プログラム構成の基本的なところは「ESP32を使ったSTM32のTCP通信(WiFi)受信編」 と似ていますが、ESP32をHTTPプロトコルで受信する場合に特有なクセに注意する必要があります。

通信条件がTCPからHTTPに変更になったことに応じてプログラムの基本構成はTCP通信の場合とほとんど同じままで、サーバーのポート番号とプロトコルフォーマットを変更しただけのものであると、ターミナルからでは正常に動作するのにブラウザから WEBサーバー化したESP32へのHTTP通信はうまくいきませんでした。

TCP通信プロトコルでPCやスマホのターミナルソフトからSTM32へコードを送るのと、HTTP通信プロトコルでウェブブラウザからSTM32へコードを送るのは一見ほぼ同じに思えますが、中間にあるESP32の挙動がかなり違うために動作を理解しないままではうまくいきません。

相違点をまとめると以下のようになります。

つまり、ブラウザから文字コードを送信すると、想定以上にESP32は応答を返すので予め想定しておかなければマイコン側では多くのものを予期せぬタイミングで受信することになります。これが時にフリーズの原因にもなりえます。

そういうものであることを分かってしまえば対処のしようもあるのですが、はじめは原因がわからなかったために問題解決に至り安定した通信を実現できるようになるまでかなり時間を要しました。

以下に、ESP32をHTTP通信プロトコルで安定して文字コードを送るコツを解説します。

受信構成はTCP通信の場合と同じでもよいのですが、サンプルアプリでは割り込み受信を使用しており、割り込みが入った時点が分かるようにLEDを点灯させています。

不定のタイミングで受信が発生する場合はポーリングによるものよりも割り込みにした方が確実です。ポーリング方式でも試してみましたが安定した動作を得ることはできませんでした。

このアプリの特徴は割り込みが発生して受信処理をする度に一旦USARTを初期化してレジスタをクリアにすることです。クリアにはいろいろな方法があるとは思いますが、ここでは最も初歩的で簡単なクリアを実現するために、リセット関数を下記のようにまとめて実行させています。

リセット処理を受信のたびにきっちり施すことで、通信エラーなどがクリアされ動作が安定しました。これで、ブラウザからコードにより処理を分岐させることができるようになりましたので、さまざまなリモートアプリに発展させることが可能になります。

種々のコードを含んだIPアドレスをリンクとしてHTMLページに貼り付けておけば、それをクリックするとコードがブラウザからマイコン側に転送されることになります。

ここで紹介するアプリはESP32でWiFi化しWEBサーバーを構成したNucleo(STM32) からクライアント側のPCやスマホのウェブブラウザへ文字列を送る基本的なものですが、ここでしっかり理解して使いこなせるようになると、いろいろ応用できるようになります。

基本的にはTCPサーバーの送信と同じです。配線も同じ構成です。

アプリプログラム構成も基本的にTCPサーバーの送信と同じです。

相違点はサーバー生成時にウェブサーバー用にポート番号を80に指定し、送信するときにHTTPプロトコルにしたがっているところです。ESP32からの応答でHTTPプロトコルの場合は冗長な文字列が返されるため、待ち時間を大きめに設定しています。

サンプルプログラムではウェブブラウザからWEBサーバーのIPアドレスを指定してからSTM32側をリセットで再起動させるとつながることが多いです。

TCPサーバーを構成してPC、スマホなどクライアントのターミナルアプリで接続するところまでは 「ESP32を使ったSTM32のTCP通信(WiFi)送信編」と 共通です。

クライアント側からのコマンドコードによりマイコンをコントロールするには文字コードの受信処理およびコードに応じて処理させたい内容を追加すればよいのです。

ESP32 とターミナルアプリを接続して ”depfields”の9文字を入力してEnterキーを押すと、改行コードを含めて11文字を送信したことになります。 ターミナルをローカルエコーに設定していると入力した文字が現れます。

TCPサーバー側ではクライアント側からの文字を受信すると"+IPD,0,11:depfields"と表示されます。＋IPDは受信データであることを示し、コネクションIDが0に文字列と改行コードを含んだ合計11文字を受信したことを意味しています 。応答文字列には改行コードCR+LFが含まれています。

上述のPCのターミナルソフトからの操作を Nucleo(STM32) に置き換えたESP32とマイコン間での通信をする場合のアプリを紹介します。あらかじめ、登録しておいたコード"ABC"と受信コードが一致・不一致で処理を分けるアプリです。 受信コードを含む文字列は終端が分かるように入力コードには"＠"を最後に含めています。

PCやスマホなどのTCP通信ターミナルでESP32でWiFi化したNucleo(STM32)のTCPサーバー側に接続した状態で"ABC@"を入力します。ESP32では文字列を受信すると”+IPD,0,6:ABC@" をUART通信で文字列の応答として返すのでSTM32側でコード部分"ABC"を取り出せばよいのです。 

受信コードが取得できればあとはシリアル通信と同様にアプリ側で処理したい内容を作成すればよいわけです。
例えば、コードを"ON"や"OFF"などに登録しておき、これらと一致した場合にそれぞれ処理を分ければソフトウェアスイッチとしてリモートコントロールできるようになります。
 

ここで紹介するアプリはESP32でWiFi化しTCPサーバーを構成したNucleo(STM32) からクライアント側のPCやスマホのターミナルへ文字列を送る基本的なものですが、ここでしっかり理解して使いこなせるようになると、いろいろ応用できるようになります。

Nucleo(STM32)とESP32は シリアル通信ではよく使われる ATコマンドを UART通信 でやり取りしてデータの送受信を行います。

無線モジュールESP32のモードは一般的なSTA(ステーション)モードに設定して家庭や職場のWiFiルーターからIPアドレスを割り当てられるものにします。他のモードではESP32自体を親機にするAP(アクセスポイント)モードもありますので実施してみてください。

この例では親機でDHCPサーバーであるWiFiルーターアドレスが"192.168.3.1"でESP32に割り当てられたIPアドレスは"192.168.3.19"である環境を前提にしており、各々の環境では異なりますのでご注意ください。

では早速プログラムを見ていきましょう。FreeRTOSを使った構成としています。メインプログラムの流れは起動直後に各ペリフェラルの設定を行ってから、WiFiの設定をします。その後、処理内容ごとに2つのタスクにわけ、デモプログラム用データ作成のタスクprvTask_dataとデータモニター用タスクprvTask_monitorとしています。

WiFi設定はwifi_setting関数にまとめ、ポート番号50000のTCPサーバーを生成しています。

デモ用データ作成はタスクprvTask_dataで行い、20msごとにデータ(data)を加算していく処理にしています。dataは符号なし8ビットで255を超えると0に戻ることを繰り返しています。

データモニター用タスクprvTask_monitor は３桁の数字を送るために、改行コード２文字分を含んだ５文字の送信要求コマンド"AT+CIPSEND=0,5\r\n"を送信して適度の待ち時間を挿入します。数値データを３桁の数字に変換し(digit_conv関数)、文字列としてUSART送信しています。

送信要求コマンド"AT+CIPSEND=0,5\r\n"後に挿入する待ち時間はUART通信のボーレートによっても変わります。試してみたところ9600bps時には25ms以上、115200bps時には3ms以上に設定すれば正常に機能しました。参考プログラムは9600bpsでのものです。

WiFi化した文字列送信の基本構成は以上です。ひとたびTCPサーバーを構成してしまうと、あとはシリアル通信の感覚で送信が実現できてしまいますので簡単です。TCPサーバーを実現するための通信プロトコルはESP32のファームウェアに内蔵されていてはじめに設定用コードで指定するだけです。

Nucleo(STM32)のTCPサーバー側から送信された数字をクライアント側でモニターするにはターミナルアプリを使用します。ここではPCのターミナルソフトとしてTeraTermを使用しています。IPアドレスとポートを指定すると接続できるはずです。

Nucleo(STM32)側から送られた数字は0.5秒間隔で更新されています。数字が0から255までの1サイクルが約5秒であれば成功です。