Простой веб-сервер метеостанции на ESP8266 и BME280

С момента своего выхода в 2014 году микросхема ESP8266 привнесла коренные изменения в область Интернета вещей, предоставив профессионалам и энтузиастам чрезвычайно экономичный программируемый микроконтроллер со встроенным модулем беспроводной связи WiFi, открыв тем самым доступ к Интернету вещей для всевозможных повседневных операций и подключения к интернету самых разнообразных датчиков и сенсоров. Кроме того, благодаря модулю WiFi микросхема ESP8266 может также служить как автономный веб-сервер в локальной сети и отвечать на запросы в виде HTTP-метода GET, получаемых от интернет-браузера.

В этом проекте показано, как построить простой автономный погодный веб-сервер с помощью платы для разработчиков NodeMCU с микросхемой ESP8266 и датчика окружающей среды BME280 от компании Bosch. Получив веб-запрос, ESP8266 отправляет в ответ веб-страницу в формате HTML, содержащую температуру, влажность воздуха и атмосферное давление.

С помощью HTML-метки обновления, страница автоматически перезагружается каждые 15 секунд, чтобы получать самые свежие данные об окружающей среде.

Для этого проекта потребуется минимум аппаратуры.

• Плата разработчика NodeMCU ESP8266.
• Модуль датчика BME280
• Макетная плата
• Перемычки
• Кабель micro-USB для программирования NodeMCU

Модуль BME280 — полностью интегрированное решение для измерения параметров окружающей среды от компании Bosch, объединяющее датчики для давления, влажности и температуры в крошечном LGA-корпусе с металлической крышкой размером 2.5 × 2.5 × 0.93 мм.

Благодаря своим компактным размерам, простоте использования (BME280 поддерживает интерфейсы I2C и SPI) и наличию вспомогательных библиотек с открытым исходным кодом для платформы Arduino этот датчик очень популярен среди энтузиастов, занимающихся погодой.

В этом проекте выводы линии данных (SDA) и тактового сигнала (SCL) интерфейса I2C модуля датчика BME соединены соответственно с выводами D3 и D4 платы NodeMCU.

Встроенное ПО микросхемы ESP8266 для этого проекта разработано с помощью среды Arduino IDE. Вам потребуется установить ядро ESP8266, чтобы в среде Arduino IDE можно было разрабатывать ПО для этой микросхемы. Инструкцию для этого можно найти на странице ядра ESP8266 на сайте GitHub, или по этой ссылке. Вам также будут необходимы следующие библиотеки от компании Adafruit для считывания данных с датчика BME280.

Adafruit unified sensor library

Adafruit BME280 library

Адрес интерфейса I²C датчика BME280 жёстко закодирован в файле Adafruit_BME280.h (поищите строку #define BME280_ADDRESS 0x77) из папки Adafruit_BME280_Library. Модули с датчиком BME компании Adafruit жёстко запрограммированы на использование адреса 0x77 для I²C.

Однако, датчик BME280 может иметь несколько другой адрес I²C (0x76), если его внешний вывод SDO замкнут на землю. Если вы используете модули датчика от другого производителя, вполне вероятно, этот адрес не будет совпадать со значением из библиотек Adafruit.

Например, у большинства модулей с датчиком BME28, доступных в рунете, адрес I²C равен 0x76. Так что, если вы не получаете отклик от датчика при использовании адреса, установленного в файле Adafruit_BME280.h, вам может понадобиться исправить его на 0x76.

Полный программный код для этого проекта с погодным веб-сервером можно скачать по следующей ссылке.

HTML-код для самой простой веб-страницы с выводом данных датчика и меткой автообновления также включён в данную прошивку.

Обратите внимание, что перед загрузкой ПО в плату NodeMCU нужно будет поменять идентификатор SSID и пароль в программе на соответствующие вашей сети WiFi.

После загрузки программы в модуль NodeMCU и его перезапуска, в окне последовательного порта (Serial Monitor) вы увидите IP-адрес, по которому её можно будет найти модуль в локальной сети.

Чтобы получить доступ к веб-серверу с ESP8266, вам будет необходимо открыть веб-браузер на любом компьютере, планшете или смартфоне, подключённом к той же сети WiFi, ввести этот IP в поле адреса и нажать кнопку Enter («Ввод»).

После получения клиентского запроса, NodeMCU предоставит веб-страницу, содержащую данные датчика BME, как показано ниже:

HTML-страница автоматически обновляется каждые 15 секунд, чтобы получать с датчика самые свежие показатели. Точка выпадения росы (Dew Point) вычисляется на основании температуры и влажности с помощью следующего приближённого представления:

Это очень приятный и удобный способ отслеживания погоды за окном, поскольку он позволяет просматривать параметры окружающей среды на вашем планшете или смартфоне, которые всегда с собой.