ESP32 - Web Plotter
In deze tutorial leert u hoe u een web plotter maakt die lijkt op de Serial Plotter in Arduino IDE. Met deze opstelling kunt u eenvoudig realtime data van een ESP32 bekijken via een webbrowser op uw smartphone of PC. De gegevens worden weergegeven in een grafiek, precies zoals u die in de Serial Plotter van Arduino IDE ziet.
Benodigde Hardware
Of u kunt de volgende kits kopen:
| 1 | × | DIYables Sensorkit (30 sensoren/displays) | |
| 1 | × | DIYables Sensorkit (18 sensoren/displays) |
Openbaarmaking: Sommige van de links in deze sectie zijn Amazon-affiliate links. We kunnen een commissie ontvangen voor aankopen die via deze links worden gedaan, zonder extra kosten voor u. We waarderen uw steun.
Hoe de Web Plotter Werkt
- De code op de ESP32 creëert een webserver en een WebSocket-server.
- Wanneer een gebruiker de webpagina opent op de ESP32 via een webbrowser, stuurt de webserver op de ESP32 de webinhoud (HTML, CSS, JavaScript) terug naar de browser.
- De JavaScript-code tekent een grafiek in de webbrowser die lijkt op de Serial Plotter.
- Wanneer een gebruiker op de connect-knop op de webpagina klikt, maakt de JavaScript-code een WebSocket-verbinding met de WebSocket-server op de ESP32.
- De ESP32 verstuurt data via de WebSocket-verbinding naar de webbrowser in een formaat dat vergelijkbaar is met dat van de Serial Plotter (zie het volgende onderdeel).
- De JavaScript-code in de browser ontvangt de data en toont deze in de grafiek.
Het dataformaat dat ESP32 naar de web plotter stuurt
Om meerdere variabelen te plotten, moeten we variabelen van elkaar scheiden met het “\t” (tab) of een spatie " " karakter. De laatste waarde MOET eindigen met de “\r\n” karakters.
In detail:
- De eerste variabele
webSocket->broadcastTXT(variable_1);
- De middelste variabelen
webSocket->broadcastTXT(" "); // een tab '\t' of spatie ' ' karakter wordt tussen de twee waardes weergegeven.
webSocket->broadcastTXT(variable_2);
webSocket->broadcastTXT(" "); // een tab '\t' of spatie ' ' karakter wordt tussen de twee waardes weergegeven.
webSocket->broadcastTXT(variable_3);
- De laatste variabele
webSocket->broadcastTXT(" "); // een tab '\t' of spatie ' ' karakter wordt tussen de twee waardes weergegeven.
webSocket->broadcastTXT(variable_4);
webSocket->broadcastTXT("\r\n"); // de laatste waarde wordt afgesloten met carriage return en newline karakters.
Voor meer details verwijzen we naar de ESP32 - Serial Plotter tutorial.
ESP32 Code - Web Plotter
De webpagina-inhoud (HTML, CSS, JavaScript) wordt apart opgeslagen in een index.h bestand. Hierdoor hebben we twee codebestanden in Arduino IDE:
- Een .ino bestand met de ESP32 code die de webserver en WebSocket-server aanmaakt.
- Een .h bestand met de inhoud van de webpagina.
Snelle Stappen
- Als u ESP32 voor het eerst gebruikt, bekijk dan hoe u de omgeving voor ESP32 instelt in Arduino IDE.
- Verbind de ESP32 met uw PC via een micro USB-kabel.
- Open Arduino IDE op uw PC.
- Selecteer het juiste ESP32 board (bijvoorbeeld ESP32 Dev Module) en de juiste COM-poort.
- Open de Library Manager door te klikken op het Library Manager-icoon in de linker navigatiebalk van Arduino IDE.
- Zoek op “DIYables ESP32 WebServer” en vind de Web Server library gemaakt door DIYables.
- Klik op de knop Install om de Web Server library te installeren.
- Maak binnen Arduino IDE een nieuwe sketch aan en geef deze een naam, bijvoorbeeld newbiely.com.ino.
- Kopieer onderstaande code en open deze in Arduino IDE.
/*
* Deze ESP32 code is ontwikkeld door newbiely.nl
* Deze ESP32 code wordt zonder enige beperking aan het publiek beschikbaar gesteld.
* Voor volledige instructies en schema's, bezoek:
* https://newbiely.nl/tutorials/esp32/esp32-web-plotter
*/
#include <DIYables_ESP32_WebServer.h>
#include "index.h"
// WiFi credentials
const char WIFI_SSID[] = "YOUR_WIFI_SSID";
const char WIFI_PASSWORD[] = "YOUR_WIFI_PASSWORD";
// Create web server instance
DIYables_ESP32_WebServer server;
DIYables_ESP32_WebSocket* webSocket;
int last_update = 0;
// Web Page handlers
void handleHome(WiFiClient& client, const String& method, const String& request, const QueryParams& params, const String& jsonData) {
// HTML_CONTENT from the index.h file
server.sendResponse(client, HTML_CONTENT);
}
// WebSocket event handlers
void onWebSocketOpen(net::WebSocket& ws) {
Serial.println("New WebSocket connection");
// Send welcome message
const char welcome[] = "Connected to ESP32 WebSocket Server!";
}
void onWebSocketMessage(net::WebSocket& ws, const net::WebSocket::DataType dataType, const char* message, uint16_t length) {
Serial.print("WebSocket Received (");
Serial.print(length);
Serial.print(" bytes): ");
Serial.println(message);
String msgStr = String(message);
String response = "";
// Broadcast response to all connected clients using the library
if (webSocket != nullptr) {
webSocket->broadcastTXT(response);
Serial.print("WebSocket sent (");
Serial.print(response.length());
Serial.print(" bytes): ");
Serial.println(response);
}
}
void onWebSocketClose(net::WebSocket& ws, const net::WebSocket::CloseCode code, const char* reason, uint16_t length) {
Serial.println("WebSocket client disconnected");
}
void setup() {
Serial.begin(9600);
delay(1000);
Serial.println("ESP32 Web Server and WebSocket Server");
// Configure web server routes
server.addRoute("/", handleHome);
// Start web server with WiFi connection
server.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
// Enable WebSocket functionality
webSocket = server.enableWebSocket(81);
if (webSocket != nullptr) {
// Set up WebSocket event handlers
webSocket->onOpen(onWebSocketOpen);
webSocket->onMessage(onWebSocketMessage);
webSocket->onClose(onWebSocketClose);
} else {
Serial.println("Failed to start WebSocket server");
}
}
void loop() {
// Then handle HTTP requests
server.handleClient();
// Handle WebSocket
server.handleWebSocket();
if (millis() - last_update > 500) {
last_update = millis();
String variable_1 = String(random(0, 100));
String variable_2 = String(random(0, 100));
String variable_3 = String(random(0, 100));
String variable_4 = String(random(0, 100));
// TO SERIAL PLOTTER
Serial.print(variable_1);
Serial.print(" "); // a tab '\t' or space ' ' character is printed between the two values.
Serial.print(variable_2);
Serial.print(" "); // a tab '\t' or space ' ' character is printed between the two values.
Serial.print(variable_3);
Serial.print(" "); // a tab '\t' or space ' ' character is printed between the two values.
Serial.println(variable_4); // the last value is terminated by a carriage return and a newline characters.
// TO WEB PLOTTER
webSocket->broadcastTXT(variable_1);
webSocket->broadcastTXT(" "); // a tab '\t' or space ' ' character is printed between the two values.
webSocket->broadcastTXT(variable_2);
webSocket->broadcastTXT(" "); // a tab '\t' or space ' ' character is printed between the two values.
webSocket->broadcastTXT(variable_3);
webSocket->broadcastTXT(" "); // a tab '\t' or space ' ' character is printed between the two values.
webSocket->broadcastTXT(variable_4);
webSocket->broadcastTXT("\r\n"); // the last value is terminated by a carriage return and a newline characters.
}
}
- Pas in de code de WiFi-informatie (SSID en wachtwoord) aan naar uw eigen netwerkgegevens.
- Maak het bestand index.h in Arduino IDE door:
- Ofwel te klikken op de knop onder het seriële monitor-icoon en kies New Tab, of gebruik de toetscombinatie Ctrl+Shift+N.
- Geef het bestand de naam index.h en klik op OK.
- Kopieer onderstaande code en plak deze in het index.h bestand.
- Nu heeft u de code verdeeld over twee bestanden: newbiely.com.ino en index.h.
- Klik op de knop Upload in Arduino IDE om de code naar de ESP32 te uploaden.
- Open de Seriële Monitor.
- Bekijk het resultaat in de Seriële Monitor.
- Noteer het weergegeven IP-adres en voer deze in de adresbalk van een webbrowser op uw smartphone of PC in.
- U zult de webpagina zien zoals hieronder:
- Klik op de CONNECT knop om de webpagina via WebSocket met de ESP32 te verbinden.
- U zult de plotter de data zien plotten zoals op de onderstaande afbeelding.
- U kunt de Serial Plotter in Arduino IDE openen om te vergelijken met de Web Plotter in de webbrowser.
- Als u de HTML-inhoud in index.h wijzigt en niets aanpast in newbiely.com.ino, zal Arduino IDE de HTML-inhoud niet bijwerken bij compileren en uploaden.
- Om de HTML-inhoud toch te laten bijwerken, voert u een wijziging door in het newbiely.com.ino-bestand (bijvoorbeeld een lege regel toevoegen of een commentaarregel).
/*
* Deze ESP32 code is ontwikkeld door newbiely.nl
* Deze ESP32 code wordt zonder enige beperking aan het publiek beschikbaar gesteld.
* Voor volledige instructies en schema's, bezoek:
* https://newbiely.nl/tutorials/esp32/esp32-web-plotter
*/
const char *HTML_CONTENT = R"=====(
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>ESP32 - Web Plotter</title>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.7">
<style>
body {text-align: center; height: 750px; }
h1 {font-weight: bold; font-size: 20pt; padding-bottom: 5px; color: navy; }
h2 {font-weight: bold; font-size: 15pt; padding-bottom: 5px; }
button {font-weight: bold; font-size: 15pt; }
#footer {width: 100%; margin: 0px; padding: 0px 0px 10px 0px; bottom: 0px; }
.sub-footer {margin: 0 auto; position: relative; width:400px; }
.sub-footer a {position: absolute; font-size: 10pt; top: 3px; }
</style>
<script>
var COLOR_BACKGROUND = "#FFFFFF";
var COLOR_TEXT = "#000000";
var COLOR_BOUND = "#000000";
var COLOR_GRIDLINE = "#F0F0F0";
//var COLOR_LINE = ["#33FFFF", "#FF00FF", "#FF0000", "#FF8C00", "#00FF00"];
//var COLOR_LINE = ["#0000FF", "#FF0000", "#00FF00", "#FF8C00", "#00FF00"];
//var COLOR_LINE = ["#33FFFF", "#FF0000", "#00FF00", "#FF8C00", "#00FF00"];
var COLOR_LINE = ["#0000FF", "#FF0000", "#009900", "#FF9900", "#CC00CC", "#666666", "#00CCFF", "#000000"];
var LEGEND_WIDTH = 10;
var X_AXIS_TITLE_HEIGHT = 40;
var Y_AXIS_TITLE_WIDTH = 40;
var X_AXIS_VALUE_HEIGHT = 40;
var Y_AXIS_VALUE_WIDTH = 50;
var PLOT_AREA_PADDING_TOP = 30;
var PLOT_AREA_PADDING_RIGHT = 30;
var X_GRIDLINE_NUM = 5;
var Y_GRIDLINE_NUM = 4;
var WSP_SIZE_TYPE = 1; /* 0: Fixed size, 1: full screen */
var WSP_WIDTH = 400;
var WSP_HEIGHT = 200;
var MAX_SAMPLE = 50; // in sample
var X_AXIS_MIN = 0;
var X_AXIS_MAX = MAX_SAMPLE;
var Y_AXIS_AUTO_SCALE = 1; /* 0: y axis fixed range, 1: y axis auto scale */
var Y_AXIS_MIN = -5;
var Y_AXIS_MAX = 5;
var X_AXIS_TITLE = "X";
var Y_AXIS_TITLE = "Y";
var plot_area_width;
var plot_area_height;
var plot_area_pivot_x;
var plot_area_pivot_y;
var sample_count = 0;
var buffer = "";
var data = [];
var ws;
var canvas;
var ctx;
function init()
{
canvas = document.getElementById("graph");
canvas.style.backgroundColor = COLOR_BACKGROUND;
ctx = canvas.getContext("2d");
canvas_resize();
setInterval(update_view, 1000 / 60);
}
function connect_onclick()
{
if(ws == null)
{
ws = new WebSocket("ws://" + window.location.host + ":81");
document.getElementById("ws_state").innerHTML = "CONNECTING";
ws.onopen = ws_onopen;
ws.onclose = ws_onclose;
ws.onmessage = ws_onmessage;
ws.binaryType = "arraybuffer";
}
else
ws.close();
}
function ws_onopen()
{
document.getElementById("ws_state").innerHTML = "<span style='color: blue'>CONNECTED</span>";
document.getElementById("bt_connect").innerHTML = "Disconnect";
}
function ws_onclose()
{
document.getElementById("ws_state").innerHTML = "<span style='color: gray'>CLOSED</span>";
document.getElementById("bt_connect").innerHTML = "Connect";
ws.onopen = null;
ws.onclose = null;
ws.onmessage = null;
ws = null;
}
function ws_onmessage(e_msg)
{
e_msg = e_msg || window.event; // MessageEvent
console.log(e_msg.data);
buffer += e_msg.data;
buffer = buffer.replace(/\r\n/g, "\n");
buffer = buffer.replace(/\r/g, "\n");
while(buffer.indexOf("\n") == 0)
buffer = buffer.substr(1);
if(buffer.indexOf("\n") <= 0)
return;
var pos = buffer.lastIndexOf("\n");
var str = buffer.substr(0, pos);
var new_sample_arr = str.split("\n");
buffer = buffer.substr(pos + 1);
for(var si = 0; si < new_sample_arr.length; si++)
{
var str = new_sample_arr[si];
var arr = [];
if(str.indexOf("\t") > 0)
arr = str.split("\t");
else
arr = str.split(" ");
for(var i = 0; i < arr.length; i++)
{
var value = parseFloat(arr[i]);
if(isNaN(value))
continue;
if(i >= data.length)
{
var new_line = [value];
data.push(new_line); // new line
}
else
data[i].push(value);
}
sample_count++;
}
for(var line = 0; line < data.length; line++)
{
while(data[line].length > MAX_SAMPLE)
data[line].splice(0, 1);
}
if(Y_AXIS_AUTO_SCALE)
auto_scale();
}
function map(x, in_min, in_max, out_min, out_max)
{
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min;
}
function get_random_color()
{
var letters = '0123456789ABCDEF';
var _color = '#';
for (var i = 0; i < 6; i++)
_color += letters[Math.floor(Math.random() * 16)];
return _color;
}
function update_view()
{
if(sample_count <= MAX_SAMPLE)
X_AXIS_MAX = sample_count;
else
X_AXIS_MAX = 50;
ctx.clearRect(0, 0, WSP_WIDTH, WSP_HEIGHT);
ctx.save();
ctx.translate(plot_area_pivot_x, plot_area_pivot_y);
ctx.font = "bold 20px Arial";
ctx.textBaseline = "middle";
ctx.textAlign = "center";
ctx.fillStyle = COLOR_TEXT;
// draw X axis title
if(X_AXIS_TITLE != "")
{
ctx.fillText(X_AXIS_TITLE, plot_area_width / 2, X_AXIS_VALUE_HEIGHT + X_AXIS_TITLE_HEIGHT / 2);
}
// draw Y axis title
if(Y_AXIS_TITLE != "")
{
ctx.rotate(-90 * Math.PI / 180);
ctx.fillText(Y_AXIS_TITLE, plot_area_height / 2, -Y_AXIS_VALUE_WIDTH - Y_AXIS_TITLE_WIDTH / 2);
ctx.rotate(90 * Math.PI / 180);
}
ctx.font = "16px Arial";
ctx.textAlign = "right";
ctx.strokeStyle = COLOR_BOUND;
for(var i = 0; i <= Y_GRIDLINE_NUM; i++)
{
var y_gridline_px = -map(i, 0, Y_GRIDLINE_NUM, 0, plot_area_height);
y_gridline_px = Math.round(y_gridline_px) + 0.5;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0, y_gridline_px);
ctx.lineTo(plot_area_width, y_gridline_px);
ctx.stroke();
ctx.strokeStyle = COLOR_BOUND;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(-7 , y_gridline_px);
ctx.lineTo(4, y_gridline_px);
ctx.stroke();
var y_gridline_value = map(i, 0, Y_GRIDLINE_NUM, Y_AXIS_MIN, Y_AXIS_MAX);
y_gridline_value = y_gridline_value.toFixed(1);
ctx.fillText(y_gridline_value + "", -15, y_gridline_px);
ctx.strokeStyle = COLOR_GRIDLINE;
}
ctx.strokeStyle = COLOR_BOUND;
ctx.textAlign = "center";
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0.5, y_gridline_px - 7);
ctx.lineTo(0.5, y_gridline_px + 4);
ctx.stroke();
for(var i = 0; i <= X_GRIDLINE_NUM; i++)
{
var x_gridline_px = map(i, 0, X_GRIDLINE_NUM, 0, plot_area_width);
x_gridline_px = Math.round(x_gridline_px) + 0.5;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x_gridline_px, 0);
ctx.lineTo(x_gridline_px, -plot_area_height);
ctx.stroke();
ctx.strokeStyle = COLOR_BOUND;
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x_gridline_px, 7);
ctx.lineTo(x_gridline_px, -4);
ctx.stroke();
var x_gridline_value;
if(sample_count <= MAX_SAMPLE)
x_gridline_value = map(i, 0, X_GRIDLINE_NUM, X_AXIS_MIN, X_AXIS_MAX);
else
x_gridline_value = map(i, 0, X_GRIDLINE_NUM, sample_count - MAX_SAMPLE, sample_count);;
ctx.fillText(x_gridline_value.toString(), x_gridline_px, X_AXIS_VALUE_HEIGHT / 2 + 5);
ctx.strokeStyle = COLOR_GRIDLINE;
}
//ctx.lineWidth = 2;
var line_num = data.length;
for(var line = 0; line < line_num; line++)
{
// draw graph
var sample_num = data[line].length;
if(sample_num >= 2)
{
var y_value = data[line][0];
var x_px = 0;
var y_px = -map(y_value, Y_AXIS_MIN, Y_AXIS_MAX, 0, plot_area_height);
if(line == COLOR_LINE.length)
COLOR_LINE.push(get_random_color());
ctx.strokeStyle = COLOR_LINE[line];
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x_px, y_px);
for(var i = 0; i < sample_num; i++)
{
y_value = data[line][i];
x_px = map(i, X_AXIS_MIN, X_AXIS_MAX -1, 0, plot_area_width);
y_px = -map(y_value, Y_AXIS_MIN, Y_AXIS_MAX, 0, plot_area_height);
ctx.lineTo(x_px, y_px);
}
ctx.stroke();
}
// draw legend
var x = plot_area_width - (line_num - line) * LEGEND_WIDTH - (line_num - line - 1) * LEGEND_WIDTH / 2;
var y = -plot_area_height - PLOT_AREA_PADDING_TOP / 2 - LEGEND_WIDTH / 2;
ctx.fillStyle = COLOR_LINE[line];
ctx.beginPath();
ctx.rect(x, y, LEGEND_WIDTH, LEGEND_WIDTH);
ctx.fill();
}
ctx.restore();
}
function canvas_resize()
{
canvas.width = 0; // to avoid wrong screen size
canvas.height = 0;
if(WSP_SIZE_TYPE)
{ // full screen
document.getElementById('footer').style.position = "fixed";
var width = window.innerWidth - 20;
var height = window.innerHeight - 20;
WSP_WIDTH = width;
WSP_HEIGHT = height - document.getElementById('header').offsetHeight - document.getElementById('footer').offsetHeight;
}
canvas.width = WSP_WIDTH;
canvas.height = WSP_HEIGHT;
ctx.font = "16px Arial";
var y_min_text_size = ctx.measureText(Y_AXIS_MIN.toFixed(1) + "").width;
var y_max_text_size = ctx.measureText(Y_AXIS_MAX.toFixed(1) + "").width;
Y_AXIS_VALUE_WIDTH = Math.round(Math.max(y_min_text_size, y_max_text_size)) + 15;
plot_area_width = WSP_WIDTH - Y_AXIS_VALUE_WIDTH - PLOT_AREA_PADDING_RIGHT;
plot_area_height = WSP_HEIGHT - X_AXIS_VALUE_HEIGHT - PLOT_AREA_PADDING_TOP;
plot_area_pivot_x = Y_AXIS_VALUE_WIDTH;
plot_area_pivot_y = WSP_HEIGHT - X_AXIS_VALUE_HEIGHT;
if(X_AXIS_TITLE != "")
{
plot_area_height -= X_AXIS_TITLE_HEIGHT;
plot_area_pivot_y -= X_AXIS_TITLE_HEIGHT;
}
if(Y_AXIS_TITLE != "")
{
plot_area_width -= Y_AXIS_TITLE_WIDTH;
plot_area_pivot_x += Y_AXIS_TITLE_WIDTH;
}
ctx.lineWidth = 1;
}
function auto_scale()
{
if(data.length >= 1)
{
var max_arr = [];
var min_arr = [];
for(var i = 0; i < data.length; i++)
{
if(data[i].length >= 1)
{
var max = Math.max.apply(null, data[i]);
var min = Math.min.apply(null, data[i]);
max_arr.push(max);
min_arr.push(min);
}
}
var max = Math.max.apply(null, max_arr);
var min = Math.min.apply(null, min_arr);
var MIN_DELTA = 10.0;
if((max - min) < MIN_DELTA)
{
var mid = (max + min) / 2;
max = mid + MIN_DELTA / 2;
min = mid - MIN_DELTA / 2;
}
var range = max - min;
var exp;
if (range == 0.0)
exp = 0;
else
exp = Math.floor(Math.log10(range / 4));
var scale = Math.pow(10, exp);
var raw_step = (range / 4) / scale;
var step;
potential_steps =[1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 8.0, 10.0];
for (var i = 0; i < potential_steps.length; i++)
{
if (potential_steps[i] < raw_step)
continue;
step = potential_steps[i] * scale;
Y_AXIS_MIN = step * Math.floor(min / step);
Y_AXIS_MAX = Y_AXIS_MIN + step * (4);
if (Y_AXIS_MAX >= max)
break;
}
var count = 5 - Math.floor((Y_AXIS_MAX - max) / step);
Y_AXIS_MAX = Y_AXIS_MIN + step * (count - 1);
ctx.font = "16px Arial";
var y_min_text_size = ctx.measureText(Y_AXIS_MIN.toFixed(1) + "").width;
var y_max_text_size = ctx.measureText(Y_AXIS_MAX.toFixed(1) + "").width;
Y_AXIS_VALUE_WIDTH = Math.round(Math.max(y_min_text_size, y_max_text_size)) + 15;
plot_area_width = WSP_WIDTH - Y_AXIS_VALUE_WIDTH - PLOT_AREA_PADDING_RIGHT;
plot_area_pivot_x = Y_AXIS_VALUE_WIDTH;
}
}
window.onload = init;
</script>
</head>
<body onresize="canvas_resize()">
<h1 id="header">ESP32 - Web Plotter</h1>
<canvas id="graph"></canvas>
<br>
<div id="footer">
<div class="sub-footer">
<h2>WebSocket <span id="ws_state"><span style="color: gray">CLOSED</span></span></h2>
</div>
<button id="bt_connect" type="button" onclick="connect_onclick();">Connect</button>
</div>
</body>
</html>
)=====";
COM6
Connecting to WiFi...
Connected to WiFi
ESP32 Web Server's IP address IP address: 192.168.0.2
Autoscroll
Clear output
9600 baud
Newline
※ Notiz:
Regel-voor-regel Code-uitleg
De bovenstaande ESP32 code bevat regel-voor-regel uitleg in de commentaren. Lees deze goed door!