Tutorial: Speicherung von Arduino Messdaten auf Webserver und deren Darstellung – Teil 1

Einführung

Es ist immer wieder das selbe Problem:

Da entwickelt man ein Program für den Arduino zur Messung von irgendwelchen Daten. Solange der Computer angeschlossen ist, kann man die Daten über die serielle Schnittstelle als Text darstellen. Um diese Daten dann grafisch darzustellen, kann man die Daten z.B. nach Excel kopieren. Das ist aber umständlich und letzendlich nur eine Momentaufnahme der Messung.
Doch was, wenn der Arduino ohne Computer weiter messen soll?
Eine mögliche Lösung wäre die Speicherung der Daten auf einer SD-Karte. Es gibt günstige Shields mit SD Kartenslot und auch das Ethernet Shield hat einen SD Slot. Aber auch hier muss man die Messung unterbrechen und die Daten der SD Karte im Computer weiterverarbeiten.

Das alles ist umständlich und außerdem will ich an meine Daten ohne in der Nähe meines Arduinos zu sein. Die Lösung ist die Speicherung der Daten auf einem Webserver und der Abruf der Daten von irgendeinem Rechner oder Tablett über das Internet.

In diesem Tutorial werde ich in mehreren Schritten zeigen, wie Daten nur von einem Arduino mit Ethernetshield auf einen Webserver abgelegt werden und sich von dort grafisch aufarbeiten lassen. Hier ein kleiner Vorgeschmack was euch in diesem Tutorial erwartet. (edit: leider hat sich der Betreiber funpic.de aufgelöst, der Link funktioniert deshalb nicht mehr. Ich werde das Beispiel in Kürze auf eine andere Webseite nehmen).

Diese Daten liegen auf einem kostenlosen Webspace von Funpic.de . Der Anbieter finanziert sich mit Werbung, die aufpoppenden Fenster muss man leider dafür billigend in Kauf nehmen. In die Messwerte kann man durch Markieren eines Bereiches mit der Maus reinzoomen. Nach dem Durcharbeiten dieses Tutorial bist du in der Lage, deine Daten ebenso darzustellen.

Im ersten Teil dieses Tutorial gehe ich darauf ein, wie Daten vom Arduino mit Ethernetshield an einen Webspace gesendet werden. Im zweiten Teil werden wir dann einen freien Webspace einrichten und eine einfache Webseite anlegen. Im dritten Teil geht es dann um das Ablegen der Messdaten in einer CSV Datei. Der vierte Teil beschreibt die Konfiguration einer MySQL Datei und das Speichern der Daten darin. Im letzten Teil werden wir uns dann mit der grafischen Darstellung der Daten beschäftigen.

Teil 1 – Verbindung mit Webspace

Ich benutze für meine Experimente ein Ethernetshield mit Wiznet Chipsatz, die man inzwischen sehr günstig bekommen kann. Eine genaue Beschreibung findet man hier. Mit diesem Shield kann man die Beispiele aus der Arduino IDE verwenden, z.B. in der Arduino IDE über das Menü. Datei->Beispiele->Ethernet->WebClient. Ich habe dieses Beispiel geringfügig verändert und lade damit die aktuelle Zeit von einer von mir entsprechend vorbereiteten Webseite. Das Beispiel kann so übernommen werden, lediglich die IP des Ethernet Shield muss angepasst werden. Der Arduino verbindet sich mit der Webseite und liest deren Inhalt (in diesem Fall die aktuelle Zeit) und gibt ihn seriell aus. Sicher nichts spektakuläres, aber man könnte damit unter Verwendung des Time Libraries die Uhrzeit stellen und Gangungenauigkeiten ausgleichen. Natürlich geht das auch über NTP, soll aber hier als Beispiel für den Aufruf einer Webseite dienen.

/*
  WebClock by Reinhard Nickels
 
 This sketch connects to a website
 using an Arduino Wiznet Ethernet shield.
 
 Circuit:
 * Ethernet shield attached to pins 10, 11, 12, 13
 
 based on WebClient (arduino Examples)
 by David A. Mellis, by Tom Igoe, based on work by Adrian McEwen
  */

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>

// Enter a MAC address for your controller below.
// Newer Ethernet shields have a MAC address printed on a sticker on the shield
byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
char server[] = "rncologne.rn.funpic.de";    // <-  wenn du das auf deinem eigenen Server machen willst, muss das hier geändert werden

// Set the static IP address to use if the DHCP fails to assign
IPAddress ip(192,168,2,99);       // <- an dieser Stelle die IP des Ethernet Shield eintragen, ich habe eine feste Adresse vergeben.

// Initialize the Ethernet client library
// with the IP address and port of the server
// that you want to connect to (port 80 is default for HTTP):
EthernetClient client;

void setup() {
 // Open serial communications and wait for port to open:
  Serial.begin(115200);
   while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for Leonardo only
  }

  // start the Ethernet connection:
  Ethernet.begin(mac, ip);
  // give the Ethernet shield a second to initialize:
  delay(1000);
  // print the Ethernet board/shield's IP address:
  Serial.print("My IP address: ");
  Serial.println(Ethernet.localIP());

  Serial.println("connecting...");
  // if you get a connection, report back via serial:
  if (client.connect(server, 80)) {
    Serial.println("connected");
    // Make a HTTP request:
    client.println("GET /clock.php HTTP/1.1");
    client.print("Host: ");
    client.println(server);
    client.println("Connection: close");
    client.println();
  }
  else {
    // kf you didn't get a connection to the server:
    Serial.println("connection failed");
  }
}

void loop()
{
  // if there are incoming bytes available
  // from the server, read them and print them:
  if (client.available()) {
    char c = client.read();
    Serial.print(c);
  }

  // if the server's disconnected, stop the client:
  if (!client.connected()) {
    Serial.println();
    Serial.println("disconnecting.");
    client.stop();

    // do nothing forevermore:
    while(true);
  }
}

Die Ausgabe seriell sieht dann z.B. so aus:

My IP address: 192.168.2.99
connecting...
connected
HTTP/1.1 200 OK
Server: Apache
Set-Cookie: notabotxxx=775e1282fb3146e7de81e2f8f769d433; expires=Sun, 11-May-2014 18:31:16 GMT; path=/; domain=..
Vary: Accept-Encoding
Content-Type: text/html
X-Funpic-Backend-ID: webfree_071
Content-Length: 15
Accept-Ranges: bytes
Date: Sun, 11 May 2014 17:31:19 GMT
Via: 1.1 varnish
Connection: close
X-Funpic-ID: 1392478474
X-Funpic-Age: 0
X-Funpic-Host: rncologne.rn.funpic.de
X-Funpic-Backend: fp_storage_07
X-Funpic-Cache: MISS

Es ist 19:31:16
disconnecting.

Im zweiten Teil dieses Tutorials geht es dann um die Konfiguration eines kostenlosen Webspaces.