Continuación de la entrada anterior: #6 Curso IoT con Arduino y ESP8266 WiFi: Ejemplo Arduino como puente

5.8.2) Cliente: Envió de datos a Thingspeak

De entre todos los ejemplos este posiblemente sea el más usado ya que por lo general en la mayoría de proyectos nos es suficiente con enviar los datos que recoge el Arduino a un servidor para posteriormente consultarlos, por ello en este ejemplo enviaremos datos y nada más, no recogeremos la respuesta que pueda devolvernos el servidor así que tampoco sabremos si los datos llegaron bien o no… abstraernos de eso en este ejemplo hará que sea más sencillo para que comprendamos cómo funciona, en siguientes ejemplos sí que veremos la forma de recoger esos datos y utilizarlos en nuestro beneficio.

De nuevo usaremos la página de Thingspeak para recoger los datos que enviemos, así que lo que debemos de hacer es ejecutar los mismos comandos que usamos manualmente en el punto anterior pero esta vez ya con la ayuda del Arduino.

Debido a la complejidad y extensión creciente de los ejemplos se partirá el código por funciones, de este modo cada parte incluirá una explicación justo debajo de cada bloque. En el primer bloque de todos se incluye un enlace a Gist de Github por lo que no es necesario copiar el código trozo a trozo, en el enlace se encuentra todo junto y pulsando en el botón Raw puede copiarse para posteriormente pegarlo en el IDE de Arduino.

En este primer bloque se definen todas las costantes, variables y la función setup() de configuración. Dentro se llama a las diferentes funciones que se han usado para partir el programa en trozos. Paso por paso se realiza una comunicación con el ESP8266, si en alguno de los pasos la comunicación da error se para el programa en un bucle infinito con la ayuda de while(true); Primero se realiza la conexión con el módulo con connect() si devuelve false es que ha dado error, lo mismo para configure(SSID, PASS), si no se consigue configurar el WiFi y conectarse al router se devolverá false y el programa terminara, en caso contrario seguirá en el loop().

La función principal del programa cuenta con un if en el cual se comprueba si el tiempo que lleva encendido el Arduino, obtenido con la función millis(), menos el tiempo del ultimo envió de datos da como resultado un número mayor que el tiempo que es necesario para realizar el envió de datos, de cumplirse la condición se preparan los datos y se envían.

Para preparar los datos se usa la función addParameter que nos permite pasar dos parámetros, el primero de ello es el nombre de la variable y el segundo el valor de esa variable, la función se encarga de concatenar los datos de forma adecuada para que la URL de conexión sea correcta.

Por último se llama a la función send(IP, PORT, SERVICE) que se conecta con el servidor indicado y envía los datos. Dependiendo del resultado obtendremos un true o un false. Si nos fijamos en el código no hay el típico if(/*condición*/){/*ejecución true*/}else{/*ejecución false*/}, si no que se ha hecho uso del operador ternario, este operador es la operación if else de forma abreviada, su estructura es la siguiente: boolean resultado = ( 5+2==7 ? true : false ), en el caso del ejemplo se devuelve uno de los dos texto posibles.

Es la primera función que se conectara al ESP8266 mediante comandos AT, por lo que primero se comprueba si el módulo está conectado y al hacerle un AT nos responde un OK. El método find de la librería SoftwareSerial permite buscar un texto concreto entre la respuesta obtenida.

Después de ejecutar cualquier comando el ESP8266 puede tardar un tiempo en responder, por ello es necesario añadir delays después de cada comando, el tiempo de pausa variara dependiendo del comando, con algunos podemos apurar más y con otros será necesario mas tiempo.

Tras conectarnos con la función connect deberemos de configurar el WiFi y comprobar si el módulo está conectado al router.

En realidad la configuración del WiFi no es obligatoria hacerla cada vez pues el ESP8266 la guarda en su memoria interna aun desconectándolo de la corriente, sin embargo para evitarnos problemas realizaremos la configuración igualmente.

Después con el comando AT+CIPSTA? Consultaremos la IP actual del módulo, si tiene una IP configurada significara que se ha conectado al router correctamente. Además de la IP también nos responde con un OK así que solo se ha de comprobar eso para cerciorarnos de que la conexión es correcta.

Cada vez que el ESP8266 nos responde la respuesta obtenida se guarda en el buffer (memoria) del Arduino, este buffer es de una capacidad limitada y si lo dejamos llenar perderemos información.

La función cleanWiFiBuffer se encarga de leer todos los bytes que queden en el buffer hasta dejarlo vacío.

En este código realmente no es imprescindible ya que cuando buscamos el OK en las respuestas con el método find se va vaciando el buffer carácter a carácter hasta que el OK se encuentra y como el OK siempre es el final de la respuesta pues no quedan bytes por leer. Otro cantar seria si después del OK hubiera información, en ese caso sí que se quedaría en el buffer y en la próxima lectura quizás creara un comportamiento inadecuado en la ejecución del programa al no encontrar la información esperada

Mediante la función addParameter se añaden los diferentes datos a la URL, cada dato consta de un nombre y de un valor, ambos se separan con el carácter =, y cada dato se separa del resto de datos con el carácter &, además el primero de los datos ha de tener a su izquierda el carácter ? que indica que la URL tiene datos concatenados.

Si mientras leíais el párrafo anterior habéis estado viendo la función addParameter os habrá sorprendido que esta repetida varias veces, sin embargo cada una de estas repeticiones tiene una diferencia y es que su segundo parámetro recibido es de tipo distinto. Esto se llama sobrecargar la función y nos permite recuperar datos muy distintos para luego llamar a la función addParameter principal que se encarga de hacer la verdadera concatenación.

A la hora de usar el código es transparente, solo tenemos que pasarle un nombre y un valor de cualquier tipo de los soportados: int, unsigned long, float, double, o String.

Tras concatenar todos los datos con addParameter solo quedara enviar la información al servidor con la funcion send.

Para ello se realiza la conexión al servidor con el comando  AT+CIPSTART que incluye el comando, el tipo de conexión, la ip y el puerto.

Si no recibimos un ERROR se pasa a la concatenación del servicio que está a la espera de recibir los datos, de los datos a enviar y de los caracteres especiales \r\n para incluir un retorno de carro y un salto de línea. Con la cadena resultante preparada se obtiene su tamaño y se ejecuta el comando AT+CIPSEND= junto al tamaño resultante. Tras ese comando deberíamos recibir un > que indica que ya se puede enviar la cadena de texto, nuestros datos. Si no recibiéramos > se cerrara automáticamente la conexión con el servidor.

Tras esto todos los datos que se concatenan automáticamente en parameters con la función addParameter se borraran para el próximo envió. Como ultima línea de la función se comprueba si los datos se enviaron correctamente o no, es decir, si recibimos un OK o no.

* Un apunte extra sobre los caracteres \r\n. Estos caracteres cada vez que usamos println se envían automáticamente junto al texto que pasemos al método, sin embargo cuando usamos print esos caracteres no se envían, si queremos enviarlos igualmente se deberán de incluir a mano en el texto.

Es decir, estas dos líneas son lo mismo:

wifi.print("AT\r\n");

wifi.println("AT");

Se incluyen a mano en el comando AT+CIPCLOSE\r\n ya que el String contenido en la variable cmd ya los tiene concatenados con anterioridad!

Como puede verse en la siguiente captura, tras un rato ya se habían enviado unos cuantos datos correctamente a Thingspeak.