ESP32 - 웹소켓 | ESP32 - WebSocket
이 튜토리얼에서는 WebSocket이 무엇인지, ESP32를 원활하게 제어하기 위해 왜 WebSocket을 사용해야 하는지, 그리고 WebSocket을 ESP32와 함께 사용하는 방법에 대해 배워볼 것입니다. 실제 예제에서는 웹 브라우저와 ESP32 간에 채팅 어플리케이션을 만드는 방법을 배워, 여러분이 다음을 할 수 있도록 합니다:
웹 브라우저의 채팅 창에 메시지를 입력하고 ESP32로 전송하세요. 이를 사용하여 ESP32를 제어할 수 있습니다.
ESP32로부터 실시간 메시지를 수신하세요. 이를 사용하여 실시간으로 ESP32를 모니터링할 수 있습니다.
준비물
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ESP32 웹소켓이란 무엇인가요?
이제 여러분은 "WebSocket이 무엇인가?"라고 물을 수 있습니다. 매우 간단합니다: WebSocket은 웹 브라우저가 실시간으로 웹 서버와 직접 통신할 수 있게 하는 기술입니다.
- WebSocket이 없으면 업데이트를 받으려면 웹페이지를 새로고침해야 합니다. 그것은 매우 불편합니다.
- WebSocket을 사용하면 웹페이지와 서버가 항상 연결되어 있습니다. 이는 페이지를 새로고침하지 않고도 즉시 정보를 공유할 수 있음을 의미합니다.
당신은 아마도 온라인 게임, 즉시 메시징, 그리고 주식 시장 업데이트와 같은 일상적인 웹 애플리케이션에서 WebSocket을 접하게 될 것입니다.
왜 ESP32를 원활하게 제어하기 위해 WebSocket이 필요한가요?
당신이 휴대폰이나 컴퓨터의 웹 인터페이스를 사용해 원격 제어 자동차를 조종하고 싶다고 상상해보세요. WebSocket이 없다면, 자동차의 방향이나 속도를 바꾸고 싶을 때마다 웹 페이지를 새로고침해야 합니다. 마치 명령이 자동차에 도달하기를 원할 때마다 "새로고침" 버튼을 눌러야 하는 것과 같습니다.
이제 WebSocket을 사용함으로써, 당신의 휴대폰이나 컴퓨터와 자동차 사이에 지속적이고 직접적인 연결이 있는 것처럼 됩니다. 자동차의 방향을 조정하거나 속도를 조절하고 싶을 때마다 페이지를 새로고침할 필요가 없습니다. 마치 자동차가 지연 없이 실시간으로 당신의 명령을 항상 듣고 있는 것처럼 말이죠.
일반적으로 WebSocket은 다음을 허용합니다:
- 웹 브라우저에서 웹페이지를 새로고침하지 않고 ESP32로 데이터를 전송합니다.
- ESP32에서 웹 브라우저로 웹페이지를 새로고침하지 않고 데이터를 전송합니다.
이것은 실시간 양방향 통신을 가능하게 합니다.
ESP32에서 WebSocket의 이점:
- 실시간 제어: WebSocket을 사용하면 ESP32와 즉각적인 통신이 가능하여 명령에 대한 빠른 응답을 보장하고, 사용자 경험이 원활하게 이루어집니다.
- 지속적인 연결: 제어 페이지를 새로고침하지 않고도 지속적인 연결을 유지하여, 즉시 명령을 내릴 수 있는 언제나 준비된 통신 라인을 생성합니다.
- 효율성: 페이지를 계속해서 새로 고치지 않고도 신속한 응답을 경험할 수 있어, 전반적인 사용자 만족도 및 효율성이 향상됩니다.
ESP32를 통한 웹 채팅 via WebSocket
웹페이지의 콘텐츠(HTML, CSS, JavaScript)는 index.h 파일에 별도로 저장됩니다. 그러므로, 우리는 Arduino IDE에 두 개의 코드 파일을 갖게 될 것입니다:
- ESP32 코드인 .ino 파일로, 웹 서버 및 WebSocket 서버를 생성합니다.
- 웹페이지의 내용이 포함된 .h 파일입니다.
사용 방법
- 만약 이것이 ESP32를 처음 사용하는 경우라면, Arduino IDE에서 ESP32 환경 설정하는 방법을 참조하세요.
- ESP32 보드를 마이크로 USB 케이블을 사용해 PC에 연결하세요.
- PC에서 Arduino IDE를 엽니다.
- 올바른 ESP32 보드(예: ESP32 Dev Module)와 COM 포트를 선택하세요.
- Arduino IDE의 왼쪽 내비게이션 바에 있는 Library Manager 아이콘을 클릭하여 라이브러리 관리자를 엽니다.
- "ESPAsyncWebServer"을 검색한 다음, lacamera가 만든 ESPAsyncWebServer를 찾습니다.
- Install 버튼을 클릭하여 ESPAsyncWebServer 라이브러리를 설치하세요.
의존성을 설치하라는 요청을 받게 됩니다. Install All 버튼을 클릭하세요.
“WebSockets”를 검색한 다음, Markus Sattler가 만든 WebSockets를 찾으세요.
WebSockets 라이브러리를 설치하려면 Install 버튼을 클릭하세요.
- Arduino IDE에서 새 스케치를 생성하고, 이름을 지정하세요. 예를 들어, newbiely.kr.ino입니다.
- 아래 코드를 복사하고 Arduino IDE로 열어주세요.
/*
* 이 ESP32 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 ESP32 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/esp32/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 81에서의 WebSocket 서버
void webSocketEvent(uint8_t num, WStype_t type, uint8_t* payload, size_t length) {
switch (type) {
case WStype_DISCONNECTED:
Serial.printf("[%u] Disconnected!\n", num);
break;
case WStype_CONNECTED:
{
IPAddress ip = webSocket.remoteIP(num);
Serial.printf("[%u] Connected from %d.%d.%d.%d\n", num, ip[0], ip[1], ip[2], ip[3]);
}
break;
case WStype_TEXT:
Serial.printf("[%u] Received text: %s\n", num, payload);
// 클라이언트에게 응답 보내기
webSocket.sendTXT(num, "Received: " + 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("Connecting to WiFi...");
}
Serial.println("Connected to WiFi");
// WebSocket 서버 초기화
webSocket.begin();
webSocket.onEvent(webSocketEvent);
// 기본 HTML 페이지를 제공하여 WebSocket 연결 생성
server.on("/", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest* request) {
Serial.println("Web Server: received a web page request");
String html = HTML_CONTENT; // index.h 파일에서 HTML 내용 사용
request->send(200, "text/html", html);
});
server.begin();
Serial.print("ESP32 Web Server's IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
void loop() {
webSocket.loop();
// TODO: 여기에 코드를 작성하세요
}
코드에서 WiFi 정보(SSID 및 비밀번호)를 자신의 네트워크 자격 증명과 일치하도록 수정하십시오.
아두이노 IDE에서 index.h 파일을 생성하려면:
- 시리얼 모니터 아이콘 바로 아래 버튼을 클릭하고 새 탭을 선택하거나, Ctrl+Shift+N 키를 사용하십시오.
파일 이름을 index.h로 지정하고 OK 버튼을 클릭하세요.
아래 코드를 복사하여 index.h에 붙여넣으세요.
/*
* 이 ESP32 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 ESP32 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/esp32/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>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>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 코드를 두 파일에 가지고 있습니다: newbiely.kr.ino 및 index.h
- Arduino IDE에서 ESP32에 코드를 업로드하기 위해 Upload 버튼을 클릭하세요.
- 시리얼 모니터를 엽니다
- 시리얼 모니터에서 결과를 확인하세요.
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
- 표시된 IP 주소를 메모하고, 이 주소를 스마트폰이나 PC의 웹 브라우저 주소창에 입력하세요.
- 아래와 같은 웹페이지를 보게 될 것입니다:
- WebSocket을 통해 웹페이지를 ESP32와 연결하려면 연결 버튼을 클릭하세요.
- 몇 가지 단어를 입력하고 그것들을 ESP32로 보내세요.
- ESP32로부터의 응답을 볼 수 있습니다.
※ NOTE THAT:
- index.h의 HTML 내용을 수정하고 newbiely.kr.ino 파일은 건드리지 않는 경우, ESP32에 코드를 컴파일하고 업로드할 때 Arduino IDE는 HTML 내용을 업데이트하지 않습니다.
- 이 경우 Arduino IDE가 HTML 내용을 업데이트하게 하려면, newbiely.kr.ino 파일에 변경 사항을 만드세요 (예: 빈 줄 추가, 주석 추가....).
코드 줄마다 설명
위의 ESP32 코드는 줄별 설명을 포함하고 있습니다. 코드의 주석을 읽어주세요!
시스템 작동 방식
ESP32 코드는 웹 서버와 웹소켓 서버를 모두 생성함으로써 작동합니다. 그 과정은 다음과 같이 전개됩니다:
- ESP32의 IP 주소를 웹 브라우저에 입력하면 ESP32에서 웹페이지(사용자 인터페이스)에 대한 요청이 이루어집니다.
- ESP32의 웹 서버는 웹페이지의 내용(HTML, CSS, JavaScript)을 전송하여 응답합니다.
- 이후 웹 브라우저가 웹페이지를 표시합니다.
- CONNECT 버튼을 클릭하면, 웹페이지에 내장된 JavaScript 코드가 ESP32 상의 WebSocket 서버에 WebSocket 연결을 설정합니다.
- WebSocket 연결이 설정되면, 무언가를 입력하고 SEND 버튼을 클릭할 때, JavaScript 코드가 그 텍스트를 바탕으로 WebSocket 연결을 통해 ESP32로 전송합니다.
- 각도 값을 받은 후, WebSocket 서버는 웹페이지에 답변을 보냅니다.
아래에서 다른 ESP32 WebSocket 예제를 배울 수 있습니다: