Arduino Mega Server – операционная система для Arduino

Сегодня речь пойдёт об инновационном программном решении, которое позволит сотворить чудо с помощью «дохлого» контроллера Arduino Mega и плате сетевого интерфейса W5100.

С первого взгляда Arduino Mega не кажется такой уж дохлой – наружу выведено множество портов, имеет 4 интерфейса UART, кучу ШИМ-каналов…но, приоткроем занавес! Что мы видим внутри? Устаревшую восьмибитную архитектуру, никчёмное ОЗУ на 8Кб и вообще ничего в современном мире не значащие 256Кб ПЗУ.

Лепту разнообразия вносят шилды – платы расширения, как используемый нами Ethernet Shield W5100, но горбатый контроллер не исправит и шилд. Получается, Arduino может только мигать светодиодами да писать Hello World в последовательный порт?

Да. Так оно и было до недавнего времени. Пока на арену не вышло ПО Arduino Mega Server и не дало добить ослабевший контроллер. Arduino Mega Server осуществил прорыв в области восьмибитных технологий. Ну что бы вы сказали, если б вам кто-то начал бы утверждать, что на основе Arduino можно организовать полноценный WEB-сервер:

• не имеющий ограничений по размеру и кол-ву файлов?
• динамически обновляющий контент страницы?
• поддерживающий HTML5, CSS3, JavaScript и различные сторонние библиотеки?
• позволяющий хостить N сайтов?

Да вы бы сказали, что это нереально!

Но это факт. И даже больше чем факт, это есть на самом деле!

Секрет заключается отчасти в поддержке Ethernet-шилдом подключения SD-карты до 32Гб. А отчасти в согласовании этого чудовищного для Arduino объёма с программным обеспечением, которое должно позволять серверу выдавать данные с SD-карты по запросу браузера. А ещё было бы неплохо динамически обновлять файлы на сервере, чтобы не отключать сервер каждый раз, когда вам захочется поменять цвет фона стартовой страницы с нежно-голубого на бирюзовый.

Эта задача (обновление файлов, а не изменение цвета) возложена на ПО Arduino Serial Commander, который пропихивает файлы в сервер, не останавливая его работу.

Задача не кажется особо сложной на первый взгляд, тогда почему же это было сделано только сейчас, в тот период, когда восьмибитные МК уже почти было вымерли? Наша версия заключается в одном – в стереотипности мышления. У обычных программистов не вяжутся понятия «восьмибитный МК» и «хостинг», «HTML5», прочие “вкусняшки” Arduino Mega Server’a.

Нельзя сказать, что попыток не было, если поискать, то можно найти даже сервер на ATTiny2313 и ENC28J60, но всё это были робкие и незавершенные, а главное – разрозненные попытки. Настало время соединить это всё воедино и получить что-то на грани фантастики.

Технология, конечно, крутая, но если она не имеет области применения, то зачем первобытному человеку компьютер? К счастью, Arduino Mega Server имеет область для реализации себя и станет хорошим инструментом в хороших руках.

Слово «Сервер» в названии не обязательно означает помещение размером с футбольное поле, заставленное Arduino’ми, на которых крутится с десяток соцсетей, с которых вы получаете $10000 за час работы. Поспешу огорчить – быстродействие карт SD оставляет желать лучшего, поэтому Arduino вряд ли превзойдёт в этом плане какой-нибудь, даже дохленький, PC.

Основной смысл системы заключается в другом: с Arduino Mega Server (AMS) вы сможете в интерактивной манере управлять своим микроконтроллерным устройством, выводить красивые панели управления в WEB, и тому подобное. Такой подход, безусловно, шокирует сначала вас, а потом того, кому вы делаете этот проект (или снова вас).

Также, по нашему мнению, достойным применением системы станет самодокументирование. К примеру, в своём сборище радиохлама вы натыкаетесь на плату Arduino, наполовину съеденную мышами…стряхиваете поселившегося там паучка…что же делает эта Arduin’a?

Конечно, за древностью лет вы потеряли все мануалы. С AMS вы просто подключаете контроллер к сети, и он сам вам расскажет, что, как и зачем он делает. Не только расскажет, но и покажет!

Одной из важных функций проекта также является обучение, ведь самое лучшее обучение – это работа! Не просто тупое и бессмысленное выполнение заданий типа модификации Hello World’a, а выполнение реальной работы! Если вы зароетесь в код, то очень быстро познаете и низкоуровневую часть проекта, как собственно работа Arduino с интернетом, то и высокие технологии типа JavaScript, CSS, HTML и многие прочие разные другие!

Ну а если вам неинтересна задумка автора – можете просто копипастить из кода нужные вам заготовки для работы с периферией или чем-нибудь ещё.

Разработчик, безусловно, сильно вложился в серверную часть, но чем управлять простому одинокому серверу?

Сеньор девелопер позаботился и об этом, поэтому AMS также обеспечивает:

• измерение температуры
• обслуживание различных датчиков
• часы реального времени
• контроль тока и напряжения (13 каналов)
• работу со светодиодными лентами
• поиск доступных сетевых устройств
• работу с картами SD
• приём и отдачу сетевых команд
• интеграцию с системами умного дома

А также, много всякого разного прочего плюс возможность добавлять собственные модули!

Удобство интеграции новых модулей заключается в том, что AMS поддерживает выборочную компиляцию модулей, а браузерная часть умеет самостоятельно определять, какие модули скомпилированы, а какие нет; также можно включать или отключать скомпилированные модули прямо с веб-страницы.

Также уникальной технологией является электроизмерительный модуль, который позволяет отслеживать сетевое напряжение и параллельно 13 каналов измерения тока.

В случае установки модуля в щиток, он позволит так или иначе отслеживать всю электроактивность дома, как то время включения и выключения приборов, потребляемую ими мощность и их вклад в счёт за электроэнергию. Ориентируясь на показаниях потребляемой энергии можно предположить наличие людей в доме.

Для совместимости с современными информационными панелями добавлен модуль т.н. «скринсейвера», который позволяет убрать всю техническую информацию с экрана, оставив лишь красиво оформленную нужную информацию.

Так вы получаете некое подобие картины в рамке для панелей разного размера.

Также в Arduino Mega Server реализованы такие полезности, как измеритель частоты электросети, нужный для предупреждения сбоев системы, 3D индикатор состояния системы на 216 блоков, позволяющий одним взглядом охватить всю сложную структуру системы.
И это не всё! (Всё просто не поместится в статье)

Напоминаем, что этим балом правит восьмибитный микроконтроллер….

Принимая во внимание то, что система основана на простом микропроцессоре, вы можете реализовать практически любой проект, начиная от личного блога цветка с его состоянием, заканчивая искусственным интеллектом умного дома, самоообновляющимся и самоперепрошивающимся… Ограничение состоит лишь в фантазии и необходимых компонентах.

Так как проект имеет исходники в открытом виде, всё, что вам нужно для создания устройства – положить модули в коробку и дописать ПО под свою задачу. Заказчику явно понравится ваш подход, ведь заказчики, они такие – любят всё красивое и простое, что и обеспечивает AMS.

Ну а если вы запланируете беспаечное соединение всех модулей, то радостный визг толпы заказчиков даст вам надежду на массовые продажи вашего устройства.

Для подключения датчиков без паяльника существует неофициальный стандарт Open Home Automation Standard, или OHAS, и датчики, которые подключаются практически в режиме Plug’n’Play, но то уже совсем другая история…

Версия проекта на текущий момент – 0.16 для Arduino Mega 2560 и 0.15 для Arduino DUE (по состоянию на 17 июля 2016 г.), то есть они всё еще предрелизные. На странице загрузки вы можете посмотреть текущую актуальную версию.

Так как проект распространяется под лицензией Open Source, автор предлагает всем достаточно квалифицированным желающим принять участие в разработке и получить гору эмоций. А можно тихо скачать проект и адаптировать его под себя, ведь исходный код проекта полностью открыт и автор не накладывает абсолютно никаких ограничений на его использование. Код можно использовать даже в коммерческих целях!

Последние новости о проекте всегда доступны на его официальной странице – http://hi-lab.ru/ . Там также есть форум, на котором можно задать волнующие вас вопросы по установке и эксплуатации AMS.

Статья подготовлена на основе материалов с Гиктаймс.