|
Универсальный web - сервер на Arduino
Этот сервер хранит HTML файлы и рисунки на SD - карте. Для его функционирования необходим Ethernet Shield W5100 (схема ) , который устанавливается с помощью разъемов на контроллере Arduino.
Рис.1. Arduino Ethernet Shield W5100
Arduino Ethernet Shield позволяет подключить плату Arduino к сети. Она основана на Ethernet –микросхеме Wiznet W5100. Wiznet W5100 поддерживает стеки TCP/IP and UDP в IP-сети. Он поддерживает до четырёх одновременных подключений к сокетам. Для создания скетчей (программ), которые подключают Arduino к сети при помощи данной платы, используется библиотека Ethernet. Данная плата соединяется с платой Arduino при помощи длинных штырьков, проходящих через неё. Это позволяет не изменять расположение выводов и устанавливать другие платы поверх неё. Плата Ethernet Shield имеет стандартный разём RJ-45.
Последние версии платы имеют разъём для карт типа micro-SD, которые могут использоваться для хранения файлов и работы с ними по сети. Плата совместима также с Arduino Uno и Mega (при использовании библиотеки Ethernet library). Разъем microSD доступен при помощи библиотеки SD Library. При применении этой библиотеки вывод 4 Arduino используется для сигнала SS (Slave Select).
Последние версии платы имеют улучшенный сброс, что позволяет быть уверенным в перезапуске W5100 после включения. Предыдущие версии платы были не совместимы с Arduino Mega и требовали также ручного сброса после включения путем нажатия на клавишу RESET. При подключении компьютера через адаптер FTDI-USB, Arduino и Ethernet Shield получают питание от адаптера.
Arduino осуществляет связь с W5100 и картой SD посредством шины SPI (через разъём ICSP header). Эта шина расположена на выводах 11, 12, и 13 платы Arduino UNO и выводах 50, 51, и 52 Arduino Mega. На обеих платах вывод № 10 используется для выбора W5100, а ввод № 4 - для карты SD. Эти выводы не могут быть использованы для другого ввода-вывода. На плате Mega, аппаратный вывод SS № 53 не используется для выбора ни W5100, ни карты SD, но он должен быть сконфигурирован на вывод, иначе интерфейс SPI может не работать.
Микросхема W5100 и карта SD разделяют шину SPI, поэтому одновременно они работать не могут. Если используются оба этих периферийных устройства в программе, следует использовать соответствующие им библиотеки. Если не используется ни одно из этих периферийных устройств, следует явно отключить их. Чтобы сделать это, необходимо сконфигурировать вывод платы № 4 для SD как выход и записать в него "1". Для W5100 необходимо установить на выводе № 10 также "1".
Ниже представлен текст программы универсального web-сервера
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <SD.h>
byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192,168,1,100);
char rootFileName[] = "index.htm";
EthernetServer server(80);
File myFile;
void setup() {
SD.begin(4);
Serial.begin(9600);
Serial.println("Free RAM: ");
Serial.println(FreeRam());
pinMode(10, OUTPUT); // установить SS вывод как выходящий
digitalWrite(10, HIGH); // Выключить чип w5100
// Запускаем сервер. По умолчанию шлюз выбран 192.168.1.1, маска 255.255.255.0
Ethernet.begin(mac, ip);
server.begin();
}
// Выбираем размер буфера 100 символов, где находится имя файла.
#define BUFSIZ 100
void loop()
{
char clientline[BUFSIZ];
char *filename;
int index = 0;
EthernetClient client = server.available();
if (client) {
// an http request ends with a blank line
boolean current_line_is_blank = true;
// reset the input buffer
index = 0;
while (client.connected()) {
if (client.available()) {
char c = client.read();
// Сбросить соединение, если пришел непонятный символ от клиента.
//Например, наблюдались зависания от браузера
// Safary (IPad 2), который посылал "непонятные" символы
if ( c==0x0A || c==0x0D ) goto aa;
if ( c<0x20 || c>0x7E ) break;
aa:
// Если символ от клиента правильный, записываем его в буфер
// Если идет чтение не новой строки, то продолжаем ее символы записывать в буфер.
if (c != '\n' && c != '\r') {
clientline[index] = c;
index++;
// Идем на продолжение считывать новый символ.
continue;
}
// Заканчиваем строку символом 0, если следующая строка новая (получили \n или \r )
clientline[index] = 0;
filename = 0;
// Распечатываем прочитанную строку.
Serial.println(clientline);
// Look for substring such as a request to get the root file
if (strstr(clientline, "GET / ") != 0) {
filename = rootFileName;
}
if (strstr(clientline, "GET /") != 0) {
// this time no space after the /, so a sub-file
if (!filename) filename = clientline + 5; // look after the "GET /" (5 chars)
// a little trick, look for the " HTTP/1.1" string and
// turn the first character of the substring into a 0 to clear it out.
(strstr(clientline, " HTTP"))[0] = 0;
// print the file we want
Serial.println(filename);
myFile = SD.open(filename);
if (!myFile ) {
client.println("HTTP/1.1 404 Not Found");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println();
client.println("<h2>File Not Found!</h2>");
break;
}
Serial.println("Opened!");
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
if (strstr(filename, ".htm") != 0)
client.println("Content-Type: text/html");
else if (strstr(filename, ".css") != 0)
client.println("Content-Type: text/css");
else if (strstr(filename, ".png") != 0)
client.println("Content-Type: image/png");
else if (strstr(filename, ".jpg") != 0)
client.println("Content-Type: image/jpeg");
else if (strstr(filename, ".gif") != 0)
client.println("Content-Type: image/gif");
else if (strstr(filename, ".3gp") != 0)
client.println("Content-Type: video/mpeg");
else if (strstr(filename, ".pdf") != 0)
client.println("Content-Type: application/pdf");
else if (strstr(filename, ".js") != 0)
client.println("Content-Type: application/x-javascript");
else if (strstr(filename, ".xml") != 0)
client.println("Content-Type: application/xml");
else
client.println("Content-Type: text");
client.println();
byte cB[64];
int cC=0;
while (myFile.available())
{
cB[cC]=myFile.read();
cC++;
if(cC > 63)
{
client.write(cB,64);
cC=0;
}
}
if(cC > 0) client.write(cB,cC);
myFile.close();
} else {
// everything else is a 404
client.println("HTTP/1.1 404 Not Found");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println();
client.println("<h2>File Not Found!</h2>");
}
break;
}
}
// give the web browser time to receive the data
delay(1);
client.stop();
}
}
Необходимо учитывать следующее. Веб - сервер на Arduino не использует многопользовательскую мультипрограммную операционную систему. Поэтому при обращении одного клиента передача данных будет идти только к нему. Второй клиент начнет получать данные только после закрытия соединения с первым клиентом. Поэтому большая HTML страница должна быть разбита на маленькие, которые быстро загружаются и сервер закрывает соединение. Благодаря этому может появиться возможность обращению к серверу 2-3 клиентов почти одновременно. Примерно через 10-15 минут интенсивного обращения к серверу он зависает (по опыту виснет Ethernet Shield W5100).
| 
