javascript 四、控制连接设备

四、控制连接设备

在本章中，我们将了解如何使用我们的树莓 Pi Zero 和 Arduino UNO 从远程站点控制设备，使用以下模块在网络中进行通信:Wi-Fi 屏蔽和以太网屏蔽。我们将在本章中讨论以下主题:

用 Node.js 制作一个简单的网络服务器
使用 Restful API 和 Node.js 从树莓 Pi 零点控制中继
将计算机中的 Node.js 配置为网络服务器
使用带有 Arduino 无线网络的 Node.js 监控温度、湿度和光线
使用带有 Arduino 以太网的 Node.js 监控温度、湿度和光线

用 Node.js 做一个简单的 web 服务器

拥有树莓 Pi 最重要的一个方面是我们有一台配置了服务和服务器的真实计算机。在本节中，我们将解释如何安装 Node.js，这是一个强大的框架，我们将使用它来运行我们将在本书中看到的大多数应用。幸运的是，在树莓 Pi 上安装 Node.js 真的很简单。

在本章的文件夹中，打开名为webserver.js的文件。我们将在端口 8056 上创建一个服务器。要测试程序并查看结果，我们必须在您的 MS-DOS 界面上打开 Node.js 终端，并使用以下命令运行该文件:

node webserver.js

在webserver.js文件中添加以下几行来声明 HTTP 请求命令:

var http = require('http');

我们使用以下功能创建服务器:

http.createServer(function (req, res) {

我们定义了将在 HTML 代码中显示的文件内容:

res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});

我们从服务器发送响应:

res.end('Hello  from Node.js');

定义将要打开的端口非常重要:

}).listen(8056);

显示服务器的消息:

console.log('Server running at port 8056');

要测试此程序，请在本地计算机上打开浏览器，并导航到以下链接:http://192.168.1.105:8056。如果看到下面的屏幕；您的 Node.js 服务器在您的计算机上运行良好；您需要更改计算机的 IP 地址:

Making a simple web server with Node.js

使用 Restful API 和 Node.js 从树莓 Pi Zero 控制中继

在本节中，我们将向您展示如何控制连接到 Arduino UNO 板的中继模块，这是一个用于从网络浏览器发送命令的中继。开始吧。

JSON 结构

JavaScript 对象符号 (JSON) 是一种轻量级的数据交换格式。人类很容易读写。机器很容易解析和生成。它基于 JavaScript 编程语言的一个子集。

JSON 建立在两种结构上:

名称/值对的集合。在各种语言中，这被实现为对象、记录、结构、字典、哈希表、键控列表或关联数组。
有序的值列表。在大多数语言中，这是通过数组、向量、列表或序列来实现的。

首先，我们需要知道如何应用我们用来描述这个结构的 JSON 格式，如下所示:

{"data": "Pin D6 set to 1", "id": "1", "name": "Arduino", "connected": true}

这是我们需要遵循并做出响应的格式:

数据:定义命令的编号，然后描述命令的定义
名称:跟随设备名称
已连接:确认设备是否已连接

{ }之间的所有数据定义了我们的 JSON 格式。

带有 aREST 应用编程接口的命令

使用像这样的aREST命令，我们可以定义我们的 Arduino 和设备，然后从网络浏览器控制它们。以下是来自aREST应用编程接口的命令示例:

IP_Address_of the device/mode/6/o:这将数字引脚 6 配置为输出引脚
IP_Address_of the device /digital/6/1:配置输出 6，使功能像数字写一样。例如:http://192.168.1.100/digital/6/1；我们定义设备的 IP 地址和将被激活的 pin 号。

在你的树莓 Pi Zero 上安装 Node.js

Node.js 是一个工具，允许我们使用 JavaScript 中的代码创建在设备中运行的服务器。最重要的是，我们将应用这个框架来使用这些代码构建一个 web 服务器。

使用 Node.js 意味着我们配置了一个 web 服务器，它将打开一个端口，设备可以连接到 web 服务器。

使用以下命令，您将在您的树莓 Pi Zero 中安装 Node.js:

sudo apt-get install nodejs

NPM 是带有 Node.js 的 JavaScript 运行时环境的默认包管理器。要配置和安装aREST模块，请在您的终端中键入以下行:

sudo npm install arest

Express 的理念是为 HTTP 服务器提供小型、健壮的工具，使其成为单页应用、网站、混合或公共 HTTP APIs 的绝佳解决方案。

我们还需要使用以下命令配置 express 模块:

sudo npm install express

使用来自网络浏览器的 aREST 命令控制继电器

在下一节中，我们将看到如何使用Rest命令控制网络浏览器的数字输出。让我们深入了解一下，了解更多细节:

配置网络服务器

现在，您可以将代码复制到一个名为 outputcontrol.js 的文件中，或者直接从这个项目的文件夹中获取完整的代码，并使用 Node.js 执行它。

sudo node output control.js

我们通过使用以下内容来定义导入命令的设备的 GPIO:

var gpio = require('rpi-gpio');

现在我们将使用 Node.js 创建我们的 web 服务器，使用下面的代码行。

我们导入运行所必需的必需包。我们使用以下内容声明库:

var express = require('express'); 
var app = express();

定义主体解析器并打开端口，在这种情况下， 8099 :

var Parser = require('body-parser'); 
var port = 8099;

使用正文解析器:

app.use(Parser.urlencoded({ extended: false })); 
app.use(Parser.json());

配置 GPIO 11 ，我们来控制:

gpio.setup(11,gpio.DIR_OUT);

我们定义将从 web 浏览器调用的函数。

功能名称为ledon；它激活 GPIO 11 并向屏幕发送信息led1 is on:

function ledon() { 
    setTimeout(function() { 
        console.log('led1 is on'); 
        gpio.write(11, 1); 
      }, 2000); 
}

功能名称为ledoff；关闭 GPIO 11 并向屏幕发送信息led1 is off:

function ledoff() { 
    setTimeout(function() { 
        console.log('led1 is off'); 
        gpio.write(11, 0); 
   }, 2000); 
}

我们定义了函数GET，意思是当浏览器收到名为ledon的函数时，我们正在向服务器发出请求；它以下列格式回应:{status:"connected",led:"on"}。

我们现在将为来自客户端的传入请求声明应用功能:

app.get('/ledon', function (req, res) { 
    ledon(); 
    var data ={status:"connected",led:"on"}; 
    res.json(data); 
});

我们定义函数GET。也就是说，当浏览器接收到名为/ledoff的函数时，我们正在向服务器发出请求，它以如下格式响应:{status:"connected",led:"off"}.

app.get('/ledoff', function (req, res) { 
    ledoff(); 
    var data ={status:"connected",led:"off"}; 
    res.json(data); 
});

我们现在从 web 服务器打开端口:

app.listen(port); 
console.log('Server was started on ' + port);

如果一切正常，我们打开自己喜欢的浏览器，输入http://IP_address of your Raspberry_PI_zero:port/command。

In this case, we type 192.168.1.105:8099/ledon。

下面的截图向您展示了 JSON 请求的响应:

Configuring the web server

之后，我们将看到最终结果，如下图所示:

Configuring the web server

将计算机上的 Node.js 配置为 web 服务器

Node.js 是一个开源的跨平台运行时环境，用于开发服务器端和网络应用。Node.js 应用是用 JavaScript 编写的，可以在 OS X、微软视窗和 Linux 上的 Node.js 运行时中运行。

Node.js 还提供了各种 JavaScript 模块的丰富库，在很大程度上简化了使用 Node.js 的 web 应用的开发。

在上一节中，我们在树莓 Pi Zero 中配置了 Node.js，现在在这一节中，我们将使用一个 Windows 操作系统做同样的事情，并配置我们运行在其上的 web 服务器 Node.js。

本节的主要目的是解释如何从运行在 Node.js 框架中的 web 服务器控制我们的 Arduino 板。为此，安装它很重要；我们的系统将在 Windows 计算机上运行。

在本节中，我们将解释如何在 Windows 中安装 Node.js。

下载 Node.js

首先我们需要下载适用于 Windows 64 位的 Node.js 这要看你的操作系统版本才能下载，你只需要转到以下链接:https://nodejs.org/es/download/:

Downloading Node.js

安装 Node.js

下载软件后，请按照以下步骤操作:

Click on the Next button:
Click on the Next button:
Select where to install it:
Select the default configuration:
To finish the configuration, we click on Install:
After the installation is complete we will see the following:

用 Node.js 配置 web 服务器端口 8080

现在，我们需要配置端口，该端口将被期望从远程浏览器监听打开的连接。打开本章文件夹中的文件，然后使用 Node.js 执行该文件

您现在可以将代码复制到一个名为server.js的文件中，或者从这个项目的文件夹中获取完整的代码。

首先，我们需要用以下代码创建我们的服务器:

var server = require('http');

创建一个名为loadServer的函数，该函数具有响应浏览器的代码:

function loadServer(requiere,response){ 
      console.log("Somebody is connected");

如果此函数以数字 200 响应，则表示连接已建立，服务器工作正常:

response.writeHead(200,{"Content-Type":"text/html"}); 
      response.write("<h1>The Server works perfect</h1>"); 
      response.end(); 
}

创建并打开服务器端口:

server.createServer(loadServer).listen(8080);

打开计算机上安装了 Node.js 服务器的终端，然后在 MS-DOS 界面中键入以下命令:

C:\users\PC>node server.js

现在，为了测试服务器是否正在运行，我们将进入网络浏览器并键入localhost:number_of_port；您应该会在屏幕上看到类似下面的截图:

http://localhost:8080

Configuring web server port 8080 with Node.js

使用 Node.js 和 Arduino Wi-Fi 监控温度、湿度和光照

在本章的这一部分，我们将解释带有 Arduino 的 Wi-Fi 屏蔽的代码:

Monitoring temperature, humidity, and light using Node.js with Arduino Wi-Fi

我们定义变量的数量；在这种情况下，我们将监控三个变量(temperature、 humidity和light):

#define NUMBER_VARIABLES 3

这里我们必须包含传感器库:

#include "DHT.h"

我们定义传感器的引脚:

#define DHTPIN 7  
#define DHTTYPE DHT11

我们定义传感器的实例:

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

我们导入模块的库:

#include <Adafruit_CC3000.h> 
#include <SPI.h> 
#include <CC3000_MDNS.h> 
#include <aREST.h>

我们定义了连接模块的引脚:

using a breakout board 
#define ADAFRUIT_CC3000_IRQ   3 
#define ADAFRUIT_CC3000_VBAT  5 
#define ADAFRUIT_CC3000_CS    10

我们创建将要连接的模块实例:

Adafruit_CC3000 cc3000 = Adafruit_CC3000(ADAFRUIT_CC3000_CS,  
ADAFRUIT_CC3000_IRQ, ADAFRUIT_CC3000_VBAT);

我们定义了 aREST 实例:

aREST rest = aREST();

然后我们定义您需要更改的 SSID 和密码:

#define WLAN_SSID       "xxxxx" 
#define WLAN_PASS       "xxxxx" 
#define WLAN_SECURITY   WLAN_SEC_WPA2

我们将端口配置为监听传入的 TCP 连接:

#define LISTEN_PORT           80

我们定义模块的服务器实例:

Adafruit_CC3000_Server restServer(LISTEN_PORT); 
// DNS responder instance 
MDNSResponder mdns;

我们定义将要发布的变量:

int temp; 
int hum; 
int light;

我们这里有定义串行通信配置的设置:

void setup(void) 
{   
  // Start Serial 
  Serial.begin(115200);  
  dht.begin();

我们从将要发布的变量开始:

  rest.variable("light",&light); 
  rest.variable("temp",&temp); 
  rest.variable("hum",&hum);

我们定义设备的标识和名称:

  rest.set_id("001"); 
  rest.set_name("monitor");

我们连接到网络:

  if (!cc3000.begin()) 
  { 
    while(1); 
  } 
  if (!cc3000.connectToAP(WLAN_SSID, WLAN_PASS, WLAN_SECURITY)) { 
    while(1); 
  } 
  while (!cc3000.checkDHCP()) 
  { 
    delay(100); 
  }

这里我们定义了连接设备的功能:

  if (!mdns.begin("arduino", cc3000)) { 
    while(1);  
  }

我们在串行接口中显示连接:

  displayConnectionDetails(); 
  restServer.begin(); 
  Serial.println(F("Listening for connections...")); 
}

在这一部分，我们声明将要获取的变量:

void loop() { 
  temp = (float)dht.readTemperature(); 
  hum = (float)dht.readHumidity();

然后我们测量光线水平:

  float sensor_reading = analogRead(A0); 
  light = (int)(sensor_reading/1024*100);

我们声明用于请求的函数:

  mdns.update();

我们需要执行来自服务器的请求:

Adafruit_CC3000_ClientRef client = restServer.available(); 
  rest.handle(client); 
}

我们从设备显示网络配置:

bool displayConnectionDetails(void) 
{ 
  uint32_t ipAddress, netmask, gateway, dhcpserv, dnsserv; 
  if(!cc3000.getIPAddress(&ipAddress, &netmask, &gateway, &dhcpserv, &dnsserv)) 
  { 
Serial.println(F("Unable to retrieve the IP Address!\r\n")); 
    return false; 
  } 
  else 
  { 
    Serial.print(F("\nIP Addr: ")); cc3000.printIPdotsRev(ipAddress); 
    Serial.print(F("\nNetmask: ")); cc3000.printIPdotsRev(netmask); 
    Serial.print(F("\nGateway: ")); cc3000.printIPdotsRev(gateway); 
    Serial.print(F("\nDHCPsrv: ")); cc3000.printIPdotsRev(dhcpserv); 
    Serial.print(F("\nDNSserv: ")); cc3000.printIPdotsRev(dnsserv); 
    Serial.println(); 
    return true; 
  } 
}

下载 Arduino 板中的代码草图，然后转到串行监视器，查看从路由器获取的 IP 地址的配置。之后，我们可以显示 Wi-Fi 屏蔽的配置 IP 地址:

Monitoring temperature, humidity, and light using Node.js with Arduino Wi-Fi