer = "";
var data = [];
var webSocket;
var canvas;
var ctx;
function plotter_init(){
canvas = document.getElementById("graph");
canvas.style.backgroundColor = COLOR_BACKGROUND;
ctx = canvas.getContext("2d");
canvas_resize();
setInterval(update_plotter, 1000 / 60);
}
function plotter_to_esp8266(){
if(webSocket == null){
webSocket = new WebSocket("ws://" + window.location.host + ":81");
document.getElementById("ws_state").innerHTML = "CONNECTING";
webSocket.onopen = ws_onopen;
webSocket.onclose = ws_onclose;
webSocket.onmessage = ws_onmessage;
webSocket.binaryType = "arraybuffer";
}
else
webSocket.close();
}
function ws_onopen(){
document.getElementById("ws_state").innerHTML = "<span style='color: blue'>CONNECTED</span>";
document.getElementById("btn_connect").innerHTML = "Disconnect";
}
function ws_onclose(){
document.getElementById("ws_state").innerHTML = "<span style='color: gray'>CLOSED</span>";
document.getElementById("btn_connect").innerHTML = "Connect";
webSocket.onopen = null;
webSocket.onclose = null;
webSocket.onmessage = null;
webSocket = null;
}
function ws_onmessage(e_msg){
e_msg = e_msg || window.event; // MessageEvent
console.log(e_msg.data);
buffer += e_msg.data;
buffer = buffer.replace(/\r\n/g, "\n");
buffer = buffer.replace(/\r/g, "\n");
while(buffer.indexOf("\n") == 0)
buffer = buffer.substr(1);
if(buffer.indexOf("\n") <= 0)
return;
var pos = buffer.lastIndexOf("\n");
var str = buffer.substr(0, pos);
var new_sample_arr = str.split("\n");
buffer = buffer.substr(pos + 1);
for(var si = 0; si < new_sample_arr.length; si++) {
var str = new_sample_arr[si];
var arr = [];
if(str.indexOf("\t") > 0)
arr = str.split("\t");
else
arr = str.split(" ");
for(var i = 0; i < arr.length; i++){
var value = parseFloat(arr[i]);
if(isNaN(value))
continue;
if(i >= data.length) {
var new_line = [value];
data.push(new_line); // new line
}
else
data[i].push(value);
}
sample_count++;
}
for(var line = 0; line < data.length; line++){
while(data[line].length > MAX_SAMPLE)
data[line].splice(0, 1);
}
auto_scale();
}
function map(x, in_min, in_max, out_min, out_max){
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min;
}
function get_random_color(){
var letters = '0123456789ABCDEF';
var _color = '#';
for (var i = 0; i < 6; i++)
_color += letters[Math.floor(Math.random() * 16)];
return _color;
}
function update_plotter(){
if(sample_count <= MAX_SAMPLE)
X_MAX = sample_count;
else
X_MAX = 50;
ctx.clearRect(0, 0, WSP_WIDTH, WSP_HEIGHT);
ctx.save();
ctx.translate(plotter_pivot_x, plotter_pivot_y);
ctx.font = "bold 20px Arial";
ctx.textBaseline = "middle";
ctx.textAlign = "center";
ctx.fillStyle = COLOR_TEXT;
// draw X axis title
if(X_TITLE != "")
ctx.fillText(X_TITLE, plotter_width / 2, X_VALUE_HEIGHT + X_TITLE_HEIGHT / 2);
// draw Y axis title
if(Y_TITLE != ""){
ctx.rotate(-90 * Math.PI / 180);
ctx.fillText(Y_TITLE, plotter_height / 2, -Y_VALUE_WIDTH - Y_TITLE_WIDTH / 2);
ctx.rotate(90 * Math.PI / 180);
}
ctx.font = "16px Arial";
ctx.textAlign = "right";
ctx.strokeStyle = COLOR_BOUND;
for(var i = 0; i <= Y_GRIDLINE_NUM; i++){
var y_gridline_px = -map(i, 0, Y_GRIDLINE_NUM, 0, plotter_height);
y_gridline_px = Math.round(y_gridline_px) + 0.5;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0, y_gridline_px);
ctx.lineTo(plotter_width, y_gridline_px);
ctx.stroke();
ctx.strokeStyle = COLOR_BOUND;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(-7 , y_gridline_px);
ctx.lineTo(4, y_gridline_px);
ctx.stroke();
var y_gridline_value = map(i, 0, Y_GRIDLINE_NUM, Y_MIN, Y_MAX);
y_gridline_value = y_gridline_value.toFixed(1);
ctx.fillText(y_gridline_value + "", -15, y_gridline_px);
ctx.strokeStyle = COLOR_GRIDLINE;
}
ctx.strokeStyle = COLOR_BOUND;
ctx.textAlign = "center";
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0.5, y_gridline_px - 7);
ctx.lineTo(0.5, y_gridline_px + 4);
ctx.stroke();
for(var i = 0; i <= X_GRIDLINE_NUM; i++){
var x_gridline_px = map(i, 0, X_GRIDLINE_NUM, 0, plotter_width);
x_gridline_px = Math.round(x_gridline_px) + 0.5;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x_gridline_px, 0);
ctx.lineTo(x_gridline_px, -plotter_height);
ctx.stroke();
ctx.strokeStyle = COLOR_BOUND;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x_gridline_px, 7);
ctx.lineTo(x_gridline_px, -4);
ctx.stroke();
var x_gridline_value;
if(sample_count <= MAX_SAMPLE)
x_gridline_value = map(i, 0, X_GRIDLINE_NUM, X_MIN, X_MAX);
else
x_gridline_value = map(i, 0, X_GRIDLINE_NUM, sample_count - MAX_SAMPLE, sample_count);;
ctx.fillText(x_gridline_value.toString(), x_gridline_px, X_VALUE_HEIGHT / 2 + 5);
ctx.strokeStyle = COLOR_GRIDLINE;
}
var line_num = data.length;
for(var line = 0; line < line_num; line++){
// draw graph
var sample_num = data[line].length;
if(sample_num >= 2){
var y_value = data[line][0];
var x_px = 0;
var y_px = -map(y_value, Y_MIN, Y_MAX, 0, plotter_height);
if(line == COLOR_LINE.length)
COLOR_LINE.push(get_random_color());
ctx.strokeStyle = COLOR_LINE[line];
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x_px, y_px);
for(var i = 0; i < sample_num; i++){
y_value = data[line][i];
x_px = map(i, X_MIN, X_MAX -1, 0, plotter_width);
y_px = -map(y_value, Y_MIN, Y_MAX, 0, plotter_height);
ctx.lineTo(x_px, y_px);
}
ctx.stroke();
}
// draw legend
var x = plotter_width - (line_num - line) * LEGEND_WIDTH - (line_num - line - 1) * LEGEND_WIDTH / 2;
var y = -plotter_height - PLOTTER_PADDING_TOP / 2 - LEGEND_WIDTH / 2;
ctx.fillStyle = COLOR_LINE[line];
ctx.beginPath();
ctx.rect(x, y, LEGEND_WIDTH, LEGEND_WIDTH);
ctx.fill();
}
ctx.restore();
}
function canvas_resize(){
canvas.width = 0; // to avoid wrong screen size
canvas.height = 0;
document.getElementById('footer').style.position = "fixed";
var width = window.innerWidth - 20;
var height = window.innerHeight - 20;
WSP_WIDTH = width;
WSP_HEIGHT = height - document.getElementById('header').offsetHeight - document.getElementById('footer').offsetHeight;
canvas.width = WSP_WIDTH;
canvas.height = WSP_HEIGHT;
ctx.font = "16px Arial";
var y_min_text_size = ctx.measureText(Y_MIN.toFixed(1) + "").width;
var y_max_text_size = ctx.measureText(Y_MAX.toFixed(1) + "").width;
Y_VALUE_WIDTH = Math.round(Math.max(y_min_text_size, y_max_text_size)) + 15;
plotter_width = WSP_WIDTH - Y_VALUE_WIDTH - PLOTTER_PADDING_RIGHT;
plotter_height = WSP_HEIGHT - X_VALUE_HEIGHT - PLOTTER_PADDING_TOP;
plotter_pivot_x = Y_VALUE_WIDTH;
plotter_pivot_y = WSP_HEIGHT - X_VALUE_HEIGHT;
if(X_TITLE != "") {
plotter_height -= X_TITLE_HEIGHT;
plotter_pivot_y -= X_TITLE_HEIGHT;
}
if(Y_TITLE != "") {
plotter_width -= Y_TITLE_WIDTH;
plotter_pivot_x += Y_TITLE_WIDTH;
}
ctx.lineWidth = 1;
}
function auto_scale(){
if(data.length >= 1){
var max_arr = [];
var min_arr = [];
for(var i = 0; i < data.length; i++){
if(data[i].length >= 1){
var max = Math.max.apply(null, data[i]);
var min = Math.min.apply(null, data[i]);
max_arr.push(max);
min_arr.push(min);
}
}
var max = Math.max.apply(null, max_arr);
var min = Math.min.apply(null, min_arr);
var MIN_DELTA = 10.0;
if((max - min) < MIN_DELTA){
var mid = (max + min) / 2;
max = mid + MIN_DELTA / 2;
min = mid - MIN_DELTA / 2;
}
var range = max - min;
var exp;
if (range == 0.0)
exp = 0;
else
exp = Math.floor(Math.log10(range / 4));
var scale = Math.pow(10, exp);
var raw_step = (range / 4) / scale;
var step;
potential_steps =[1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 8.0, 10.0];
for (var i = 0; i < potential_steps.length; i++) {
if (potential_steps[i] < raw_step)
continue;
step = potential_steps[i] * scale;
Y_MIN = step * Math.floor(min / step);
Y_MAX = Y_MIN + step * (4);
if (Y_MAX >= max)
break;
}
var count = 5 - Math.floor((Y_MAX - max) / step);
Y_MAX = Y_MIN + step * (count - 1);
ctx.font = "16px Arial";
var y_min_text_size = ctx.measureText(Y_MIN.toFixed(1) + "").width;
var y_max_text_size = ctx.measureText(Y_MAX.toFixed(1) + "").width;
Y_VALUE_WIDTH = Math.round(Math.max(y_min_text_size, y_max_text_size)) + 15;
plotter_width = WSP_WIDTH - Y_VALUE_WIDTH - PLOTTER_PADDING_RIGHT;
plotter_pivot_x = Y_VALUE_WIDTH;
}
}
window.onload = plotter_init;
</script>
</head>
<body onresize="canvas_resize()">
<h1 id="header">ESP8266 - Web Plotter</h1>
<canvas id="graph"></canvas>
<br>
<div id="footer">
<div class="sub-footer">
<h2>WebSocket <span id="ws_state"><span style="color: gray">CLOSED</span></span></h2>
</div>
<button id="btn_connect" type="button" onclick="plotter_to_esp8266();">Connect</button>
</div>
</body>
</html>
)=====";
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Nodemcu 1.0 (ESP-12E Module)' on 'COM15')
New Line
9600 baud
Connecting to WiFi...
Connected to WiFi
ESP8266 Web Server's IP address IP address: 192.168.0.2
※ Nota:
Explicação do Código Linha por Linha
O código do ESP8266 acima contém uma explicação linha por linha. Por favor, leia os comentários no código!