ESP32-WROOM-32Eにサーバーを実装してレスポンスする

こんにちは、ENGかぴです。

ESP32-WROOM-32Eをサーバーで起動しアクセスポイントに接続させることでリクエストに応じたレスポンスを返信することができます。WiFiをサーバーで動作させる方法とWebServerを使ってレスポンスを行う方法をまとめています。

動作確認としてデータは温湿度センサー（SHT35-DIS）のデータをレスポンスで返信します。

ESP32-WROOM-32E開発ボード（秋月電子）を使用しArduino IDEで開発を行います。また、AE-SHT35（秋月電子）を使用しています。アクセスポイントにはWZR-HP-G300NH（バッファロー：生産中止）を使用しています。

ESP32-WROOM-32Eを使って動作確認したことをまとめています。

ESP32-WROOM-32Eで学べるソフト開発と標準ライブラリの使い方

サーバーを実装する
動作確認
ソースコード全体
関連リンク

サーバーを実装する

ESP32-WROOM-32Eにサーバーを実装しクライアントからの接続をWebServerライブラリを使ってレスポンスします。WebServerライブラリを使ってレスポンスする方法は下記記事にまとめています。

ESP32-WROOM-32EでWebServerを実装する

本記事ではサーバーを実装する方法を中心に説明します。

WiFiをサーバで開始する

#include <WiFi.h>

const char *ssid = "xxxxxxxxxxxx"; //使用するアクセスポイントのSSID
const char *pass = "aaaabbbbcccc"; //使用アクセスポイントのpassword
const IPAddress ip(192,168,11,20); //IPアドレス
const IPAddress subnet(255,255,255,0); //サブネットマスク

void setup() {
  WiFi.mode(WIFI_STA); //ステーションモード
  WiFi.begin(ssid,pass);
  WiFi.config(ip,ip,subnet); //サーバーのIPを固定する場合
  while( WiFi.status() != WL_CONNECTED ){
    delay(1000);
    Serial.print(".");
    if( ++waitcnt >= 60 ){
       esp_restart(); //モジュールのリスタート
    }

   Serial.println(WiFi.localIP()); //接続後のIPアドレスを表示
  }
}

WiFiライブラリをインクルードします。文字列に使用するアクセスポイントのSSIDとパスワードの文字列を定数で宣言しています。

WiFi.mode()でWIFI_STAを指定するとステーションモードとなりサーバー動作となります。WIFI_APを指定するとアクセスポイントモードになります。WIFI_AP_STAを指定するとアクセスポイント+ステーションモードになります。

WiFi.mode()によるモードの指定は特に意識しなくても動作させることができるようになりました。WiFi.begin()でサーバーとして動作します。

WiFi.begin()でSSIDとPASSを指定してWiFi通信を開始します。アクセスポイントに接続要求を出し接続が確立するまで1秒おきに”.”をモニター表示して待ちます。60秒経過しても接続されない場合はesp_restart()によってESP32-WROOM-32Eをリスタートするようにしています。

アクセスポイントの起動状態によっては永遠にWhile()から抜け出せなくなり接続されなくなることがあるため対策としてリスタートしています。

アクセスポイントに接続出来たら接続したIPを表示しています。IPアドレスを固定していない場合はアクセスポイントが割り振ったIPアドレスになります。

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mDNSを実装する

ⅿSNSはmulticast DNSはLAN通信を搭載した機器に名前をつけてアクセスできるようにした規格です。mDNSを使用するとIPアドレスによるアクセスを使用せずに機器の名前でアクセスできるようになります。ESP32-WROOM-32EにおいてはESPmDNSライブラリを使用することで実装することができます。

#include <ESPmDNS.h>

void setup() {

  if (MDNS.begin("esp32")) {
    Serial.println("MDNS responder started");
    //MDNS.addService("esp32_ser","tcp",80);
  }
}

MDNS.begin()に例のように文字列を追加すると名前を付けることができます。クライアントはhttp://esp32.localのように名前でアクセスすることができるようになります。

AndroidはDNSを実装していないためMDNS.begin()で名前を設定してもアクセスすることができません。Androidスマホでは表示することができませんがアプリ（.Local Finderなど）を追加することで可能となります。

WiFiの再接続の検討

void loop() {

  auto status = WiFi.status();
  if( status != WL_CONNECTED ){
    if( timreconnect == TIME_OFF ){
      timreconnect = TIME_RECONNCT_MAX;
      Serial.println("Re-Connecting-start");
    }
  }
  else{
    Wserver.handleClient();
  }

  if( timreconnect == TIME_UP ){
    timreconnect = TIME_OFF;
  }
}

loop()内ではアクセスポイントとの接続状態を確認します。接続が切れると自動で再接続するためWiFi.status()でWiFiの接続状態を確認してWL_CONNECTED（接続中）でなければ再接続状態であることをシリアルモニターに表示して通知します。

再接続には少し時間がかかるためtimreconnectでタイマ管理を行い10秒経過毎に接続の様子を繰り返し表示します。

アクセスポイントとの接続に問題がなければ通常通りWebサーバーでクライアントからの接続を待ちます。

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動作確認

ESP32-WROOM-32EとSHT35-DISの配線例を示しています。回路図の番号はESP32 -WROOM-32Eの左上を1ピンとした時反時計回りにピンを数えた場合の番号としています。ピン番号横の（）内の番号はシルク印刷されているピンの名称です。

アクセスポイントをルータとして動作させます。クライアントはアクセスポイントに対して接続要求を行い接続を確立します。ESP32-WROOM-32Eの電源を入れるとサーバーとして起動しアクセスポイントに対して接続要求を行います。

アクセスポイントへの接続要求が成功するとIPアドレスをシリアルモニタに表示します。メインループに遷移すると温湿度情報が表示されるためブラウザでの表示ができるようになります。AndroidではDNSが実装されていないためmDNSの有効性が確認できていません。

サーバーを実装する際にIPアドレスを固定していないとアクセスポイントが割り振ったIPアドレスとなり接続先が不明になってしまうことがあるため可能な限りIPアドレスは固定にした方がよさそうです。

メインループに入ると温度情報が表示されますが、この時アクセスポイントの電源をOFFにすると接続が遮断しますがステータス確認により接続の遮断を判断してアクセスポイントに対して再接続を行います。

アクセスポイントとの接続が遮断すると「Re-Connecting-start」が表示します。表示後は10秒間接続が確立されるのを待ちます。10秒後に接続が復帰していない場合再度「Re-Connecting-start」を表示して再接続を試みます。

シリアルモニタの表示は1秒ごとに温湿度情報を更新するため温湿度データが10回表示されると10秒経過したことなります。10回を超えても「Re-Connecting-start」が表示されず温湿度情報が表示されれば接続が確立できたことになります。

スマホ（Android）のGoogle ChromeでIPアドレス「192.168.11.20」を入力しリクエストを送るとESP32-WROOM-32Eからスマホに返信し温湿度データを表示されました。

通常の表示ではHTMLで５秒おきに画面をリフレッシュするようにしているため5秒ごとにクライアント（スマホ）からリクエストが送信されます。スマホの温湿度情報が5秒ごとに更新されていることを確認しています。

IPアドレス「192.168.11.20/ti」と存在しないURLを指定するとFile Not Foundが表示されることも確認しています。

ソースコード全体

ソースコードは記事作成時点において動作確認できていますが、使用しているライブラリの更新により動作が保証できなくなる可能性があります。また、ソースコードを使用したことによって生じた不利益などの一切の責任を負いかねます。参考資料としてお使いください。

リンクからZIPファイル形式のファイルをダウンロードし、任意の場所に展開していただくとテキストファイルが生成されます。

ソースコードをダウンロード

アクセスポイントのSSIDとパスワードはお使いのアクセスポイントに置き換えてください。