아두이노 나노 ESP32 - 웹소켓 | Arduino Nano ESP32 - WebSocket
이 튜토리얼에서는 WebSocket이 무엇인지, ESP32를 원활하게 제어하기 위해 왜 이것을 사용해야 하는지, 그리고 WebSocket을 Arduino Nano ESP32와 함께 어떻게 사용하는지에 대해 배우게 됩니다. 실용적인 예제에서는 웹 브라우저와 ESP32 사이의 채팅 애플리케이션을 만드는 방법을 배우게 되어, 다음을 할 수 있게 됩니다:
웹 브라우저의 채팅 창에 메시지를 입력하고 Arduino Nano ESP32로 보내세요. 이를 Arduino Nano ESP32를 제어하기 위해 적용할 수 있습니다.
Arduino Nano ESP32에서 실시간 메시지를 받으세요. 이를 Arduino Nano ESP32를 실시간으로 모니터링하기 위해 적용할 수 있습니다.
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아두이노 나노 ESP32 웹소켓이란 무엇인가요?
지금, 당신은 아마도 "WebSocket이 무엇인가?"라고 묻고 있을 겁니다. 매우 간단합니다: WebSocket은 웹 브라우저가 실시간으로 웹 서버와 직접 대화할 수 있게 하는 기술입니다.
- WebSocket 없이는 업데이트를 받으려면 웹페이지를 새로고침 해야 합니다. 그다지 편리하지 않습니다.
- WebSocket을 이용하면 웹페이지와 서버가 항상 연결되어 있습니다. 이는 페이지를 다시 로드할 필요 없이 즉시 정보를 공유할 수 있음을 의미합니다.
당신은 아마도 온라인 게임, 인스턴트 메시징, 주식 시장 업데이트와 같은 일상적인 웹 앱에서 WebSocket을 마주칠 것입니다.
우리가 ESP32를 원활하게 제어하기 위해 WebSocket이 필요한 이유는 무엇일까요?
당신이 휴대폰이나 컴퓨터의 웹 인터페이스를 사용하여 원격 조종 자동차를 제어하고 싶다고 상상해 보세요. WebSocket이 없다면, 자동차의 방향이나 속도를 변경하고 싶을 때마다 웹 페이지를 새로고침 해야 합니다. 마치 명령이 자동차에 도달하길 원할 때마다 "새로고침" 버튼을 눌러야 하는 것과 같습니다.
이제 WebSocket을 통해, 마치 여러분의 휴대폰이나 컴퓨터와 자동차 사이에 지속적이고 직접적인 연결이 있는 것처럼 됩니다. 자동차의 방향을 바꾸거나 속도를 조절하고 싶을 때마다 페이지를 새로고침할 필요가 없습니다. 자동차가 마치 실시간으로 여러분의 명령을 항상 듣고 있는 것처럼, 지속적인 페이지 리로딩으로 인한 지연 없이 작동합니다.
일반적으로 WebSocket을 사용하면 다음을 할 수 있습니다:
- 웹 브라우저에서 Arduino Nano ESP32로 웹페이지 새로고침 없이 데이터 전송하기.
- Arduino Nano ESP32에서 웹 브라우저로 웹페이지 새로고침 없이 데이터 전송하기.
이것은 실시간으로 양방향 소통을 가능하게 합니다.
ESP32와 WebSocket의 장점:
- 실시간 제어: WebSocket은 ESP32와 즉각적인 통신을 가능하게 하여, 명령에 대한 빠른 반응을 보장하고 끊김 없는 사용자 경험을 제공합니다.
- 지속적 연결: 제어 페이지를 새로고침하지 않고도 지속적인 연결을 유지하여, 즉시 지시를 위한 항상 준비된 통신 라인을 만듭니다.
- 효율성: 페이지를 계속 새로고침할 필요 없이 신속한 응답을 경험함으로써, 전반적인 사용자 즐거움과 효율성을 향상시킵니다.
아두이노 나노 ESP32를 통한 웹 채팅 WebSocket
웹페이지의 콘텐츠(HTML, CSS, JavaScript)는 index.h 파일에 따로 저장됩니다. 그래서 우리는 Arduino IDE에서 두 개의 코드 파일을 가지게 될 것입니다.
- Arduino Nano ESP32 코드인 .ino 파일로, 웹 서버와 WebSocket 서버를 생성합니다.
- 웹페이지의 내용을 담고 있는 .h 파일입니다.
사용 방법
- 아두이노 나노 ESP32를 처음 사용하는 경우, 아두이노 나노 ESP32를 위한 환경 설정 방법을 참조하세요.
- 아두이노 나노 ESP32 보드를 USB 케이블을 통해 PC에 연결하세요.
- PC에서 아두이노 IDE를 엽니다.
- 올바른 아두이노 나노 ESP32 보드(예: Arduino Nano ESP32와 COM 포트를 선택하세요.
- 아두이노 IDE의 왼쪽 탐색 바에 있는 Library Manager 아이콘을 클릭하여 라이브러리 관리자를 엽니다.
- “ESPAsyncWebServer”를 검색한 다음, lacamera가 만든 ESPAsyncWebServer를 찾으세요.
- Install 버튼을 클릭하여 ESPAsyncWebServer 라이브러리를 설치하세요.
의존성을 설치하라는 요청을 받게 됩니다. Install All 버튼을 클릭하세요.
- “WebSockets”를 검색한 다음, Markus Sattler이 만든 WebSockets를 찾으세요.
- WebSockets 라이브러리를 설치하려면 Install 버튼을 클릭하세요.
- 아두이노 IDE에서 새 스케치를 만들고 이름을 지정하십시오. 예를 들어, newbiely.kr.ino
- 아래 코드를 복사하고 아두이노 IDE로 열기
/*
* 이 Arduino Nano ESP32 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino Nano ESP32 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-nano-esp32/arduino-nano-esp32-websocket
*/
#include <WiFi.h>
#include <ESPAsyncWebServer.h>
#include <WebSocketsServer.h>
#include "index.h"
const char* ssid = "YOUR_WIFI_SSID"; // 변경하세요
const char* password = "YOUR_WIFI_PASSWORD"; // 변경하세요
AsyncWebServer server(80);
WebSocketsServer webSocket = WebSocketsServer(81); // 포트 81에서 WebSocket 서버
void webSocketEvent(uint8_t num, WStype_t type, uint8_t* payload, size_t length) {
switch (type) {
case WStype_DISCONNECTED:
Serial.printf("[%u] 연결 끊김!\n", num);
break;
case WStype_CONNECTED:
{
IPAddress ip = webSocket.remoteIP(num);
Serial.printf("[%u] %d.%d.%d.%d에서 연결됨\n", num, ip[0], ip[1], ip[2], ip[3]);
}
break;
case WStype_TEXT:
Serial.printf("[%u] 텍스트 받음: %s\n", num, payload);
// 클라이언트에게 응답 보내기
webSocket.sendTXT(num, "받은 데이터: " + String((char*)payload));
break;
}
}
void setup() {
Serial.begin(9600);
delay(1000);
// Wi-Fi에 연결
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(1000);
Serial.println("Wi-Fi 연결 중...");
}
Serial.println("Wi-Fi에 연결됨");
// WebSocket 서버 초기화
webSocket.begin();
webSocket.onEvent(webSocketEvent);
// WebSocket 연결을 생성하기 위한 기본 HTML 페이지 제공
server.on("/", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest* request) {
Serial.println("웹 서버: 웹 페이지 요청 받음");
String html = HTML_CONTENT; // index.h 파일의 HTML 내용 사용
request->send(200, "text/html", html);
});
server.begin();
Serial.print("Arduino Nano ESP32 웹 서버의 IP 주소: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
void loop() {
webSocket.loop();
// TODO: 여기에 코드를 작성하세요
}
아래 내용을 아두이노 IDE에서 index.h 파일을 생성하려면 다음과 같이 하세요:
- 시리얼 모니터 아이콘 바로 아래에 있는 버튼을 클릭한 후 새 탭을 선택하거나, Ctrl+Shift+N 키를 사용하세요.
파일 이름을 index.h로 입력하고 OK 버튼을 클릭하세요.
아래의 코드를 복사하여 index.h에 붙여넣으세요.
/*
* 이 Arduino Nano ESP32 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino Nano ESP32 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-nano-esp32/arduino-nano-esp32-websocket
*/
const char *HTML_CONTENT = R"=====(
<!DOCTYPE html>
<!-- saved from url=(0019)http://192.168.0.2/ -->
<html><head><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=windows-1252">
<title>Arduino Nano ESP32 WebSocket</title>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.7">
<link rel="icon" href="https://diyables.io/images/page/diyables.svg">
<style>
/* Add some basic styling for the chat window */
body {
font-size: 16px;
}
.chat-container {
width: 400px;
margin: 0 auto;
padding: 10px;
}
.chat-messages {
height: 250px;
overflow-y: auto;
border: 1px solid #444;
padding: 5px;
margin-bottom: 5px;
}
.user-input {
display: flex;
margin-bottom: 20px;
}
.user-input input {
flex: 1;
border: 1px solid #444;
padding: 5px;
}
.user-input button {
margin-left: 5px;
background-color: #007bff;
color: #fff;
border: none;
padding: 5px 10px;
cursor: pointer;
}
.websocket {
display: flex;
align-items: center;
margin-bottom: 5px;
}
.websocket button {
background-color: #007bff;
color: #fff;
border: none;
padding: 5px 10px;
cursor: pointer;
}
.websocket .label {
margin-left: auto;
}
</style>
<script>
var ws;
var wsm_max_len = 4096; /* bigger length causes uart0 buffer overflow with low speed smart device */
function update_text(text) {
var chat_messages = document.getElementById("chat-messages");
chat_messages.innerHTML += text + '<br>';
chat_messages.scrollTop = chat_messages.scrollHeight;
}
function send_onclick() {
if(ws != null) {
var message = document.getElementById("message").value;
if (message) {
document.getElementById("message").value = "";
ws.send(message + "\n");
update_text('<span style="color:navy">' + message + '</span>');
// You can send the message to the server or process it as needed
}
}
}
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;
} else
ws.close();
}
function ws_onopen() {
document.getElementById("ws_state").innerHTML = "<span style='color:blue'>CONNECTED</span>";
document.getElementById("bt_connect").innerHTML = "Disconnect";
document.getElementById("chat-messages").innerHTML = "";
}
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);
update_text('<span style="color:blue">' + e_msg.data + '</span>');
}
</script>
</head>
<body>
<div class="chat-container">
<h2>Arduino Nano ESP32 WebSocket</h2>
<div class="websocket">
<button class="connect-button" id="bt_connect" onclick="connect_onclick()">Connect</button>
<span class="label">WebSocket: <span id="ws_state"><span style="color:blue">CLOSED</span></span></span>
</div>
<div class="chat-messages" id="chat-messages"></div>
<div class="user-input">
<input type="text" id="message" placeholder="Type your message...">
<button onclick="send_onclick()">Send</button>
</div>
<div class="sponsor">Sponsored by <a href="https://amazon.com/diyables">DIYables</a></div>
</div>
</body></html>
)=====";
- 이제 두 개의 파일에 코드가 있습니다: newbiely.kr.ino 및 index.h
- 아두이노 IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 아두이노 나노 ESP32에 코드를 업로드하십시오.
- 시리얼 모니터를 엽니다.
- 시리얼 모니터에서 결과를 확인하세요.
COM6
Connecting to WiFi...
Connected to WiFi
Arduino Nano ESP32 Web Server's IP address IP address: 192.168.0.2
Autoscroll
Clear output
9600 baud
Newline
표시된 IP 주소를 메모하고, 스마트폰이나 PC의 웹 브라우저 주소창에 이 주소를 입력하세요.
다음과 같은 웹페이지가 표시됩니다:
- WebSocket을 통해 웹 페이지를 Arduino Nano ESP32에 연결하려면 CONNECT 버튼을 클릭하세요.
- 몇 가지 단어를 입력하고 Arduino Nano ESP32에 보내세요.
- Arduino Nano ESP32로부터의 응답을 볼 수 있습니다.
※ NOTE THAT:
- index.h에서 HTML 내용을 수정하고 newbiely.kr.ino 파일은 건드리지 않으면, ESP32에 코드를 컴파일하고 업로드할 때 Arduino IDE는 HTML 내용을 업데이트하지 않습니다.
- 이 경우에 Arduino IDE가 HTML 내용을 업데이트하게 하려면, newbiely.kr.ino 파일을 변경하세요 (예: 빈 줄 추가, 주석 추가...).
코드 라인별 설명
위의 아두이노 나노 ESP32 코드는 라인별 설명을 포함하고 있습니다. 코드의 주석을 읽어 주세요!
시스템 작동 방식
아두이노 나노 ESP32 코드는 웹 서버와 웹소켓 서버를 모두 생성함으로써 작동합니다. 이 과정은 다음과 같이 전개됩니다:
- ESP32의 IP 주소를 웹 브라우저에 입력하면, Arduino Nano ESP32에서 웹페이지(사용자 인터페이스)을 요청하게 됩니다.
- ESP32의 웹 서버는 웹페이지의 내용(HTML, CSS, JavaScript)을 전송함으로써 응답합니다.
- 이후, 웹 브라우저가 웹페이지를 표시합니다.
- CONNECT 버튼을 클릭하면, 웹페이지에 내장된 JavaScript 코드가 Arduino Nano ESP32 상의 WebSocket 서버에 WebSocket 연결을 설정합니다.
- WebSocket 연결이 설정되면, 무엇인가를 입력하고 SEND 버튼을 클릭할 때, JavaScript 코드가 배경에서 WebSocket 연결을 통해 그 텍스트를 Arduino Nano ESP32로 보냅니다.
- 각도 값이 수신되면, WebSocket 서버는 웹페이지로 답변을 보냅니다.
아래에서 다른 Arduino Nano ESP32 WebSocket 예제를 배울 수 있습니다: