Franzininho WiFi: Web Server

18/05/2023

ÍNDICE DE CONTEÚDO

Este post faz parte da série Franzininho WiFI - Arduino

Introdução

Um Web server é o local onde as páginas da web são armazenadas, as requisições são processadas e os serviços são oferecidos aos clientes da web. Embora as palavras “web” e “Internet” estejam intimamente relacionadas, elas não significam exatamente a mesma coisa. A Internet se refere à rede de computadores por onde trafegam diversos serviços diariamente. Já a World Wide Web (WWW), ou simplesmente Web, é uma camada acima da Internet, onde são construídas aplicações (como áudio, vídeo e texto) usando-se a Web como base. Um exemplo de aplicação é o navegador da web.

As páginas da web fazem parte desse contexto e são formatadas em uma linguagem de marcação chamada Hypertext Markup Language (HTML). Elas podem incluir estilos para dar identidade à aplicação web. O servidor web utiliza esses componentes para fornecer o conteúdo ao usuário. O protocolo utilizado para as requisições é conhecido como Hypertext Transfer Protocol (HTTP), que gerencia o processo de comunicação sempre que o usuário interage com a aplicação.

Neste artigo, mostraremos como criar um Web Server utilizando a Franzininho WiFi e exploraremos as possibilidades de uso em IoT, tornando seu projeto mais robusto. Acompanhe o projeto proposto nas próximas seções.

Biblioteca WebServer

Os métodos utilizado pela biblioteca “WebServer.h” no exemplo de projeto serão apresentados seguir:

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begin()

Inicia o servidor, esse método normalmente é chamado após configuramos os elementos presente dentro do serviço a ser atendido, ou seja, quando cliente solicita as requisições.

void server.begin(void);

send()

Envia resposta ao cliente, neste caso quem acessa o server recebe a resposta enviada por esse método.

void server.send(int code,char *contet_type, char String& content);

code : código de resposta HTTP, pode ser 200 (HTTP OK) ou 404 (HTTP SERVER NOT FOUND)
contet_type : tipo de conteúdo da página, por exemplo : “text/plain” ou “image/png”
contet : tipo de conteúdo, ou seja, a própria página em HTML

on()

Método para acessar a URL quando é realizado as requisições HTTP.

void server.on(const Uri &uri,THandlerFunction fn);

uri : caminho para a URL, “/” indica que receberá as requisições do root
fn : ponteiro para a função que vai ser chamada quando o servidor estiver ativo

handlerClient()

Responsável por detectar as solicitações HTTP, cria e notifica os eventos para os métodos on() e onNotFound().

void server.handlerClient(void);

onNotFound()

Aponta para a função quando o handler não é alocado.

void server.onNotFound(THandlerFunction fn);

fn : ponteiro para a função

Materiais necessários

Para desenvolver nossa aplicação os materiais utilizados foram:

Placa Franzininho WiFi
LDR
Resistor 10k ohms
Jumpers
Arduino IDE

Circuito

O circuito utilizado para este artigo será a placa Franzininho WiFi, o fotoresistor (LDR) para capturar a quantidade de luz captada no ambiente e para auxiliar no debug vamos usar o monitor serial do Arduino IDE.

Código

No projeto proposto, utilizaremos a Franzininho WiFi conectada à rede local para criar um Web Server que exibirá a intensidade luminosa a partir do LDR. Para isso, é necessário conectar a Franzininho à rede utilizando as credenciais da sua rede. Em seguida, copie o endereço IP apresentado no monitor serial (Figura 1) e cole-o no navegador de sua preferência (Figura 2).

#include "WiFi.h"
#include <WebServer.h>

#define LDR_PIN 3 // Define o pino do LDR
#define MIN_ANALOG 0 
#define MAX_ANALOG 4096
#define MIN_PERCENT 0
#define MAX_PERCENT 100

// Configurações da rede Wi-Fi
const char *ssid = "sua rede local";
const char *password = "senha da rede local";

// Declara o objeto WebServer
WebServer server(80);

// Variável para armazenar a porcentagem de luz
int light_percent = 0;

// Função para retornar a página HTML com a porcentagem de luz
String html_page(int percent)
{
  String index = "<!DOCTYPE html><html>\n";
  index += "<head><meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-scale=1.0, user-scalable=no\">\n";
  index += "<title>Franzininho WiFi Web Server</title>\n";
  index += "<style>html { font-family: Helvetica; display: inline-block; margin: 0px auto; text-align: center;}\n";
  index += "body{margin-top: 50px;} h1 {color: #37973f;margin: 50px auto 30px;}\n";
  index += "p {font-size: 24px;color: #000000;margin-bottom: 10px;}\n";
  index += "div { background-color: lightgrey;width: 400px;border: 20px solid green;padding: 30px;margin: 20px;}\n";
  index += "</style>\n";
  index += "</head>\n";
  index += "<body>\n";
  index += "<div id=\"franzininho_webpage\">\n";
  index += "<h1>Franzininho WiFi Web Server</h1>\n";
  index += "<p>Intensidade luminosa: ";
  index += (int)percent;
  index += " %</p>";
  index += "</div>\n";
  index += "</body>\n";
  index += "</html>\n";
  return index;
}

// Manipulador para a página principal
void handle_on_connect()
{
  server.send(200, "text/html", html_page(light_percent));
}

// Manipulador para páginas não encontradas
void handle_not_found()
{
  server.send(404, "text/plain", "Página não encontrada");
}

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  
  // Configura o driver WiFi para o modo Station
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  
  // Inicializa o driver e conecta-se à rede local
  WiFi.begin(ssid, password);
  delay(5000);
  
  // Aguarda até que esteja conectado à rede local
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    Serial.println("Aguarde conectar-se à rede...");
    delay(500);
  }
  
  // Imprime o endereço IP na serial
  Serial.println("Conectado com sucesso!");
  Serial.print("IP: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  
  // Adiciona a função "handle_on_connect" quando o servidor estiver online
  server.on("/", handle_on_connect);
  
  // Adiciona a função "handle_not_found" quando o servidor estiver offline
  server.onNotFound(handle_not_found);
  
  // Inicia o servidor
  server.begin();
  
  // Informa que o Web Server foi inicializado
  Serial.println("Web Server Ativo");
}

void loop()
{
  // Trata as requisições HTTP e sinaliza os eventos
  server.handleClient();
  
  // Realiza uma conversão do valor de tensão para valor em percentual
  light_percent = map(analogRead(LDR_PIN), MAX_ANALOG, MIN_ANALOG, MIN_PERCENT, MAX_PERCENT);
  
  // Aguarda 5 milisegundos
  delay(5);
}

Para acompanhar o funcionamento do projeto, abra o monitor serial e verifique as etapas de criação do servidor. Abaixo, você encontrará o endereço IP da Franzininho. Se você desejar configurar um endereço IP estático, consulte nosso artigo “Franzininho WiFi: Station“, onde mostramos como realizar essa configuração.

Abaixo, podemos ver o resultado ao acessar o servidor e a página HTML criada.

Explicação do Código

Nesta seção, vamos explicar o código linha por linha, para garantir uma compreensão completa e entender a finalidade de cada função utilizada.

Inclui as bibliotecas para o driver WiFi e para o WebServer. Estas duas bibliotecas vão nos permitir utilizar os métodos para estabelecer uma conexão com a rede local e configurar o server e tratar as requisições HTTP sem preocupar-se com camadas mais baixas do protocolo, respectivamente.

#include "WiFi.h"
#include <WebServer.h>

Declara as variáveis para receber as credenciais da rede (nome e senha).

// Configurações da rede Wi-Fi
const char *ssid = "sua rede local";
const char *password = "senha da rede local";

Definimos os máximos e os mínimos da leitura analógica e o percentual mínimo e máximo para captação luminosa.

// Define o pino do LDR
#define LDR_PIN 3
#define MIN_ANALOG 0
#define MAX_ANALOG 4096
#define MIN_PERCENT 0
#define MAX_PERCENT 100

Declara o objeto e recebe como parâmetro a porta do servidor que estará recebendo as requisições, entenda como porta apenas um canal de comunicação específico.

// Declara o objeto WebServer
WebServer server(80);

Declara a variavel para receber o valor do percentual de luminosidade.

// Variável para armazenar a porcentagem de luz
int light_percent = 0;

Função responsável por conter a página em HTML, inclui: cabeçalho (head), estilo (style) e corpo (body). Retorna uma String e recebe como parâmetro os valores de temperatura.

// Função para retornar a página HTML com a porcentagem de luz
String html_page(int percent)
{
  String index = "<!DOCTYPE html><html>\n";
  index += "<head><meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-scale=1.0, user-scalable=no\">\n";
  index += "<title>Franzininho WiFi Web Server</title>\n";
  index += "<style>html { font-family: Helvetica; display: inline-block; margin: 0px auto; text-align: center;}\n";
  index += "body{margin-top: 50px;} h1 {color: #37973f;margin: 50px auto 30px;}\n";
  index += "p {font-size: 24px;color: #000000;margin-bottom: 10px;}\n";
  index += "div { background-color: lightgrey;width: 400px;border: 20px solid green;padding: 30px;margin: 20px;}\n";
  index += "</style>\n";
  index += "</head>\n";
  index += "<body>\n";
  index += "<div id=\"franzininho_webpage\">\n";
  index += "<h1>Franzininho WiFi Web Server</h1>\n";
  index += "<p>Intensidade luminosa: ";
  index += (int)percent;
  index += " %</p>";
  index += "</div>\n";
  index += "</body>\n";
  index += "</html>\n";
  return index;
}

Função responsável por enviar ao cliente, neste caso quem acessa o endereço de IP, para renderizar uma página em HTML com o valor de temperatura.

// Manipulador para a página principal
void handle_on_connect()
{
  server.send(200, "text/html", html_page(light_percent));
}

Função responsável por enviar ao cliente uma mensagem (“Página não encontrada”) quando o handler não é alocado.

// Manipulador para páginas não encontradas
void handle_not_found()
{
  server.send(404, "text/plain", "Página não encontrada");
}

No setup(), vamos inicializar o canal Serial na velocidade de 115200 bps, configurar o WiFi no modo Station e inicializar o drive para conectar-se à rede local. Em seguida vamos aguardar a conexão à rede até que a Franzininho estabeleça o canal de comunicação com o roteador. O driver do WiFi funciona por eventos, ou seja, sequências de ações notificadas a partir de estados. Desta forma utilizamos o WiFi.status() para monitorar como está o estado atual.

Após entrar na rede local vamos, mostrando no monitor Serial o endereço de IP registrado, como apresentado na figura 2.

Por último, vamos fazer a chamadas dos métodos para apontar a função responsável por criar a página em HTML quando a URL foi acessada (server.on), quando o client não consegue ter acesso ao server apontamos a função responsável por retornar o uma mensagem informando a falha (server.onNotFound) e por fim inicializamos o server (server.begin).

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  
  // Configura o driver WiFi para o modo Station
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  
  // Inicializa o driver e conecta-se à rede local
  WiFi.begin(ssid, password);
  delay(5000);
  
  // Aguarda até que esteja conectado à rede local
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    Serial.println("Aguarde conectar-se à rede...");
    delay(500);
  }
  
  // Imprime o endereço IP na serial
  Serial.println("Conectado com sucesso!");
  Serial.print("IP: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  
  // Adiciona a função "handle_on_connect" quando o servidor estiver online
  server.on("/", handle_on_connect);
  
  // Adiciona a função "handle_not_found" quando o servidor estiver offline
  server.onNotFound(handle_not_found);
  
  // Inicia o servidor
  server.begin();
  
  // Informa que o Web Server foi inicializado
  Serial.println("Web Server Ativo");
}

No void loop, vamos aguardar as requisições HTTP sempre que o cliente desejar acessar o servidor. Recebe o valor percentual de luminosidade, para isso vamos utilizar a função map para converter as leituras analógicas em valores percentuais entre 0 a 100.

void loop()
{
  // Trata as requisições HTTP e sinaliza os eventos
  server.handleClient();
  
  // Realiza uma conversão do valor de tensão para valor em percentual
  light_percent = map(analogRead(LDR_PIN), MAX_ANALOG, MIN_ANALOG, MIN_PERCENT, MAX_PERCENT);
  
  // Aguarda 5 milisegundos
  delay(5);
}

Conclusão

Neste artigo, mostramos como criar um servidor utilizando o Franzininho WiFi na rede local. Para aqueles leitores que não estão familiarizados com a estruturação de um arquivo HTML, pode haver alguma dificuldade, mas existem várias ferramentas online disponíveis que podem ajudar e servir como fonte de pesquisa.

Convidamos você a explorar os outros recursos da biblioteca Web Server, a fim de criar aplicações mais robustas e também compartilhar seus resultados com a comunidade por meio de artigos ou vídeos.