Comunicação Wireless UDP com ESP

Neste material, iremos aprender a fazer uma comunicação Wireless UDP entre dois ESP8266 para transmissão de informações. O grande diferencial do ESP é sua comunicação Wireless com suporte a WiFi, então nada mais justo que aprender a usar isto. Lembrando que este código também funciona para o ESP32.

 

[toc]

Protocolo UDP

O protocolo UDP, da camada de transporte, nos permite de forma rápida e descomplicada, o envio de informações através da rede. A simplicidade de usar o UDP é compensada ao fato de não ser uma comunicação orientada à conexão, como por exemplo o TCP, logo, não há garantia que os pacotes sejam recebidos de forma ordenada ou se quer sejam recebidos. Usa-lo para aplicações simples é recomendado, já que não são dados críticos; a perda de pacotes (improvável, porém possa acontecer) não é tão prejudicial ao sistema. Iremos transmitir de um Cliente para um Host.

Esta comunicação simples pode ser feita para transmitir dados até um banco de dados em um computador ou informações para outros Micro controladores. As aplicações são as mais diversas e variadas possíveis, novamente, o limite é sua imaginação.

Lembre-se, serão dois ESP8266, um cliente e outro host. Os dois códigos estarão logo abaixo!

Veja como é rápido o processo de envio e recebimento dos dados. O cliente pisca quando envia o pacote e o host  pisca após receber o pacote, é tão rápido que os dois parecem piscar juntos:

 

---

Mãos à obra

Componentes necessários

• 2 – ESP8266 (Usaremos dois NodeMCU).
• LEDs Onboard.

 

Hardware

Acenderemos o LED_BUILTIN do NodeMCU para indicar a transmissão de dados. Este LED OnBoard, está conectado ao pino D4 do NodeMCU.

Código do projeto

Cliente

#include <ESP8266WiFi.h>//Biblioteca do WiFi.
#include <WiFiUdp.h>//Biblioteca do UDP.

WiFiUDP udp;//Cria um objeto da classe UDP.
long x;//Variavel para ser enviada.

void setup()
{
   pinMode(D4, OUTPUT);//Habilita o LED onboard como saida.
   digitalWrite(D4, 1);//Desliga o LED.

   WiFi.mode(WIFI_STA);//Define o ESP8266 como Station.
}

void loop()
{
   connect();//Sub-rotina para conectar-se ao host.

   send();//Sub-rotina para enviar os dados ao host.

   delay(500);//Aguarda meio segundo.
}

void connect()//Sub-rotina para verificar a conexao com o host.
{
   if (WiFi.status() != WL_CONNECTED)//Caso nao esteja conectado ao host, ira se conectar.
   {
      WiFi.begin("NodeMCU", "");//Conecta à rede do host.
      delay(2000);//Espera ate que a conexao seja feita.
   }
}

void send()//Sub-rotina para enviar dados ao host.
{
   if (WiFi.status() == WL_CONNECTED)//Só ira enviar dados se estiver conectado.
   {
      x = random(0, 1000);//Gera um numero aleatorio entre 0 e 1000.
      udp.beginPacket("192.168.4.1", 555);//Inicializa o pacote de transmissao ao IP e PORTA.
      udp.println(x);//Adiciona-se o valor ao pacote.
      udp.endPacket();//Finaliza o pacote e envia.

      digitalWrite(D4, 0);//-
      delay(5);//-
      digitalWrite(D4, 1);//Pisca o led rapidamente apos enviar.
   }
   else//Caso nao esteja com uma conexao estabelicida ao host, piscara lentamente.
   {
      digitalWrite(D4, 0);
      delay(250);
      digitalWrite(D4, 1);
   }
}

 

Host

#include <ESP8266WiFi.h>//Biblioteca do WiFi.
#include <WiFiUdp.h>//Biblioteca do UDP.

WiFiUDP udp;//Cria um objeto da classe UDP.

String req;//String que armazena os dados recebidos pela rede.

void setup()
{
   pinMode(D4, OUTPUT);//Habilita o LED onboard como saida.
   digitalWrite(D4, 1);//Desliga o LED.

   Serial.begin(115200);//Habilita a comunicaçao serial para a string recebida ser lida no Serial monitor.

   WiFi.mode(WIFI_AP);//Define o ESP8266 como Acess Point.
   WiFi.softAP("NodeMCU", "");//Cria um WiFi de nome "NodeMCU" e sem senha.
   delay(2000);//Aguarda 2 segundos para completar a criaçao do wifi.

   udp.begin(555);//Inicializa a recepçao de dados UDP na porta 555
}

void loop()
{
   listen();//Sub-rotina para verificar a existencia de pacotes UDP.
}

void listen()//Sub-rotina que verifica se há pacotes UDP's para serem lidos.
{
   if (udp.parsePacket() > 0)//Se houver pacotes para serem lidos
   {
       req = "";//Reseta a string para receber uma nova informaçao
       while (udp.available() > 0)//Enquanto houver dados para serem lidos
       {
           char z = udp.read();//Adiciona o byte lido em uma char
           req += z;//Adiciona o char à string
       }

       //Após todos os dados serem lidos, a String estara pronta.

       Serial.println(req);//Printa a string recebida no Serial monitor.

       digitalWrite(D4, 0);//-
       delay(5);//-
       digitalWrite(D4, 1);//Pisca o LED rapidamente apos receber a string.
    }
}

 

Entendendo a fundo

Software

Recomendamos que vocês a leiam esta referência sobre WiFi, praticamente todos comandos disponíveis estão explicados AQUI.

Cliente

 

-Enviando dados para o destino

udp.beginPacket("192.168.4.1", 555);//Inicializa o pacote de transmissao ao IP e PORTA.
udp.println(x);//Adiciona-se o valor ao pacote.
udp.endPacket();//Finaliza o pacote e envia.

Nesta parte, usamos 3 funções do UDP, entre elas estão:

-Função WiFiUDP::beginPacket()

udp.beginPacket("192.168.4.1", 555);

Estamos enviando o pacote para o IP “192.168.4.1” que é o IP padrão do host no ESP8266, na porta 555.

 

-Função WiFiUDP::println()

udp.println(x);

Adicionamos o valor da variável X ao pacote.

 

-Função WiFiUDP::endPacket()

udp.endPacket();

Por ultimo, fechamos o pacote para finalmente ser enviado ao destino.

 

Para melhor entendimento, veja esta figura:

 

• Vermelho = beginPacket();
• Verde = print();
• Azul = endPacket();

 

---

Host

 

-Função WiFiUDP::parsePacket()

udp.parsePacket();

Esta função faz a verificação de novos dados no buffer. Se houver dados novos para serem lidos, a função irá retornar um numero maior que zero.

---

Desafio

O desafio agora é você fazer uma mensagem de retorno para quem enviou uma mensagem ao host, por exemplo, quando o cliente 1 enviar dados ao host, o host responda “OK”. Também faça um Print do IP de quem foi recebido o dado. Na referencia do WiFi (citado acima), há os comandos necessários!

 

Finalizando

Com a possibilidade de comunicação entre dispositivos pelo WiFi ou Wireless Ponto-a-Ponto, podemos fazer projetos muito legais e redes de dispositivos para se comunicarem. Não se esqueça de ver a parte 2 do material, sobre TCP! Dúvidas? Sugestões? Críticas? Comente abaixo!