เชื่อม Raspberry PI กับ ESP8266 ด้วย Lua

เขียนโดย ใน

รู้จักกับ ESP8266
ในยุคที่ Internet of Things (IoT) กำลังได้รับความสนใจอย่างมากทำให้ ESP8266 [http://wiki.iteadstudio.com/ESP8266_Serial_WIFI_Module] พลอยได้รับความสนใจมากตามไปด้วย



แผงวงจรของ ESP8266 มาพร้อมทั้ง RAM, ROM และ WiFi Radio เราสามารถนำเอามาใช้ประโยชน์ในเรื่อง WiFi Networking ได้หลายอย่าง เช่น WiFi Sheild สำหรับ Arduino หรือ สร้าง Application Hosting

ภาพจากเว็บไซต์ http://www.electrodragon.com


มีบทความภาษาไทยหลายบทความที่กล่าวถึง ESP8266 การใช้งาน รวมถึงการ update firmware  ได้แก่
สำหรับภาษาอังกฤษนั้นเยอะมาก ได้แก่
การใช้ Arduino IDE  กับ ESP8266 ได้แก่
ถึงตรงนี้ท่านที่ยังไม่เคยได้ใช้งาน ESP8266 หากได้อ่านบทความที่ยกตัวอย่างมาแล้ว ก็น่าจะครบถ้วนแล้วสำหรับการทำความรู้จักและการใช้งานแบบต่าง ๆ 

Raspberry PI กับ ESP8266

 จากบทความต่าง ๆ ข้างต้นทำให้เราทราบว่าการเชื่อมต่อระหว่าง ESP8266 กับ Raspberry PI ทำได้สองทางคือ

1.ผ่าน USB Port ซึ่งจะต้องใช้อุปกรณ์แปลงสัญญาณมาต่อคั่น วิธีการนี้จะเป็นวิธีที่นิยมใช้กันครับ

รูปภาพตัวอย่างอุปกรณ์แปลงสัญญาณจากเว็บไซต์ http://www.arduitronics.com

2.ผ่านทาง GPIO Pin ตำแหน่งที่ 8 (Tx) และ 10 (Rx) ซึ่งในบทความนี้จะเลือกใช้วิธีนี้ครับ

Pin Diagram ของ ESP8266  รุ่นที่ใช้ในบทความนี้



การต่อสายสัญญาณจาก Raspberry PI กับ ESP8266 ผ่าน GPIO 



Raspberry PI              ESP8266
Tx (Pin 8)           <->       Rx
Rx (Pin 10)        <->       Tx
GND (Pin 6)       <->       GND
3.3 V (Pin 1)      <->       Vcc,CH_PD




สิ่งที่ต้องระวังในการต่อแบบนี้คือ ESP8266 ใช้แรงดันไฟฟ้าที่ 3.3 V 


ทำให้ ESP8266 ใช้ภาษา Lua 

Firmware ที่ติดตั้งมาจากผู้ผลิตจะยังไม่สามารถทำให้ ESP8266 รู้จักภาษา Lua จะรู้จักแต่ชุดคำสั่ง AT (https://nurdspace.nl/ESP8266#AT_Commands) เราต้องทำการปรับเปลี่ยนก่อน แต่ทำไมต้องเป็นภาษา Lua ? เหตุผลของผมคือ

1. Lua เป็นภาษาที่ถูกใช้งานใน NodeMCU ซึ่งเป็น developement board สำหรับ ESP8266 ครับ มีเอกสารอ้างอิงและเว็บไซต์ให้ค้นคว้ามากมาย ได้แก่
รูปภาพจากเว็บไซต์ http://www.nodemcu.com


2. Lua (http://www.lua.org/) เป็นภาษา High Level เรียนรู้ได้ง่าย มี style การเขียนคล้ายกับ NodeJs หรือ Javascript 

ในขณะที่เขียนบทความนี้ผมยังไม่มี  NodeMCU developement board ครับ ดังนั้นผมจะนำเอา firmware ของ NodeMCU มา flash ลงบน ESP8266 โดยตรงเลย  และตัว firmware นี้ทางทีมพัฒนาของ NodeMCU ก็ได้ทำตัว pre-built ไว้ให้เราเอามาใช้งานเลยไม่ต้องทำ cross compile ครับ นับว่าอำนวยความสะดวกกันดีมาก

ขั้นตอนการ flash firmware ESP8266 ด้วย Raspberry PI


 1. ดาวน์โหลด pre-built firmware  หรือสร้าง firmware ที่มี modules ที่ต้องการจาก http://frightanic.com/nodemcu-custom-build/index.php หรือ compile จาก source code จาก https://github.com/nodemcu/nodemcu-firmware

2. ดาวน์โหลดซอฟต์แวร์และติดตั้ง flasher tools (https://github.com/themadinventor/esptool) ครับ (ท่านที่ใช้งาน Windows   จะง่ายหน่อย เพราะมีเอกสารพร้อมเลยที่ https://github.com/nodemcu/nodemcu-flasher ) การจะใช้งาน esptool กับ Raspberry PI ที่ติดตั้ง Raspbian ได้นั้นต้องมีการปรับเปลี่ยนบางอย่าง คือ
   2.1 แก้ไข /boot/cmdline.txt โดยการนำเอาข้อความที่มี ttyAMA0 ออกไป หลังจากแก้ไขแล้วจะเหลือข้อความดังนี้

dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p6 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait

  2.2 แก้ไข /etc/inittab โดยการทำเครื่องหมาย # ไว้หน้าบรรทัดที่มีข้อความ TO:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 v   จะได้เป็น

#TO:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 v

  2.3 reboot Raspberry PI

3. เชื่อมต่อ Raspberry กับ ESP8266  ซึ่งจะเหมือนกับแผนภาพที่ข้างบน เพียงแต่เพิ่มมี 1 สายคือ GPIO 0 ของ ESP8266 ต่อไปที่ GND ครับ เพื่อให้ ESP8266 เข้าสู่ flash mode (http://www.electrodragon.com/w/ESP8266)


ต่อ GND ให้กับ GPIO 0 ของ ESP8266 ก่อนทำการ flash firmware


 4. การต่อผ่าน GPIO แบบนี้ ตัว flasher tools บน Raspberry PI จะมองเห็น ESP8266 ผ่านทางพอร์ตสื่อสาร /dev/ttyAMA0  ครับ ถ้า ESP8266 พร้อมแล้วจะสังเกตุเห็นไฟสีฟ้าสว่างแว็บขึ้นมา

5. ใช้คำสั่ง
sudo python esptool.py -p /dev/ttyAMA0 write_flash 0x00000 [path to firmware ]
ท่านควรจะเห็นข้อความแบบนี้บน  Terminal ของ Raspberry PI
connecting ...
Erasing flash...
writing at 0x00000 ... (0%)
รอจนเสร็จ จะเห็นข้อความ

Leaving

ก็เป็นอันเสร็จวิธีการ

ทดสอบ

หลังจาก flash NodeMCU firmware ลงบน ESP8266 แล้ว ดังนั้น ESP8266 ก็ควรจะรู้จักและทำตามคำสั่งด้วยภาษา Lua ได้แล้ว

1. ต่อสายสัญญาณตามแบบการใช้งาน (ไม่ต้องต่อ GPIO 0 ) ระหว่าง Raspberry PI กับ ESP8266
2. เรียกใช้งาน minicom (หากไม่มีให้ติดตั้งก่อน sudo apt-get install minicom) ซึ่งเป็น utility ในการสื่อสารระหว่าง Linux กับอุปกรณ์ผ่านทาง Serial Port ด้วยคำสั่ง
minicom -b 9600 -o -D /dev/ttyAMA0
หมายถึงให้ทำการติดต่อไปยังพอร์ต /dev/ttyAMA0 (ซึ่งเป็นช่องทางไปยัง ESP8266) ด้วย baud rate 9600 (ผมลองค่าอื่นดูแล้วแต่ไม่ได้ผล) ก็จะได้หน้าจอดังภาพ (ผมพบว่าหากมีปัญหาในการติดต่อ ให้ลองดึงสาย GND ของ ESP8266 ออกแล้วเสียบกลับเข้าไปจะแก้ปัญหาได้ ยังไม่ทราบเหตุผล)





จากภาพจะบอกเราว่า ESP8266 พร้อมแล้วที่จะรับคำสั่งภาษา Lua (ยังไม่ต้องสนใจข้อความ lua: cannot open init.lua)

3. ลองคำสั่ง (https://github.com/nodemcu/nodemcu-firmware/wiki/nodemcu_api_en) ง่าย ๆ ก่อน




ในภาพใช้คำสั่ง wifi.sta.getip() ซึ่งเป็นการสอบถามว่า ESP8266 ได้รับ IP address มาจาก WiFi Router หรือยัง คำตอบคือ nil  คือ ไม่มีอะไร

สร้าง Application อย่างง่ายก่อน

ผมจะลองสร้างApplication โต้ตอบกันระหว่าง Raspberry PI กับ ESP8266 ขึ้นมาครับ

ฝั่ง Raspberry PI (Linux )

 ใช้ python 2.7  สร้างไฟล์ชื่อ simple_esp.py แล้วสร้าง code ตามข้างล่างนี้
import socket

UDP_IP=""
UDP_PORT = 8888

sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
sock.bind((UDP_IP,UDP_PORT))
while True:
   data,addr = sock.recvfrom(1024)
   print "Incoming %s" % (data)
   sock.sendto("You sent me : "+data,(addr[0],addr[1]))
แล้วเรียกใช้งาน
sudo python simple_esp.py

ฝั่ง ESP8266

1. รับ IP Address จาก WiFi Router ก่อน
wifi.setmode(wifi.STATION)
wifi.sta.config("SSID","PASSWORD") 
print (wifi.sta.getip())



2. สร้าง UDP Client
sock_out = net.createConnection(net.UDP)
sock_out:on("receive",
                         function(sck,data)
                              print(data)
                         end)
sock_out:connect(8888,"IP Address of Raspberry PI") 
sock_out:send("Hello, I'am ESP8266")
                          

sock_out = net.createConnection(net.UDP)
การสร้าง network connection ขึ้นมาชื่อ sock_out ซึ่งจะใช้ UDP package

sock_out:on("receive",
                       function(sck,data)
                         print(data)
                        end)
เป็นการสร้าง callback function ขึ้นเพื่อตอบสนองต่อเหตุการณ์ชื่อ "receive" หรือเหตุการณ์ที่มีข้อมูลจากอีกฝั่งหนึ่งเข้ามา โดยทำงานเดียวคือการพิมพ์ข้อมูลออกทางหน้าจอ

sock_out:connect(...)
ให้ sock_out ทำการติดต่อไปยังปลายทางด้วย IP adress และ port ที่กำหนด

sock_out:send("...")
ทำการส่งข้อความไปยังปลายทาง


 

 

สรุป

เป้าหมายของบทความนี้คือ
1. การ Flash firmware ESP8266 ให้รองรับการภาษา Lua
2. เรียนรู้การใช้ชุดคำสั่ง Lua  กับ ESP8266 
3. เข้าใจพื้นฐานการสร้าง Application สื่อสารระหว่าง Rasbpbery PI (หรืออุปกรณ์อื่น) กับ ESP8266 ซึ่งจะเป็นพื้นฐานในการสร้างระบบงานตามแนวคิดของ Internet of Things ต่อไป

ความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น