Controlando Un LED Por Ethernet _ Tutoriales Arduino

17/5/2016

Contr olando un LED por Ether net | Tutor iales Ar dui no

CONTROL CONTR OLANDO ANDO UN LED POR ETHERNET Control de pines digitales desde Internet

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

Controlando Un LED Por Ethernet

OBJETIVOS OBJETI VOS

 Montar un circuito con un LED y un Shield Ethernet.  Crear un servidor Web.  Mostrar un código básico HTML para activar odesactivar el LED, que nos sirva como armazón para nuestros

proyectos.  Presentar el Port Forwarding y su razón de ser, cuando queremos acceder desde internet al servidor de

nuestro Arduino.

MATERIAL REQUERIDO.

Arduino UNO o equivalente.

Una Protoboard más cables cables..

 Una resistencia de 330Ω.

 Un LED

http://w ww.pr om etec.net/ether netled/

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Un Shield Ethernet

A VUELTAS CON EL HTML

El HTML es un lenguaje de descripción de páginas que ha evolucionado en sus últimas versiones, (HTML5, a la hora de escribir esto) en algo muy soຈsticado que sin llegar a ser un lenguaje de programación, es capaz de ofrecer una potencia espectacular. Un curso medianamente organizado de HTML escapa con mucho la capacidad y el objetivo de estas humildes sesiones, pero para continuar presentando como hacer ciertas cosas con Arduino y la conexión a Ethernet, necesitamos presentar algunas ideas al respecto, porque sin ellas cualquier intento de avanzar seria vano. Por ejemplo, es muy útil disponer de un programa tipo, que nos permita manipular un LED conectado a nuestro Arduino mediante una página Web, y este es el objetivo de la sesión actual. Para ello, vamos a presentar pequeños snippets (fragmentos) de HTML que nos permitan hacerlo, sin entrar en grandes detalles del lenguaje, pero que vamos a emplear en nuestros programas. EL primero, es un snippet que nos permite mostrar un checkbox en nuestra página y reconocer si se ha pinchado o no:

Control de LEDs en Arduino LED remoto Haz click para conmutar el LED. LED2

 Como norma general, lo que se presenta entre < > se llaman tags y describen algo en concreto, títulos,

cabeceras, negritas….  Por ejemplo para expresar que es código HTML, debemos empezar con y 㘘nalizar con , lo

mismo ocurre con los demás tags, como < head> cabecera, cuerpo, o párrafo, que cuando 㘘nalizan incorporan un tag con el símbolo “/” para indicar el 㘘n del tag.

En el snippet de arriba, hemos usado un método HTML para mostrar un checkbox y enviar un texto cuando se pulse. Si copiáis ese código con un editor de textos y lo guardáis con extensión htm, cuando lo abras con el navegador veras:

Fijate en la imagen de la derecha, que cuando pulsemos el checkbox, el navegador añadirá al ຈnal de la dirección IP, el texto ?LED2. Utilizaremos este texto de respuesta para decidir si encendemos o apagamos el LED. Para ello usaremos la función indexOf() que nos devuelve si un string está

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incluido o no en otro.

DIAGRAMA DEL CIRCUITO

Vamos a usar un circuito con Arduino y un LED conectado alD2 con sus resistencia, en conjunción con la página web que hemos descrito en el apartado anterior. En función del status del checkbox encenderemos o apagaremos los LED.

EL PROGRAMA DE CONTROL

La mayor parte del programa va a ser similar al programa de la sesión anterior, con algunas modiຈcaciones (Pocas). Principalmente, serán crear un variable para almacenar el status del LED, y un String para registrar la petición que nos hace el cliente Web:

String HTTP_req;

// stores the HTTP request

boolean LED_status = 0;

// state of LED, off by default

El resto es casi igual, excepto porque cambiamos el código HTML que enviamos en la respuesta, para presentar el snippet del que hablamos más arriba, y porque hemos añadido una función ProcessCheckbox() que hará el procesamiento del click (incluyendo enviar el HTML correspondiente a pulsado o no).

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Controlando un LED por Ethernet | Tutoriales Arduino  Fijaros que enviamos los comandos HTML, mediante client.print() a quien le pasamos los strings limitados

por comillas. Pero como los comandos HTML también incluyen comillas, si los copiamos por las buenas tendríamos un lio servido.  La solución de C++ para esto es preceder el carácter a imprimir por un carácter de escape para que el

compilador sepa que no es el ຈn del string, si no parte de el.  Por eso, si queremos mandar lo que tenemos que enviar con print es .

PROG_63_1

Aquí tenéis el programa

#include #include

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; IPAddress ip(192,168,1,177); EthernetServer server(80);

String HTTP_req;

// Para guardar la peticion del cliente

boolean LED2_status = 0;

void setup() {

Ethernet.begin(mac, ip); server.begin(); Serial.begin(9600); pinMode(2, OUTPUT);

} void loop() {

EthernetClient client = server.available();

// Comprobamos si hay peticiones

if (client)

// En caso afirmativo

{

boolean currentLineIsBlank = true; while (client.connected()) { if (client.available())

// Hay algo pendiente de leer

{ char c = client.read(); // Leemos los caracteres de uno en uno HTTP_req += c;

// Los añadimos al String

if (c == '\n' && currentLineIsBlank) { client.println("HTTP/1.1 200 OK"); client.println("Content‐Type: text/html"); client.println("Connection: close"); client.println(); client.println("");

// Envia la pagina Web

client.println(""); client.println(""); client.println("Control de LEDs en Arduino"); client.println(""); client.println(""); client.println("LED"); client.println("Haz click para conmutar el LED."); client.println(""); ProcessCheckbox(client); client.println(""); client.println(""); client.println(""); Serial.print(HTTP_req); HTTP_req = "";

// Una vez procesador, limpiar el string

break; } if (c == '\n') currentLineIsBlank = true; else if (c != '\r') currentLineIsBlank = false; } // if (client.available }

// WHile

delay(10);

// dar tiempo

client.stop(); // Cerra conexion }

// If client

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}

void ProcessCheckbox(EthernetClient cl) {

if (HTTP_req.indexOf("LED2=2") > ‐1) LED2_status = !LED2_status ;

// LED2 pinchado? // Si pichado invertimos el valor

digitalWrite(2, LED2_status); if (LED2_status) cl.println("LED2"); else cl.println("LED2");

}

Aquí os dejo un minivideo con el resultado

Control de LED mediante Arduino y ethernet

ACCEDIENDO DESDE INTERNET A NUESTRO ARDUINO

Hasta ahora, hemos accedido a nuestro servidor Arduino, desde la red interna, a través de un cable Ethernet. No es distinto acceder desde el exterior de la red local, pero para hablar de ello necesitamos presentar algunas ideas adicionales, así que poneros cómodos. El esquema de una red local LAN, puede ser más o menos este:

Cada una de los equipos internos dispone de una dirección IP única, válida para la red interna. Normalmente son IPs en uno de dos rangos:

192.168.xx.xx 172.26.xx.xx

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Esta dos rangos están reservadas a direcciones internas y no son enrutables, es decir el Router rechazará sacarlas a internet. A este tipo de direcciones que usamos internas se les llama direcciones IP privadas, porque en principio no se puede acceder desde internet a ellas. Por el contrario, las direcciones a las que accedemos desde Internet, las llamamos direcciones públicas y no pueden coincidir con otra IP pública bajo ninguna circunstancia. Cuando desde dentro de la LAN, queremos acceder a una dirección pública, el Router utiliza el NAT (Que vimos en la sesión anterior), para enmascarar mi dirección interna privada y utiliza su propia dirección pública para hacer la petición. Cuando recibe la respuesta, nos la reenvía como si no hubiera pasado nada. Pero es importante entender aquí que:

 Siempre que tu Router se enciende, recibe una dirección pública que le asigna tu operadora telefónica, y

que es la que usará para acceder a internet. Necesita ser una dirección pública para poder navegar en el exterior.  Si quieres saber con qué IP publica estas navegando (Acuérdate del NAT, quien navega es el Router con su

IP, no tú) usa cualquiera de los servicio para ello, por ejemplo http://cual-es-mi-ip-publica.com/ , y veras que tu IP privada es distinta de la que te dice esta página, pero es correcto.

Algunas veces me preguntan que tienen que hacer para conseguir una dirección IP pública para un servidor doméstico. Yo siempre respondo que dirección pública, ya tienen, la que habéis visto antes. Lo que no tienen es una dirección IP ຈja o estática, porque esta cambia cada vez que apagas y enciendes el Router, pero es una IP publica de pleno derecho. Si necesitas acceder a tu Arduino desde fuera puedes utilizar esa IP, por lo menos hasta que reinici es el Router (Y es algo que hacemos habitualmente con los servidores domésticos). Cuando contratas a tu proveedor una IP ຈja, lo que haces es pagar por una que no cambie cuando reinicias y por regla general también te permite registrar en sus DNS públicos un nombre que apunte a la IP que compras.

 Si queréis hacer pruebas a coste mínimo, podéis usar alguna página como noip, que te ofrecen soluciones

gratuitas para encontrar tu dirección pública incluso cuando apagues tu Router. No es una solución de㘘nitiva, pero tiene la virtud de tener un precio imbatible: 0.

Supongamos ahora que ya sabemos que IP pública nos corresponde. Lo siguiente es acceder desde internet, pero surge un nuevo problema (Como no). Cuando salimos a través del Router este sabe nuestra dirección interna (Va en los paquetes TCPIP) y cuando recibe la respuesta, no tiene problema en saber a quién corresponde. Pero cuando alguien del exterior trata de entrar en nuestra red sin una petición registrada por nuestra parte, tiene dos problemas:

 Permitimos por seguridad que se entre desde el exterior a nuestra red interna? Normalmente hay que

revisar la política de seguridad del Router para garantizar que se pueda.  ¿Cómo sabe el Router a que dirección interna va la petición? Dentro de la red interna hay muchos puestos.

¿A cuál de ellos debe enviar la petición?

No existe manera de dirigir correctamente estas peticiones de fuera, sin informar previamente al Router de algún criterio para que tome una decisión. Para esto se inventó el Port Forwarding o redirección de puertos IP. ¿Cómo diferenciamos una petición del exterior hacia el interior? Tenemos la clave en que cada petición IP lleva anexo un puerto. O lo que es lo mismo, todas las peticiones que vengan por el puerto 80 podremos asumir, razonablemente, que son para el servidor Web interno. Así, si vienen por el puerto 21, es razonable enviárselo a un servidor de FTP y si viene por el 25 lo lógico es que sea un tema de SMTP y se lo envíe al servidor interno de correo.

 Además, siempre que en una red con administrador profesional se permite la entrada del exterior (O zona

desmilitarizada, en la jerga) al interior de la red local, se suele instalar un FireWall que controla, limita e http://www.prometec.net/ethernetled/

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Así pues, bastaría con informar al Router, mediante una tabla de redirección de puertos, de que cualquier intento de llegar al interior de la red local por el puerto 80, HTTP, se desvíen, hacia la dirección interna del servidor Web. Y lo mismo con el FTP y SMTP a su propia IP privada.

Así con una única IP publica, podemos recibir y servir peticiones, de múltiples servidores internos, sin más condición de que se pueda discriminar entre ellos por el puerto característico (Lo habitual).

 No está de más destacar, que este si stema implica, necesariamente, programar las reglas de port 

forwarding en el Router. No funcionará en absoluto si se obvia e ste paso.  La limitación de este sistema es, que podemos poner tantos servidores como queramos detrás del Router o

㘘rewall, a condición de que solo haya uno de cada. No podemos poner dos servidores web en el puerto 80,  porque todo lo que venga por el puerto 80, el Router hará un port forwarding a una única dirección.  Si hemos puesto un servidor estándar en un puerto inusual, o si hemos montado un servicio propio en un

 puerto dado, la dirección completa con puerto se puede especi㘘car como por ejemplo en 192.168.1.175: 4217 

Por ultimo para programar el port forwandig en tu Router, debes entrar en él. Actualmente todos los routers domésticos pueden administrarse desde una página web que sirve el propio Router en su dirección IP. Si por ejemplo tu Router tiene la dirección 192.168.1.1, puedes ir a esa dirección con tu navegador. Te pedirá un nombre de usuario y clave de acceso para validar tu autorización. Es imposible describir la conຈguración de los routers en detalle porque hay cientos de modelos, pero en todos ellos hay que buscar la deຈnición de port forwandig. Voy a incluir capturas de mi Router, por si hay suerte y coincide con el vuestro. Si no goglead el tema con el modelo especiຈco de vuestro Router. En mi caso concreto, os anexo un pantallazo de mis opciones, donde veis en la columna de la izquierda, el menú del Router con la selección de Port Forwarding, y a la derecha la tabla de redirecciones de mi Router, donde redirecciono varios puertos hacia dos IPs internas diferentes

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TIENDA

SCRATCH

ARDUINO

FORO

PROYECTOS

CONTACTO

  Aunque hasta ahora hemos hablado exclusivamente como si el Transporte fuera siempre TCP, lo cierto es

que hay otro protocolo que se utiliza habitualmente, que es el UDP.  No he querido complicar innecesariamente las explicaciones hablando de él, pero hay que tenerlo en

cuenta. Algunos servicios usan UDP y no TCP y cuando hacemos port Forwarding, se debe especi㘘car  (Aunque casi todos los routers modernos aceptan e speci㘘car ambos como arriba).

Un último comentario, Cuando accedes desde el exterior a tu servidor Arduino, vas a usar en tu navegador, la dirección pública de tu Router. Pero si intentas usar esa dirección pública exterior para entrar desde el interior de tu red local (por ejemplo cuando usas tu teléfono WIFI) te llevaras un chasco. Algunos routers lo detectan como un intento de violar la seguridad y te bloquearan sin contemplaciones (A esto se le llama Spooຈng en la jerga y suele suponer malas intenciones de todas, todas… menos en el caso del que hablamos). Y otros te pedirán una clave para pasar, que será la del Router, en cuyo caso te pondrá con la página Web de administración y no con el servidor interno en Arduino. Cuando estés conectado por Ethernet o WIFI, tienes que utilizar la IP privada interna. Cuando estés fuera de tu LAN, utilizarás la dirección pública, y si, esto te va a dar guerra para hacer pruebas.

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RESUMEN DE LA SESIÓN

 Hemos visto cómo usar el servidor web de Arduino con un código HTML especial, para controlar el status

de un LED conectado a un pin digital.  Veréis que es muy sencillo a partir del programa que ya vimos en la sesión anterior, y debería ser fácil

ampliar el programa a múltiples LEDs.  Hemos presentado el Po rt Fowarding y porque es necesario, para acceder desde el exterior.  Hemos apuntado a como conຈgurar la tabla de redirección de tu Router.

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(50) COMMENTS Fabian

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12 Jul 2015 

Hola Me ayudo mucho tu trabajo. Gracias

Jaume

Reply

10 Ago 2015 

Buenos días, estoy siguiendo paso a paso el tutorial pero tengo problemas nada más empezar. vaya por delante que ya tengo una IP estática y puedo comunicarme con el router desde internet, de manera que puedo encender y apagar leds a través de la red. Me ha gustado esta página, por que navega por los primeros pasos para conຈgurar una página HTML para gestionar aparatos a distancia y me interesa cómo hacerlo. Vereis, el problema con que me encuentro es que al confeccionar la página web de el principio, desde la cual se apaga y enciende un led, consigo que aparezca en internet, pero al clicar en el checkbox, no mantiene este cuadradito con la tilde conforme está activado. Por contra, en la barra de direcciones sí que aparece escrito LED2=2, lo que indica que está activado. El caso es que no puedo seguir adelante, pués no consigo que en el sketch encienda el led (la dirección que sale en el navegador és: ຈle:///C:/Users/Jaume/Desktop/Codi%201.htm?LED2=2, y tengo el archivo HTM en el escritorio. ¿Podeis darme una idea de lo que pasa?

admin

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10 Ago 2015 

Hola Jaume, No es facil decirte mucho solo con esas pistas, pero tiene toda la pinta de algo descolocado. Algo asi como una coma o un parentesis. Prueba a copiar y pegar el programa de la pagina y me dices

gerardo

17 Ago 2015 

Hola.. Una pregunta en que parte del skech se ubica: void ProcessCheckbox(EthernetClient cl) Desde ya muchas gracias..Sdos Reply

dbagur

Reply

 29 Ago 2015 

Buenas, antes de nada felicidades por tus tutoriales llevo varios meses con ellos. Te queeria preguntar si es posible meter una contraseña al programa me explico, he abierto el puerto 80 de mi (dragino + arduino uno —> arduino yun) y lo puedo controlar desde cualquier parte si hay red internet, el caso es que cualquiera que sepa mi ippublica del ruter puede entar en el web server (o bridge en arduino yun) y controlar lo que hay (un led, la tele por la web…)

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