ESP32/ESP8266: отправка данных на LAMP-сервер Raspberry Pi

В этом проекте вы создадите клиент на ESP32 или ESP8266, который выполняет HTTP POST-запрос к LAMP-серверу Raspberry Pi (L inux, A pache, M ySQL, P HP). На Raspberry Pi будет работать PHP-скрипт для вставки данных (показаний датчиков) в базу данных MySQL.

ESP32 ESP8266 Вставка данных в базу данных MySQL на Raspberry Pi

У вас также будет веб-страница, отображающая показания датчиков, временные метки и другую информацию, хранящуюся в базе данных. Вы сможете визуализировать свои данные локально из любого браузера в вашей сети.

Примечание: вы можете сделать этот проект доступным из любой точки мира, следуя этому проекту.

В качестве примера мы будем использовать датчик BME280, подключенный к плате ESP. Вы можете изменить предоставленный код для отправки показаний с другого датчика или использовать несколько плат.

Для создания этого проекта вы будете использовать следующие технологии:

Запуск LAMP-сервера на Raspberry Pi
ESP32 или ESP8266, запрограммированные в Arduino IDE
PHP-скрипт для вставки данных в MySQL и отображения их на веб-странице
База данных MySQL для хранения показаний

0. Необходимые условия 

Прежде чем продолжить этот урок:

Вы должны быть знакомы с платой Raspberry Pi – прочитайте Начало работы с Raspberry Pi;
У вас должна быть установлена операционная система Raspbian или Raspbian Lite – прочитайте Установка Raspbian Lite, включение и подключение через SSH;
Вам также понадобится следующее оборудование:
- Плата Raspberry Pi – прочитайте Лучшие стартовые наборы Raspberry Pi
- MicroSD карта – 16GB Class10
- Блок питания Raspberry Pi (5V 2.5A)
Для подготовки LAMP-сервера на Raspberry Pi следуйте: Установка Apache + MySQL + PHP (LAMP-сервер)

Если вам нравится домашняя автоматизация и вы хотите построить полноценную систему домашней автоматизации, рекомендуем скачать курс по домашней автоматизации.

После того как ваша плата Raspberry Pi будет подготовлена с ОС Raspbian и LAMP-сервером, вы можете продолжить этот урок.

1. Размещение PHP-приложения и базы данных MySQL – Raspberry Pi 

Цель этого проекта – иметь Raspberry Pi с работающим LAMP-сервером, который позволяет хранить показания датчиков с ESP32 или ESP8266. Вы можете визуализировать показания из любого браузера в вашей локальной сети.

Вот общий обзор:

Размещение PHP-приложения и базы данных MySQL на Raspberry Pi для публикации показаний датчиков ESP32 или ESP8266

Если вы хотите сделать ваши данные доступными из любого места, рекомендуем прочитать один из этих проектов:

2. Подготовка базы данных MySQL 

После установки LAMP-сервера и phpMyAdmin на Raspberry Pi, вы можете войти в phpMyAdmin. После этого выполните следующие шаги для создания базы данных и SQL-таблицы.

Откройте браузер и введите http://IP-адрес-вашего-Raspberry-Pi/phpmyadmin – вы должны увидеть страницу входа веб-интерфейса phpMyAdmin.

После входа вы должны увидеть похожую страницу:

Raspberry Pi phpMyAdmin локальная база данных MySQL

Создание базы данных 

1. Выберите меню «Databases» вверху, заполните поля «Create database»:

esp_data
utf8mb4_general_ci

Затем нажмите кнопку Create:

Raspberry Pi phpMyAdmin создание новой базы данных

Вот и всё! Ваша новая база данных успешно создана. Теперь сохраните имя базы данных, оно понадобится позже:

Имя базы данных: esp_data

Создание SQL-таблицы 

После создания базы данных выберите в левой боковой панели имя вашей базы данных esp_data:

Raspberry Pi phpMyAdmin открытие новой базы данных

Важно: убедитесь, что вы открыли базу данных esp_data. Затем нажмите вкладку SQL. Если вы не будете точно следовать этим шагам и выполните SQL-запрос, вы можете создать таблицу в неправильной базе данных.

Скопируйте SQL-запрос из следующего фрагмента:

CREATE TABLE SensorData (
    id INT(6) UNSIGNED AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    sensor VARCHAR(30) NOT NULL,
    location VARCHAR(30) NOT NULL,
    value1 VARCHAR(10),
    value2 VARCHAR(10),
    value3 VARCHAR(10),
    reading_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP
)

Просмотреть исходный код

Откройте вкладку «SQL», вставьте его в поле SQL-запроса (выделено красным прямоугольником) и нажмите кнопку Go, чтобы создать таблицу:

Raspberry Pi phpMyAdmin выполнение SQL-запроса

Если таблица создана успешно, должно появиться следующее:

Raspberry Pi phpMyAdmin SQL-таблица создана

После этого вы должны увидеть вашу вновь созданную таблицу SensorData в базе данных esp_data, как показано на рисунке ниже:

Raspberry Pi phpMyAdmin пустая созданная таблица

3. PHP-скрипт HTTP POST – вставка данных в базу данных MySQL 

В этом разделе мы создадим PHP-скрипт, который отвечает за получение входящих запросов от ESP32 или ESP8266 и вставку данных в базу данных MySQL.

Вы можете выполнять следующие команды на Raspberry Pi, настроенном как настольный компьютер, или используя SSH-подключение.

Если вы подключены к Raspberry Pi через SSH, введите следующую команду для создания файла в каталоге /var/www/html:

pi@raspberrypi:~ $ nano /var/www/html/post-esp-data.php

Raspberry Pi сохранение файла post-esp-data.php

Примечание: если вы следуете этому уроку и не знакомы с PHP или MySQL, рекомендуем создать именно эти файлы. В противном случае вам придётся изменить скетч ESP с другими URL-путями.

Скопируйте следующий PHP-скрипт в только что созданный файл (post-esp-data.php):

<?php

/*
  Rui Santos
  Complete project details at https://RandomNerdTutorials.com/esp32-esp8266-mysql-database-php/

  Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
  of this software and associated documentation files.

  The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
  copies or substantial portions of the Software.
*/

$servername = "localhost";

// REPLACE with your Database name
$dbname = "REPLACE_WITH_YOUR_DATABASE_NAME";
// REPLACE with Database user
$username = "REPLACE_WITH_YOUR_USERNAME";
// REPLACE with Database user password
$password = "REPLACE_WITH_YOUR_PASSWORD";

// Keep this API Key value to be compatible with the ESP32 code provided in the project page.
// If you change this value, the ESP32 sketch needs to match
$api_key_value = "tPmAT5Ab3j7F9";

$api_key= $sensor = $location = $value1 = $value2 = $value3 = "";

if ($_SERVER["REQUEST_METHOD"] == "POST") {
    $api_key = test_input($_POST["api_key"]);
    if($api_key == $api_key_value) {
        $sensor = test_input($_POST["sensor"]);
        $location = test_input($_POST["location"]);
        $value1 = test_input($_POST["value1"]);
        $value2 = test_input($_POST["value2"]);
        $value3 = test_input($_POST["value3"]);

        // Create connection
        $conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
        // Check connection
        if ($conn->connect_error) {
            die("Connection failed: " . $conn->connect_error);
        }

        $sql = "INSERT INTO SensorData (sensor, location, value1, value2, value3)
        VALUES ('" . $sensor . "', '" . $location . "', '" . $value1 . "', '" . $value2 . "', '" . $value3 . "')";

        if ($conn->query($sql) === TRUE) {
            echo "New record created successfully";
        }
        else {
            echo "Error: " . $sql . "<br>" . $conn->error;
        }

        $conn->close();
    }
    else {
        echo "Wrong API Key provided.";
    }

}
else {
    echo "No data posted with HTTP POST.";
}

function test_input($data) {
    $data = trim($data);
    $data = stripslashes($data);
    $data = htmlspecialchars($data);
    return $data;
}

Просмотреть исходный код

Перед сохранением файла вам необходимо изменить переменные $dbname, $username и $password на ваши собственные данные:

// Your Database name
$dbname = "esp_data";
// Your Database user
$username = "root";
// Your Database user password
$password = "YOUR_USER_PASSWORD";

После добавления имени базы данных, имени пользователя и пароля сохраните файл (Ctrl+X, y и клавиша Enter) и продолжайте этот урок.

Raspberry Pi сохранённый файл post-esp-data.php

Если вы попробуете получить доступ к IP-адресу вашего Raspberry Pi по следующему URL-пути, вы увидите следующее:

http://IP-адрес-вашего-Raspberry-Pi/post-esp-data.php

ESP32 ESP8266 PHP страница сохранения показаний в базу данных MySQL Raspberry Pi

4. PHP-скрипт – отображение содержимого базы данных 

Создайте ещё один PHP-файл в каталоге /var/www/html, который будет отображать всё содержимое базы данных на веб-странице. Назовите ваш новый файл: esp-data.php

pi@raspberrypi:~ $ nano /var/www/html/esp-data.php

Raspberry Pi сохранение файла esp-data.php

Отредактируйте только что созданный файл (esp-data.php) и скопируйте следующий PHP-скрипт:

<!DOCTYPE html>
<html><body>
<?php
/*
  Rui Santos
  Complete project details at https://RandomNerdTutorials.com/esp32-esp8266-mysql-database-php/

  Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
  of this software and associated documentation files.

  The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
  copies or substantial portions of the Software.
*/

$servername = "localhost";

// REPLACE with your Database name
$dbname = "REPLACE_WITH_YOUR_DATABASE_NAME";
// REPLACE with Database user
$username = "REPLACE_WITH_YOUR_USERNAME";
// REPLACE with Database user password
$password = "REPLACE_WITH_YOUR_PASSWORD";

// Create connection
$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
// Check connection
if ($conn->connect_error) {
    die("Connection failed: " . $conn->connect_error);
}

$sql = "SELECT id, sensor, location, value1, value2, value3, reading_time FROM SensorData ORDER BY id DESC";

echo '<table cellspacing="5" cellpadding="5">
      <tr>
        <td>ID</td>
        <td>Sensor</td>
        <td>Location</td>
        <td>Value 1</td>
        <td>Value 2</td>
        <td>Value 3</td>
        <td>Timestamp</td>
      </tr>';

if ($result = $conn->query($sql)) {
    while ($row = $result->fetch_assoc()) {
        $row_id = $row["id"];
        $row_sensor = $row["sensor"];
        $row_location = $row["location"];
        $row_value1 = $row["value1"];
        $row_value2 = $row["value2"];
        $row_value3 = $row["value3"];
        $row_reading_time = $row["reading_time"];
        // Uncomment to set timezone to - 1 hour (you can change 1 to any number)
        //$row_reading_time = date("Y-m-d H:i:s", strtotime("$row_reading_time - 1 hours"));

        // Uncomment to set timezone to + 4 hours (you can change 4 to any number)
        //$row_reading_time = date("Y-m-d H:i:s", strtotime("$row_reading_time + 4 hours"));

        echo '<tr>
                <td>' . $row_id . '</td>
                <td>' . $row_sensor . '</td>
                <td>' . $row_location . '</td>
                <td>' . $row_value1 . '</td>
                <td>' . $row_value2 . '</td>
                <td>' . $row_value3 . '</td>
                <td>' . $row_reading_time . '</td>
              </tr>';
    }
    $result->free();
}

$conn->close();
?>
</table>
</body>
</html>

Просмотреть исходный код

Добавьте $dbname, $username и $password:

// Your Database name
$dbname = "esp_data";
// Your Database user
$username = "root";
// Your Database user password
$password = "YOUR_USER_PASSWORD";

Сохраните файл (Ctrl+X, y и клавиша Enter) и продолжайте этот проект.

Raspberry Pi сохранённый файл esp-data.php

Если вы попробуете получить доступ к IP-адресу вашего Raspberry Pi по следующему URL-пути, вы увидите следующее:

http://IP-адрес-вашего-Raspberry-Pi/esp-data.php

ESP32 ESP8266 PHP страница просмотра показаний температуры влажности давления BME280

Вот и всё! Если вы видите эту пустую таблицу в браузере, значит всё готово. В следующем разделе вы узнаете, как вставлять данные с вашего ESP32 или ESP8266 в базу данных.

5. Подготовка ESP32 или ESP8266 

Этот проект совместим как с платами ESP32, так и с ESP8266. Вам нужно только собрать простую схему и загрузить предоставленный скетч для вставки температуры, влажности, давления и других данных в базу данных каждые 30 секунд.

Необходимые компоненты 

Для этого примера мы будем получать показания с датчика BME280. Вот список компонентов, необходимых для сборки схемы этого проекта:

Плата ESP32 (прочитайте Лучшие платы разработки ESP32)
Альтернатива – Плата ESP8266 (прочитайте Лучшие платы разработки ESP8266)
Датчик BME280
Соединительные провода
Макетная плата

Схемы подключения 

Модуль датчика BME280, который мы используем, взаимодействует через протокол связи I2C, поэтому вам нужно подключить его к выводам I2C ESP32 или ESP8266.

Подключение BME280 к ESP32

Выводы I2C ESP32:

GPIO 22: SCL (SCK)
GPIO 21: SDA (SDI)

Итак, соберите вашу схему, как показано на следующей схематической диаграмме (прочитайте полное руководство по ESP32 с BME280).

Рекомендуемое чтение: Справочное руководство по выводам ESP32

Подключение BME280 к ESP8266

Выводы I2C ESP8266:

GPIO 5 (D1): SCL (SCK)
GPIO 4 (D2): SDA (SDI)

Соберите вашу схему, как показано на следующей схематической диаграмме, если вы используете плату ESP8266 (прочитайте полное руководство по ESP8266 с BME280).

Рекомендуемое чтение: Справочное руководство по выводам ESP8266

Код ESP32/ESP8266 

Мы будем программировать ESP32/ESP8266 с помощью Arduino IDE, поэтому у вас должно быть установлено дополнение ESP32/ESP8266 в вашей Arduino IDE. Следуйте одному из следующих уроков в зависимости от используемой платы:

Установка платы ESP32 в Arduino IDE – вам также нужно установить библиотеку BME280 и библиотеку Adafruit_Sensor
Установка платы ESP8266 в Arduino IDE – вам также нужно установить библиотеку BME280 и библиотеку Adafruit_Sensor

После установки необходимых дополнений для плат скопируйте следующий код в вашу Arduino IDE, но пока не загружайте его. Вам нужно внести некоторые изменения, чтобы он работал для вас.

/*
  Rui Santos
  Complete project details at https://RandomNerdTutorials.com/esp32-esp8266-mysql-database-php/

  Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
  of this software and associated documentation files.

  The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
  copies or substantial portions of the Software.

*/

#ifdef ESP32
  #include <WiFi.h>
  #include <HTTPClient.h>
#else
  #include <ESP8266WiFi.h>
  #include <ESP8266HTTPClient.h>
  #include <WiFiClient.h>
#endif

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BME280.h>

// Replace with your network credentials
const char* ssid     = "REPLACE_WITH_YOUR_SSID";
const char* password = "REPLACE_WITH_YOUR_PASSWORD";

// REPLACE with your Domain name and URL path or IP address with path
const char* serverName = "http://example.com/post-esp-data.php";

// Keep this API Key value to be compatible with the PHP code provided in the project page.
// If you change the apiKeyValue value, the PHP file /post-esp-data.php also needs to have the same key
String apiKeyValue = "tPmAT5Ab3j7F9";

String sensorName = "BME280";
String sensorLocation = "Office";

/*#include <SPI.h>
#define BME_SCK 18
#define BME_MISO 19
#define BME_MOSI 23
#define BME_CS 5*/

#define SEALEVELPRESSURE_HPA (1013.25)

Adafruit_BME280 bme;  // I2C
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS);  // hardware SPI
//Adafruit_BME280 bme(BME_CS, BME_MOSI, BME_MISO, BME_SCK);  // software SPI

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.println("Connecting");
  while(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.print("Connected to WiFi network with IP Address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  // (you can also pass in a Wire library object like &Wire2)
  bool status = bme.begin(0x76);
  if (!status) {
    Serial.println("Could not find a valid BME280 sensor, check wiring or change I2C address!");
    while (1);
  }
}

void loop() {
  //Check WiFi connection status
  if(WiFi.status()== WL_CONNECTED){
    WiFiClient client;
    HTTPClient http;

    // Your Domain name with URL path or IP address with path
    http.begin(client, serverName);

    // Specify content-type header
    http.addHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");

    // Prepare your HTTP POST request data
    String httpRequestData = "api_key=" + apiKeyValue + "&sensor=" + sensorName
                          + "&location=" + sensorLocation + "&value1=" + String(bme.readTemperature())
                          + "&value2=" + String(bme.readHumidity()) + "&value3=" + String(bme.readPressure()/100.0F) + "";
    Serial.print("httpRequestData: ");
    Serial.println(httpRequestData);

    // You can comment the httpRequestData variable above
    // then, use the httpRequestData variable below (for testing purposes without the BME280 sensor)
    //String httpRequestData = "api_key=tPmAT5Ab3j7F9&sensor=BME280&location=Office&value1=24.75&value2=49.54&value3=1005.14";

    // Send HTTP POST request
    int httpResponseCode = http.POST(httpRequestData);

    // If you need an HTTP request with a content type: text/plain
    //http.addHeader("Content-Type", "text/plain");
    //int httpResponseCode = http.POST("Hello, World!");

    // If you need an HTTP request with a content type: application/json, use the following:
    //http.addHeader("Content-Type", "application/json");
    //int httpResponseCode = http.POST("{\"value1\":\"19\",\"value2\":\"67\",\"value3\":\"78\"}");

    if (httpResponseCode>0) {
      Serial.print("HTTP Response code: ");
      Serial.println(httpResponseCode);
    }
    else {
      Serial.print("Error code: ");
      Serial.println(httpResponseCode);
    }
    // Free resources
    http.end();
  }
  else {
    Serial.println("WiFi Disconnected");
  }
  //Send an HTTP POST request every 30 seconds
  delay(30000);
}

Просмотреть исходный код

Настройка сетевых учётных данных

Вам нужно изменить следующие строки, указав ваши сетевые учётные данные: SSID и пароль. Код хорошо прокомментирован в местах, где нужно внести изменения.

// Replace with your network credentials
const char* ssid     = "REPLACE_WITH_YOUR_SSID";
const char* password = "REPLACE_WITH_YOUR_PASSWORD";

Настройка serverName

Вам также нужно ввести IP-адрес вашего Raspberry Pi, чтобы ESP публиковал показания на ваш LAMP-сервер.

const char* serverName = "http://IP-адрес-вашего-Raspberry-Pi/post-esp-data.php";

Например:

const char* serverName = "http://192.168.1.86/post-esp-data.php";

Теперь вы можете загрузить код на вашу плату. Он должен работать сразу как на плате ESP32, так и на ESP8266. Если вы хотите узнать, как работает код, прочитайте следующий раздел.

Как работает код

Этот проект уже достаточно объёмный, поэтому мы не будем подробно рассматривать, как работает код, но вот краткое резюме:

Импорт всех библиотек для работы (будут импортированы библиотеки ESP32 или ESP8266 в зависимости от выбранной платы в вашей Arduino IDE)
Настройка переменных, которые вы можете изменить (apiKeyValue, sensorName, sensorLocation)
apiKeyValue – это просто случайная строка, которую вы можете изменить. Она используется в целях безопасности, чтобы только тот, кто знает ваш API-ключ, мог публиковать данные в вашу базу данных
Инициализация последовательной связи для целей отладки
Установка Wi-Fi соединения с вашим маршрутизатором
Инициализация BME280 для получения показаний

Затем, в loop() происходит фактический HTTP POST-запрос каждые 30 секунд с последними показаниями BME280:

// Your Domain name with URL path or IP address with path
http.begin(serverName);

// Specify content-type header
http.addHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");

// Prepare your HTTP POST request data
String httpRequestData = "api_key=" + apiKeyValue + "&sensor=" + sensorName
                      + "&location=" + sensorLocation + "&value1=" + String(bme.readTemperature())
                      + "&value2=" + String(bme.readHumidity()) + "&value3=" + String(bme.readPressure()/100.0F) + "";

int httpResponseCode = http.POST(httpRequestData);

Вы можете закомментировать переменную httpRequestData выше, которая объединяет все показания BME280, и использовать переменную httpRequestData ниже для целей тестирования:

String httpRequestData = "api_key=tPmAT5Ab3j7F9&sensor=BME280&location=Office&value1=24.75&value2=49.54&value3=1005.14";

Демонстрация 

После выполнения всех шагов дайте вашей плате ESP собрать несколько показаний и опубликовать их на ваш сервер.

Если всё правильно, вот что вы должны увидеть в мониторе последовательного порта Arduino IDE:

ESP32 ESP8266 публикация показаний в базу данных MySQL Raspberry Pi

Если вы откроете IP-адрес вашего Raspberry Pi по URL-пути /esp-data.php:

http://IP-адрес-вашего-Raspberry-Pi/esp-data.php

Вы должны увидеть все показания, хранящиеся в вашей базе данных. Обновите веб-страницу, чтобы увидеть последние показания:

Raspberry Pi PHP MySQL просмотр показаний ESP32 ESP8266

Вы также можете зайти в phpMyAdmin для управления данными, хранящимися в таблице SensorData. Вы можете удалять их, редактировать и т.д.

Raspberry Pi phpMyAdmin таблица с опубликованными показаниями ESP32 ESP8266

Заключение 

В этом уроке вы узнали, как публиковать данные датчиков в базу данных на вашем собственном локальном LAMP-сервере Raspberry Pi.

Предоставленный пример максимально прост, чтобы вы могли понять, как всё работает. После понимания этого примера вы можете изменить внешний вид таблицы, публиковать показания различных датчиков, публиковать данные с нескольких плат ESP и многое другое.

Вам также может понравиться:

Надеемся, вам понравился этот проект. Если у вас есть вопросы, оставьте комментарий ниже, и мы постараемся ответить.

Если вам нравится ESP32, вы можете рассмотреть возможность записаться на наш курс «Изучите ESP32 с Arduino IDE». Вы также можете получить доступ к нашим бесплатным ресурсам по ESP32 здесь.

Спасибо за чтение.