★ Blynk 應用 (一) : 用手機控制 Arduino

完成 IOT 模組在區網內的遠端控制實驗後, 我在想, 要如何能透過 Internet 對 Arduino 進行遠端控制呢? 我在碁峰出版的 "Arduino 自造指南" 這本書的專案 62 (p432) 看到 Teleduino 網路服務的介紹, 它讓我們可以透過其 Preset 網頁控制遠端的 Arduino 板子 (支援 ATMEGA328 與 ATMEGA2560 兩種 MPU). 不過有點可惜的是, 此網路服務目前只能用在利用 Ethernet 擴充板上網的設備, 尚未支援 Wifi 上網. 參考 :

# https://www.teleduino.org/
# https://www.teleduino.org/tools/request-key
# Arduino Control via a Web Service with Teleduino

我覺得用乙太網擴充卡玩物聯網有點那個 ... 落伍, 因為要拉一條線啊! 人家都已經上太空了, 我們還要殺豬公嗎? 所以我早就將乙太網板收起來了. 便宜又好用的 ESP8266 才是物聯網的最佳拍檔. 以後窮極無聊時再考慮用乙太網板來玩 Teleduino, 但現在還不是時候啦!

今天努力尋找後, 終於找到 Blynk 這個開源的專案, 乍看就讓我非常驚豔, 因為介面做得實在漂亮, 它可以讓我們以手機自訂介面, 透過 Internet (不是區網喔) 控制上網的嵌入式設備, 包括 Arduino, Raspberry Pi, ESP8266 等, 參考 :

# 在手機上使用Blynk控制Arduino

# 利用手機程式：Blynk控制Arduino
# Connect to Blynk using ESP8266 as Arduino Uno wifi shield
# Control your Arduino over the Internet using Blynk

Blynk 最初是 2015/1/17 在 Kickstarter 募資網站上發起的一個提案, 2015/2/15 成功募集到近五萬美元資金, 2015/5/5 正式上線, 在 iOS 與 Android 系統上均可下載使用, 在額度內可免費使用, 說明文件參考 :

# http://docs.blynk.cc

其開發者社群也有許多 FAQ 資料可查詢 :

# http://community.blynk.cc

甚至還有人用 Blynk 來控制四軸飛行器, 參考 :

# 30分钟内使用手机控制四轴飞行器（ESP8266 + A7105 + Blynk App for iOS/Android）

如何使用 Blynk? 底下以一個簡單的範例 : 遠端控制 Arduino Nano 板上的 D13 LED 燈明滅來說明, 這裡的 Nano 是透過 ESP8266 ESP-01 Wifi 模組連上 Internet, 不是單獨使用 ESP8266 當微控器 (這個下次再試).

以下測試程式是在我自己用洞洞板焊接的 Arduino Nano+ESP8266 IOT 模組上進行實驗, 電路圖參考 :

# 製作 Arduino Nano + ESP8266 物聯網模組 (四) : 完結篇

首先要下載 Blynk 函式庫, 點 Blynk 官網最底下的 Download 超連結會連到 Github :

# https://github.com/blynkkk/blynk-library

點選 Bliynk Libraries :

但是不要用如下圖右方的 "Clone or download" 下載 :

而是將網頁往下拉到 "Readme.md" 欄, 點 "Dowloads 53k total" 這個按鈕到 Latest release 的下載頁 :

# https://github.com/blynkkk/blynk-library/releases/latest

目前最新是 0.3.8 版, 按這網頁最底下的 Blynk_Release_v0.3.8.zip 即可下載 :

或者到說明文件網頁 http://docs.blynk.cc 也有一個下載按鈕.

解壓縮下載的 Blynk_Release_v0.3.8.zip, 會發現裡面有四個子目錄 :

將這四個目錄複製到 Arduino IDE 的安裝目錄下  (例如 D:\arduino-1.6.6\libraries\), 注意喔, 不是將解壓縮後的 Blynk_Release_v0.3.8 目錄複製到 libraries 下, 而是把它下面的四個子目錄複製過去, 否則會出現編譯錯誤 (找不到 ESP8266_Lib.h) :

這樣便完成 Blynk 函式庫的安裝了. 關閉 Arduino IDE 後再重新開啟, 就可以在 "檔案/範例" 的第三方程式庫分類下找到 Blynk 函式庫了 :

點選底下的 "Board_Wifi/ESP8266_Shield" 就會開啟我們要用到的範例檔, 因為我是將 ESP8266 當作 Arduino Nano 的上網工具而已, 所以要選 shield, 如果直接使用 ESP8266 當微控器, 那麼就要選 ESP8266_Standalone 了. 

在這個範例中必須填入 Blynk 認證金鑰, 這金鑰必須由 Blynk App 欄產生, 所以接下來是用手機上網到 Google Play Store 搜尋下載安裝 Blynk 這個應用程式 :

開啟程式後按 "Create New Account" 新增帳戶 :

輸入 Email 與密碼, 按 "Sign Up" :

登入完成後按 "Create New Project" 新增專案 :

輸入專案名稱 (最多 20 個字元) 與選擇硬體板子, 我使用 Arduino Nano :

底下會出現認證金鑰, 這是微控器程式存取 Blynk 服務的憑證. 可按左下角的 "Refresh" 鈕換別的金鑰 :

按右下角 "E-mail" 會將此組金鑰寄到郵件信箱, 以便複製到 Arduino 程式裡 :

最後按 "Create" 就建立一個控制專案了, 因為還沒自訂介面元件, 所以 App 版面上空無一物, 但可看見上面標題已經變成剛剛輸入的專案名稱了 :

接著按上面的 + 或向左滑, 會出現元件箱 (Widget Box) :

點選第一個元件 Button 會在元件版面上新增一個按鈕 :

點一下這個按鈕會進入按鈕設定 :

第一個框框是按鈕名字, 可任意命名, 例如 D13 LED, 然後點 OUTPUT 下的 PIN 鈕選擇此按鈕要控制 Arduino 哪一個針腳, 例如 Digital 13 :

最後是 MODE 欄可選擇按鈕模式是 PUSH (押按式) 或 SWITCH (切換式) :

設定好後按上面標題的左箭頭即回到版面配置, 這時可看到已經出現一個按鈕 :

這樣便完成 App 的設計了, 標題最右邊的 Play 鈕便是此 App 的執行鈕, 但此時我們的 Arduino 尚未上傳程式, 所以暫時還不能執行. 現在要回到 Arduino IDE, 開啟 "檔案/範例/Blynk/Board_Wifi/ESP8266_Shield" 範例程式, 填入無線基地台的 ssid 與 pass, 以及上面新增專案時取得的金鑰, 再上傳 Arduino 即可.

以下測試程式是在我自己用洞洞板焊接的 Arduino Nano+ESP8266 IOT 模組上進行實驗, 電路圖參考 :

# 製作 Arduino Nano + ESP8266 物聯網模組 (四) : 完結篇

完整程式如下 :

#define BLYNK_PRINT Serial    // Comment this out to disable prints and save space
#include <ESP8266_Lib.h>
#include <BlynkSimpleShieldEsp8266.h>

// You should get Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "47242515b53d4dd88c6ca911xxxxx185";

// Your WiFi credentials.
// Set password to "" for open networks.
char ssid[] = "H30-L02-webbot";
char pass[] = "1234567890";

// Hardware Serial on Mega, Leonardo, Micro...
//#define EspSerial Serial1

// or Software Serial on Uno, Nano...
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial EspSerial(7, 8); // RX, TX

// Your ESP8266 baud rate:
#define ESP8266_BAUD 9600

ESP8266 wifi(&EspSerial);

void setup() {
  // Set console baud rate
  Serial.begin(9600);
  delay(10);
  // Set ESP8266 baud rate
  EspSerial.begin(ESP8266_BAUD);
  delay(10);
  Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass);
  }

void loop() {
  Blynk.run();
  }

此程式編譯後記憶體耗用情形 :

草稿碼使用了 17,736 bytes (57%) 的程式存儲空間。最大值為 30,720 bytes。
全域變數使用了 837 bytes (40%) 的動態記憶體，剩餘 1,211 bytes 供局部變數。最大值為 2,048 bytes 。

程式上傳後就可以按 Blynk APP 右上角的 Play 鍵執行, 這時右上角會變成正方形的停止鍵 :

按版面上的圓形按鈕就可以透過 Internet 遙控 Arduino 板上的 D13 LED 燈的明滅了. 這是透過 Internet 控制遠端 Arduino, 並不是在區網範圍內, 所以利用 Blynk 服務我們可以在全球任何地方透過網路控制遠端設備, 而且其反應速度非常之快, 幾乎是立即反應 (延遲大約 0.5 秒), 我很好奇它背後是用的是甚麼協定? 之前我用 HTTP 傳送控制訊息都要 2~4 秒左右.

序列埠監控視窗擷取訊息如下 :

[19] Blynk v0.3.8 on Arduino Nano
[520] Connecting to H30-L02-webbot
[3579] 0018000902
[10833] 192.168.43.151
[10863] Connected to WiFi
[16774] Ready (ping: 30ms).
[23262988] Ready (ping: 45ms).

Blynk 提供的 App 介面元件很多, 也還不斷新增支援的硬體板子, 值得好好研究研究. 我本來還想找時間用 App Inventor 來學一下 App 設計以便控制 Arduino, 但有了 Blynk 我看就不必了.

如果要刪除專案, 須按 App 上方標題列的雙圈圈符號進入 Project settings 畫面, 拉到最底下, 按 Delete 鈕即可 :

按 "Generate Link"  會將此 App 的位址製作成 QR Code :

按底下的 Share 鈕可將此 App 分享到 Line, Email, Facebook, Twitter, Drobox 等軟體, 收到分享連結的人如果也安裝了 Blynk 程式, 那他們也會擁有你設計的專案 App, 可以控制他們自己的裝置 (不會控制你的裝置, 因為他們收到的 App 有自己的金鑰, 我們只分享 Blynk App 中的專案設計而已, 並不是分享金鑰). 但是如果你把自己的 Blynk 帳號密碼告訴別人, 則他以此登入 Blynk 後便能完全控制你的專案與設備喔.

收到分享 QR Code 的人只要有安裝 Blynk, 點右上方的 QR code 按鈕掃描圖案, 就會將專案完整複製進來了, 不需要自行設定元件 :

最後補充說明上面有提到不要從 Clone or Download 下載 Blynk 函式庫, 因為那樣下載的 blynk-library-master.zip 解壓縮後放在 libraries 下, 編譯上面的程式時會出現下面錯誤 :

In file included from C:\Users\Tony\Documents\Arduino\Blynk_test1\Blynk_test1.ino:34:0:

D:\arduino-1.6.6\libraries\blynk-library-master/BlynkSimpleShieldEsp8266.h:28:25: fatal error: ESP8266_Lib.h: No such file or directory

 #include <ESP8266_Lib.h>

                         ^

compilation terminated.

exit status 1
編譯時發生錯誤

找了下列資料還是沒頭緒, 最後從上面的下載點找到正確的 zip 檔, 摸索出正確安裝方式才解決因找不到檔案而編譯失敗的問題, 參考 :

# Where to I find “ESP8266_Lib.h” library?

# Connect to Blynk using ESP8266 as Arduino Uno wifi shield

# Connect to Blynk using ESP8266 as Arduino Uno wifi shield (Mac only)
# ESP8266 WiFi Configuration Library

如果要單獨用 ESP8266 做微控器, 可參考下列這篇 :

# ESP8266 Thing Development Board Hookup Guide

Blynk 也有論壇, 但不能用 Blynk 帳號登入, 需另外註冊.

裡面可以查到已發問的各種疑難雜症 :

# http://community.blynk.cc/c/projecthelp

也有各路英雄發表的作品 :

# http://community.blynk.cc/c/projects
# http://community.blynk.cc/c/projecthelp/l/top (精選)

例如下面這個專案就是利用 Blynk 與 wifi 控制自走車 :

# Robot with Esp8266 Shield and Arduino Nano

Play Store 上與 Blynk 類似的 App 也蠻多的 (可搜尋 blynk like app), 但看來 Blynk 似乎較容易使用 :

# https://play.google.com/store/apps/similar?id=cc.blynk

另外 Youtube 上有一個用 Blynk 控制的澆水系統 :

# Smart Modular Watering System using Blynk

其他專案 :

# Rain Warning Display on Mobile for your Home Garden
# WiFi Controlled Robot using Arduino
# ESP 8266 Mailbox Notifier using DeepSleep and Blynk (ESP 深度睡眠)

Blynk 是一個開源專案, 因此使用者可以下載原始碼打造自己的 Blynk Cloud Server, 參考 :

# Creating a Blynk Local Server In Windows

其他 :

# How to use Virtual Pins in Blynk
# One more system of autowatering of plants with use of ESP8266 and Blynk
# Weather and Security Station with Blynk
# 如何成為Open Hardware的 Maker（ Arduino篇 ） (Arduino +OpenCV)
# How to Make an Effective IoT Dashboard without Coding
# Halloween RGB LED photon project with Blynk button control
# https://ifttt.com/