아두이노 - 웹 서버 | Arduino - Web Server
이 튜토리얼에서는 아두이노 Uno R4 WiFi를 웹 서버로 만드는 방법을 배울 것입니다. PC나 스마트폰의 웹 브라우저를 통해 아두이노 웹 서버에서 호스팅하는 웹 페이지에 접근함으로써, 아두이노에서 값을 읽거나 심지어 제어할 수 있게 됩니다. 아두이노 Uno WiFi를 프로그래밍하여 달성할 내용의 개요는 다음과 같습니다:
- 아두이노 웹 서버 - 단일 페이지: 이것은 웹 인터페이스를 통해 아두이노의 센서 값을 모니터링할 수 있게 해줍니다.
- 아두이노 웹 서버 - 단일 페이지: 웹 브라우저를 사용하여 아두이노를 제어할 수 있는 기능을 활성화할 것입니다.
- 아두이노 웹 서버 - 단일 페이지: 아두이노 IDE 내에서 다른 파일로 HTML 내용(HTML, CSS, 및 자바스크립트)을 분리하는 방법을 배울 것입니다.
- 아두이노 웹 서버 - 다중 페이지: 이 단계에서는 index.html, temperature.html, led.html, error_404.html, error_405.html 등과 같은 여러 페이지를 만들 것입니다..., 그리고 더 많은 페이지를 생성합니다.
준비물
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아두이노에서 웹을 통해 센서 값 읽기
이것은 비교적 간단합니다. 아두이노 코드는 다음과 같은 작업을 수행합니다:
웹 브라우저로부터 HTTP 요청을 기다리는 웹 서버를 만듭니다.
웹 브라우저로부터 요청을 받으면, 아두이노는 다음 정보로 응답합니다:
- HTTP 헤더
- HTTP 본문: 이것은 HTML 내용과 센서에서 읽은 값을 포함합니다.
아래는 위의 작업을 수행하는 아두이노 코드입니다:
/*
* 이 Arduino 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino/arduino-web-server
*/
#include <WiFiS3.h>
const char ssid[] = "YOUR_WIFI"; // 네트워크 SSID(이름)을 바꾸세요
const char pass[] = "YOUR_WIFI_PASSWORD"; // 네트워크 비밀번호를 바꾸세요 (WPA용이나 WEP의 키로 사용하세요)
int status = WL_IDLE_STATUS;
WiFiServer server(80);
float getTemperature() {
return 26.9456;
// 여기에 센서 구현을 넣으세요
// 온도 값을 시뮬레이트합니다
float temp_x100 = random(0, 10000); // 0에서 10000까지의 무작위 값
return temp_x100 / 100; // 0에서 100까지의 시뮬레이트된 온도 값을 float 형태로 반환합니다
}
void setup() {
//시리얼을 초기화하고 포트가 열릴 때까지 기다립니다:
Serial.begin(9600);
String fv = WiFi.firmwareVersion();
if (fv < WIFI_FIRMWARE_LATEST_VERSION)
Serial.println("Please upgrade the firmware");
// WiFi 네트워크에 연결을 시도합니다:
while (status != WL_CONNECTED) {
Serial.print("Attempting to connect to SSID: ");
Serial.println(ssid);
// WPA/WPA2 네트워크에 연결합니다. 오픈 또는 WEP 네트워크를 사용하는 경우 이 줄을 변경하세요:
status = WiFi.begin(ssid, pass);
// 연결을 위해 10초간 대기합니다:
delay(10000);
}
server.begin();
// 이제 연결되었으므로 상태를 출력합니다:
printWifiStatus();
}
void loop() {
// 들어오는 클라이언트를 청취합니다
WiFiClient client = server.available();
if (client) {
// HTTP 요청 헤더를 한 줄씩 읽습니다
while (client.connected()) {
if (client.available()) {
String HTTP_header = client.readStringUntil('\n'); // HTTP 요청의 헤더 줄을 읽습니다
if (HTTP_header.equals("\r")) // HTTP 요청의 끝
break;
Serial.print("<< ");
Serial.println(HTTP_header); // 시리얼 모니터에 HTTP 요청을 출력합니다
}
}
// HTTP 응답을 보냅니다
// HTTP 응답 헤더를 보냅니다
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println("Connection: close"); // 응답 완료 후 연결이 닫힙니다
client.println(); // HTTP 헤더와 본문 사이의 구분자
// HTTP 응답 본문을 보냅니다
client.println("<!DOCTYPE HTML>");
client.println("<html>");
client.println("<head>");
client.println("<link rel=\"icon\" href=\"data:,\">");
client.println("</head>");
client.println("<p>");
client.print("Temperature: <span style=\"color: red;\">");
float temperature = getTemperature();
client.print(temperature, 2);
client.println("°C</span>");
client.println("</p>");
client.println("</html>");
client.flush();
// 웹 브라우저가 데이터를 받는 시간을 줍니다
delay(10);
// 연결을 닫습니다:
client.stop();
}
}
void printWifiStatus() {
// 보드의 IP 주소를 출력합니다:
Serial.print("IP Address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
// 수신된 신호 강도를 출력합니다:
Serial.print("signal strength (RSSI):");
Serial.print(WiFi.RSSI());
Serial.println(" dBm");
}
사용 방법
- 이것이 Arduino Uno R4를 처음 사용하는 경우, Arduino Uno R4용 환경 설정하는 방법을 참조하세요.
- 위의 코드를 복사하여 Arduino IDE에서 엽니다
- 코드 내의 와이파이 정보(SSID 및 비밀번호)를 귀하의 것으로 변경합니다
- Arduino IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 코드를 Arduino에 업로드합니다
- 시리얼 모니터를 엽니다
- 시리얼 모니터에서 결과를 확인하세요.
COM6
Attempting to connect to SSID: YOUR_WIFI
IP Address: 192.168.0.2
signal strength (RSSI):-39 dBm
Autoscroll
Clear output
9600 baud
Newline
- 표시된 IP 주소를 메모하고, 스마트폰이나 PC의 웹 브라우저 주소창에 이 주소를 입력하십시오.
- 그 결과, 시리얼 모니터에 다음과 같은 출력이 표시됩니다.
COM6
Attempting to connect to SSID: YOUR_WIFI
IP Address: 192.168.0.2
signal strength (RSSI):-41 dBm
New HTTP Request
<< GET / HTTP/1.1
<< Host: 192.168.0.2
<< Connection: keep-alive
<< Cache-Control: max-age=0
<< Upgrade-Insecure-Requests: 1
<< User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)
<< Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml
<< Accept-Encoding: gzip, deflate
<< Accept-Language: en-US,en;q=0.9
Autoscroll
Clear output
9600 baud
Newline
IP 주소를 사용하여 웹 브라우저에 접속하면, 아두이노 보드에 대한 정보를 표시하는 매우 기본적인 웹 페이지가 제시됩니다. 페이지는 다음과 같이 보일 것입니다:
이 웹 페이지를 그래픽 사용자 인터페이스(UI)로 멋지게 보이게 하려면 이 튜토리얼의 마지막 부분을 확인하세요.
웹을 통해 아두이노 제어하기
아두이노에 연결된 것을 제어하는 것은 단순히 값을 읽는 것보다 조금 더 도전적입니다. 그 이유는 아두이노가 웹 브라우저로부터 받은 요청을 이해해야만 어떤 조치를 취할지 알 수 있기 때문입니다. 이 경우 아두이노 코드가 하는 일은 다음과 같습니다:
- 웹 브라우저로부터 HTTP 요청을 수신하기 위해 웹 서버를 만듭니다.
- 웹 브라우저로부터 받은 요청을 다음과 같이 처리합니다:
- HTTP 요청 헤더를 읽습니다.
- 필요한 구체적인 제어 명령을 결정하기 위해 HTTP 요청 헤더를 분석합니다.
- 받은 제어 명령에 따라 아두이노에 연결된 장치나 대상을 제어합니다.
- HTTP 응답을 보냅니다.
- 필요한 경우, 제어 상태에 대한 정보를 표시하기 위해 HTML 내용이 포함된 HTTP 응답 본문을 추가로 보낼 수 있습니다.
더 포괄적이고 자세한 예시를 원한다면, 아래에 나열된 튜토리얼을 확인하는 것을 추천합니다:
아두이노 IDE에서 HTML 내용을 다른 파일로 분리하기
앞서 설명한 대로, 최소한의 콘텐츠를 가진 간단한 웹 페이지를 만들고 싶다면 HTML을 직접 Arduino 코드에 내장할 수 있습니다.
그러나 더 정교하고 인상적인 웹 페이지를 만들고 싶고 컨텐츠의 양이 많은 경우, 모든 HTML, CSS, 그리고 Javascript를 아두이노 코드에 직접 포함시키는 것은 불편해집니다. 이러한 상황에서 코드를 관리하는 다른 접근 방식을 사용할 수 있습니다:
- 아두이노 코드는 이전과 마찬가지로 .ino 파일에 배치될 것입니다.
- HTML 코드(HTML, CSS, Javascript)는 별도의 .h 파일에 배치될 것입니다. 이렇게 하면 웹 페이지 내용을 아두이노 코드와 분리하여 관리하고 수정하기가 더 쉬워집니다.
이를 위해서는 두 가지 주요 단계를 수행해야 합니다:
- HTML 콘텐츠 준비 중
- 아두이노 프로그래밍
HTML 컨텐츠 준비하기
- 로컬 PC에 UI 디자인용 HTML 내용(HTML, CSS 및 Javascript 포함)이 담긴 HTML 파일을 생성하세요.
- HTML 파일 내에서 Arduino에서 오는 데이터가 표시될 곳에는 임의의 값을 사용하세요.
- 만족할 때까지 테스트하고 수정하세요.
- HTML 파일에서 Arduino에서 온 데이터가 표시될 곳에 임의의 값을 예를 들어, TEMPERATURE_MARKER와 같은 특별한 이름으로 교체하세요. 나중에 Arduino 코드에서 String.replace("TEMPERATURE_MARKER", real_value); 함수를 사용하여 Arduino에서 제공한 값을 업데이트할 것입니다.
- Arduino IDE에서 .h 파일에 HTML 내용을 넣을 것입니다. 다음 단계를 참조하세요.
아두이노 프로그래밍
- 아두이노 IDE를 열고 새 스케치를 만듭니다. 이름을 지정하세요. 예를 들어, ArduinoGetStarted.com.ino.
- 아래에 제공된 코드를 복사하여 만든 파일에 붙여넣으세요.
/*
* 이 Arduino 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino/arduino-web-server
*/
#include <WiFiS3.h>
#include "index.h"
const char ssid[] = "YOUR_WIFI"; // 네트워크 SSID (이름)를 변경하십시오.
const char pass[] = "YOUR_WIFI_PASSWORD"; // 네트워크 비밀번호를 변경하십시오. (WPA 사용 시, 또는 WEP 키로 사용)
int status = WL_IDLE_STATUS;
WiFiServer server(80);
float getTemperature() {
// 여기에 센서 구현을 넣으세요.
// 온도 값을 시뮬레이션합니다.
float temp_x100 = random(0, 10000); // 0부터 10000까지의 임의의 값
return temp_x100 / 100; // 0부터 100까지의 시뮬레이션된 온도값을 float로 반환
}
void setup() {
//시리얼을 초기화하고 포트가 열릴 때까지 기다립니다:
Serial.begin(9600);
String fv = WiFi.firmwareVersion();
if (fv < WIFI_FIRMWARE_LATEST_VERSION)
Serial.println("Please upgrade the firmware");
// WiFi 네트워크에 연결을 시도합니다:
while (status != WL_CONNECTED) {
Serial.print("Attempting to connect to SSID: ");
Serial.println(ssid);
// WPA/WPA2 네트워크에 연결합니다. 오픈 또는 WEP 네트워크를 사용하는 경우 이 줄을 변경하십시오:
status = WiFi.begin(ssid, pass);
// 연결을 위해 10초간 대기합니다:
delay(10000);
}
server.begin();
// 이제 연결되었으므로 상태를 출력합니다:
printWifiStatus();
}
void loop() {
// 들어오는 클라이언트를 청취합니다
WiFiClient client = server.available();
if (client) {
// 한 줄씩 HTTP 요청 헤더를 읽습니다
while (client.connected()) {
if (client.available()) {
String HTTP_header = client.readStringUntil('\n'); // HTTP 요청의 헤더 줄을 읽습니다.
if (HTTP_header.equals("\r")) // HTTP 요청의 끝
break;
Serial.print("<< ");
Serial.println(HTTP_header); // 시리얼 모니터에 HTTP 요청을 출력합니다.
}
}
// HTTP 응답을 보냅니다.
// HTTP 응답 헤더를 보냅니다.
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println("Connection: close"); // 응답 완료 후 연결이 종료됩니다.
client.println(); // HTTP 헤더와 본문 사이의 구분자
// HTTP 응답 본문을 보냅니다.
float temp = getTemperature();
String html = String(HTML_CONTENT);
html.replace("TEMPERATURE_MARKER", String(temp, 2)); // 마커를 실제 값으로 바꿉니다.
client.println(html);
client.flush();
// 웹 브라우저가 데이터를 받는 시간을 줍니다.
delay(10);
// 연결을 종료합니다:
client.stop();
}
}
void printWifiStatus() {
// 보드의 IP 주소를 출력합니다:
Serial.print("IP Address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
// 수신 신호 강도를 출력합니다:
Serial.print("signal strength (RSSI):");
Serial.print(WiFi.RSSI());
Serial.println(" dBm");
}
- 코드에서 WiFi 정보(SSID 및 비밀번호)를 자신 것으로 변경하세요
- Arduino IDE에서 index.h 파일을 생성하세요:
- 시리얼 모니터 아이콘 바로 아래에 있는 버튼을 클릭하고 새 탭을 선택하거나 Ctrl+Shift+N 키를 사용하세요.
- 파일 이름을 index.h로 지정하고 OK 버튼을 클릭하세요.
아래 코드를 복사하여 index.h에 붙여넣으세요.
/*
* 이 Arduino 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino/arduino-web-server
*/
const char *HTML_CONTENT = R""""(
REPLACE_YOUR_HTML_CONTENT_HERE
)"""";
아래의 REPLACE_YOUR_HTML_CONTENT_HERE 라인을 이전에 준비한 HTML 내용으로 대체하십시오. 줄 바꿈 문자에 문제가 없습니다. 아래는 index.h 파일의 예입니다:
/*
* 이 Arduino 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino/arduino-web-server
*/
const char *HTML_CONTENT = R""""(
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Arduino - Web Temperature</title>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.7, maximum-scale=0.7">
<meta charset="utf-8">
<link rel="icon" href="https://diyables.io/images/page/diyables.svg">
<style>
body { font-family: "Georgia"; text-align: center; font-size: width/2pt;}
h1 { font-weight: bold; font-size: width/2pt;}
h2 { font-weight: bold; font-size: width/2pt;}
button { font-weight: bold; font-size: width/2pt;}
</style>
<script>
var cvs_width = 200, cvs_height = 450;
function init() {
var canvas = document.getElementById("cvs");
canvas.width = cvs_width;
canvas.height = cvs_height + 50;
var ctx = canvas.getContext("2d");
ctx.translate(cvs_width/2, cvs_height - 80);
update_view(TEMPERATURE_MARKER);
}
function update_view(temp) {
var canvas = document.getElementById("cvs");
var ctx = canvas.getContext("2d");
var radius = 70;
var offset = 5;
var width = 45;
var height = 330;
ctx.clearRect(-cvs_width/2, -350, cvs_width, cvs_height);
ctx.strokeStyle="blue";
ctx.fillStyle="blue";
//5-step Degree
var x = -width/2;
ctx.lineWidth=2;
for (var i = 0; i <= 100; i+=5) {
var y = -(height - radius)*i/100 - radius - 5;
ctx.beginPath();
ctx.lineTo(x, y);
ctx.lineTo(x - 20, y);
ctx.stroke();
}
//20-step Degree
ctx.lineWidth=5;
for (var i = 0; i <= 100; i+=20) {
var y = -(height - radius)*i/100 - radius - 5;
ctx.beginPath();
ctx.lineTo(x, y);
ctx.lineTo(x - 25, y);
ctx.stroke();
ctx.font="20px Georgia";
ctx.textBaseline="middle";
ctx.textAlign="right";
ctx.fillText(i.toString(), x - 35, y);
}
// shape
ctx.lineWidth=16;
ctx.beginPath();
ctx.arc(0, 0, radius, 0, 2 * Math.PI);
ctx.stroke();
ctx.beginPath();
ctx.rect(-width/2, -height, width, height);
ctx.stroke();
ctx.beginPath();
ctx.arc(0, -height, width/2, 0, 2 * Math.PI);
ctx.stroke();
ctx.fillStyle="#e6e6ff";
ctx.beginPath();
ctx.arc(0, 0, radius, 0, 2 * Math.PI);
ctx.fill();
ctx.beginPath();
ctx.rect(-width/2, -height, width, height);
ctx.fill();
ctx.beginPath();
ctx.arc(0, -height, width/2, 0, 2 * Math.PI);
ctx.fill();
ctx.fillStyle="#ff1a1a";
ctx.beginPath();
ctx.arc(0, 0, radius - offset, 0, 2 * Math.PI);
ctx.fill();
temp = Math.round(temp * 100) / 100;
var y = (height - radius)*temp/100.0 + radius + 5;
ctx.beginPath();
ctx.rect(-width/2 + offset, -y, width - 2*offset, y);
ctx.fill();
ctx.fillStyle="red";
ctx.font="bold 34px Georgia";
ctx.textBaseline="middle";
ctx.textAlign="center";
ctx.fillText(temp.toString() + "°C", 0, 100);
}
window.onload = init;
</script>
</head>
<body>
<h1>Arduino - Web Temperature</h1>
<canvas id="cvs"></canvas>
</body>
</html>
)"""";
- 이제 코드를 두 파일에 가지고 있습니다: ArduinoGetStarted.com.ino와 index.h
- 아두이노 IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 아두이노에 코드를 업로드합니다
- 이전과 같이 웹 브라우저를 통해 아두이노 보드의 웹 페이지에 접근합니다. 아래와 같이 보일 것입니다:
보다 포괄적이고 상세한 설명을 원하신다면, Arduino - DS18B20 온도 센서를 통한 웹 튜토리얼을 참조해 주세요.
※ NOTE THAT:
index.h 파일 내의 HTML 내용에 변경 사항을 적용하지만 ArduinoGetStarted.com.ino 파일은 수정하지 않으면, 아두이노 IDE는 코드를 컴파일하고 ESP32에 업로드할 때 HTML 내용을 새롭게 하거나 업데이트하지 않습니다.
이 상황에서 아두이노 IDE로 HTML 내용을 업데이트하려면, ArduinoGetStarted.com.ino 파일에 수정 사항을 적용해야 합니다. 예를 들어, 빈 줄을 추가하거나 코멘트를 삽입할 수 있습니다. 이러한 조치는 프로젝트에 변경 사항이 있었다는 것을 IDE에 알리며, 업데이트된 HTML 내용이 업로드에 포함되도록 합니다.
아두이노 웹 서버 - 다중 페이지
다음 튜토리얼을 확인하세요: 아두이노 - 웹 서버 다중 페이지