ESP32 入門 Lesson 04 【Webブラウザへの文字表示】

ESP32 入門
Lesson 04
【Webブラウザへの文字表示】

こんにちは管理人のomoroyaです。

Lesson 03にて、「ESP32-DevKitC-V4」のWi-Fiアクセスポイントへの接続を行いました。

Wi-Fiに接続できたのなら、Wi-Fi経由で何かさせたい！

と思いますよね・・・。

しかしです！ここから敷居が急に高くなります。

なぜか？

Wi-Fi経由で何かをさせるということは・・・

ESP32をWebサーバーにする
HTTPプロコトルを理解する
HTML言語を理解する

といった知識が必要になります。

ということで管理人！更新が滞ってしまいました。

なにせ、まったくの素人です。

とりあえず、お勉強してました。

ネットの記事を読み、本を読み・・・

まあ、わからないことだらけです!

とりあえずおおざっぱにわかったことは以下。

Webサーバーをたてる
クライアント（通信元：Webブラウザ）とサーバー（通信先：ESP32）でやり取りをする
Webブラウザに表示させるのでHTML言語で記述する必要がある

とりあえず、理解した気持ちになって遊んでみます。

Lesson 04、まだまだ理解不足ですが・・・

Webブラウザへ文字を表示させてみます。

これができれば、センサで拾った値をスマホの画面に表示させることができるはず。

ESP32入門編にて使用しているものは「ESP-WROOM-32D」です。

マイコンは「Espressif」ですが、ボードはいろいろなベンダーから発売されています。

値段も色々。

waves ESP32 DevKitC V4 ESP-WROOM-32 ESP-32 WiFi BLE

waves

純正品の本体単品がほしい方はこちらとなります。

Espressif純正 ESP-WROOM-32E開発ボード ESP32-DevKitC-32E すぐに試せるLED付き

マイクロテクニカ

はじめに
Lesson 04 目標
準備
1. 必要なもの
2. 使用部品説明
実践回路作成とコード作成
サンプルコード（WebServerクラス）
1. 動作確認
サンプルコード（WiFiServerクラス）
ESP32へスケッチ（プログラム）を書き込めない場合
まとめ

はじめに

本LessonではWebサーバーをたてて、Webブラウザに文字を表示させてみます。

サンプルのスケッチ、ネットでの紹介例などを見るとWiFiServerクラスを使っている例がたくさんでできます。

ちなみに、Lesson 03はWiFiServerクラスを利用してWiFiのアクセスポイントに接続。

しかし、管理人が試行したかぎりではWebServerクラスを使った方がスケッチ（コード）がわかりやすく、簡易になると考えます。

本LessonではWebServerクラスを使ったスケッチ（コード）を示します。

参考までに、WiFiServerクラスを使ったスケッチ（コード）も載せておきます。

おそらくですが、ESP32のサンプルスケッチが「WiFiServerクラス」を利用しているために利用している参考例が多い？のかなと思います。

Lesson 04 目標

本Lessonの目標は以下です。

１．ESP32をWebサーバーにする
２．スマホのWebブラウザに「Hello omoroya!!」と表示させる

今回は、ESP32をWebサーバーとして、文字を表示させるだけのため電子部品は使用しません。

使用するのは「ESP32-DevKitC」のみとなります。

準備

ではLessonの準備に取り掛かりましょう。

setup関数の処理：Webサーバーにアクセスがあったときの処理
loop関数の処理：Webサーバーへのアクセス処理

についてスケッチ（コード）を描いていきます。

必要なもの

USB接続用のPC（IDE統合環境がインストールされたPC）
→管理人が勝手に比較したBTOメーカーを紹介しています。
Espressif純正 ESP-WROOM-32D開発ボード
Amazon Choice品 waves ESP32 DevKitC V4
PCとESPを接続するmicroUSBケーブル

本Lessonでは「ESP32-DevKitC」のみの使用です。

Jumper wire、抵抗は今後も頻繁に利用します。

Jumper wireはできれば、「オス-メスオス-オスメス –メス」の３種類を揃えておくことをお勧めします。

ELEGOO 120pcs多色デュポンワイヤー、arduino用ワイヤ—ゲ—ジ28AWG オス-メスオス-オスメス –メスブレッドボードジャンパーワイヤー

ELEGOO

短めが使いやすい場合も。

ブレッドボード・ジャンパーワイヤー 40*6ピン 10cm Emith デュポンケーブル Arduino Raspberry piに適用ジャンパー線 6本セット

Emith

抵抗も単品で揃えるよりはセットをおすすめします。

OSOYOO(オソヨー)金属皮膜抵抗器抵抗セット 10Ω~1MΩ 30種類各20本入り合計600本 (600本セット)

OSOYOO

ELEGOO 17値1％抵抗器、0オーム〜1Mオーム（525本）

ELEGOO

抵抗、LEDなどを個別でセット品を購入しても、そんなに使わない！

という方は、「電子工作基本部品セット」が使い勝手が良い。

OSOYOO(オソヨー) 電子工作基本部品セット LED 5色合計100PCS 金属皮膜抵抗器 30種類合計600本電解コンデンサ 12種類合計120本セラミックコンデンサー 30種類合計300本ダイオード 8種類合計100本トランジスタ 17種類合計170本 (電子部品セット6種類)

OSOYOO

使用部品説明

本Lessonでは「ESP32-DevKitC」のみの使用です。

実践回路作成とコード作成

最初に回路図を確認してください。

最後にコード（スケッチ）を書いて、Wi-Fiのアクセスポイントへ接続しましょう！

「ESP32-DevKitC-V4」のピン配置を確認したい方は下記を参照してください。

ESP32 入門 Lesson 01 【外観とピン配置】

ESP32 入門 Lesson 01 【外観とピン配置】

Lesson01は、「ESP32-DevKitC-V4」の外観とピン配置です。ESP32を始める前に、ピン配置とピン機能の理解をしておきます。ESP32-DevKitCの最新版は32Eとなりますが、学習、遊びで使う場合は一つ前の32Dでもか…

回路図

本LessonではESP32搭載のモジュールのみ使用します。

なし

モジュールのみのため、回路図は省略。

省略

モジュールのみのためブレッドボード図は省略。

省略

回路図は「fritzing」を利用しています。

「fritzing」の使い方は下記を参照してください。

Arduino 入門番外編 01 【回路図を書こう fritzing】

UNOの実際の回路を写真で掲載しても、接続がわかりずらいかなと考えていました。前々から「fritzing」を利用して回路を描くことで、わかりやすくしたいと考えていました。そこで本日は、「fritzing」のインストールと回路図を描くことに挑…

接続

下図に示すように、用意した部品を使用して接続しましょう。

ESP32搭載のモジュールのみです！

コードの書き込み

接続が終わったら、USBケーブルを使用してESP32へプログラムを書き込んで行きましょう。

コードを書き終えたら、いつでも利用できるように「ファイル」⇒「名前を付けて保存」で保存しておきましょう。

コマンド説明

本Lessonにて使用するコマンドを説明します。

コマンド	説明
WebServer server(80)	WebServerクラスのコンストラクト WebServer型の変数serverを定義左の場合は、変数serverでありポート番号80で設定
WiFi.begin(ESID, PASSWD)	Wi-Fiのアクセスポイントへ接続 ESSID：接続するSSID PASSWD：接続するためのパスワード
WiFi.status()	接続状態の確認接続時の戻り値：WL_CONNECTED
WiFi.localIP()	割り当てられたIPアドレスの取得
WebServerにてserverと定義した場合server.on(“uri”, handler)	Uriに応じた処理を行う関数を決める uri：アドレス handler：関数名
WebServerにてserverと定義した場合server.begin()	WebServer起動
WebServerにてserverと定義した場合server.handleClient()	クライアントからのリクエストを処理
WebServerにてserverと定義した場合server.send(code, content_type, content)	クライアントにレスポンス（返事）を返します。 code：HTTPステータスコード content_type：出力形式 content：出力するデータ

HTTPステータスコード

WebServerクラスを利用するメリットがステータスコードを利用できることでしょうか。

サーバーがレスポンスを返す際に「ステータスコード」を返してくれます。

例
server.send(200, “text/html”, html);

ステータスコード	内容
200	OK：正常
301	リダイレクト：新しい場所から取得（永遠）
302	リダイレクト：新しい場所から取得（1回）
304	リダイレクト：変更なし
401	ユーザー認証が必要
403	アクセス禁止
404	ページが見つからない
500	サーバー内部エラー
503	現在はサービス提供不可

出力形式

アクセスがあったときにWebサーバーから出力される形式です。

例
server.send(200, “text/html”, html);

出力データ	形式
テキスト	text/plain
HTML	text/html
XML	text/xml
JavaScript	text/javascript
CSS	text/CSS
JSON	application/json

補足 server(80)って何？

わからないに人にとっては・・・

おまじないのような記述であるserver(80)。

これは何？？？

ということで下記サイトの説明がとてもわかりやすいと思います。

興味があるかたは一読をおすすめします。

Webサーバは80番ポート以外使ってはいけないの？ (1/2)

LANアナライザというツールをご存じだろうか？　これはネットワークのトラフィックを可視化するツール、トラブルシューティングやデバッグなどでよく用いられる。LANアナライザによりキャプチャされたデータがどのようなものか、またそれがどのように表…

要は、Webサイトのアドレスはポート番号80番を前提にしているというお話しです。

利便性から使用すべきポート番号を固定したほうがクライアントも混乱せずに済む。

ということですね。

Webブラウザに表示させるHTMLコード

Webブラウザに表示させるHTMLコードは以下。

下記をメモ帳か何かにコピーして、拡張子をhtmlにしてみてください。

Webブラウザで開けば、どういったものかわかると思います。

<!DOCTYPE html>
<html lang='ja'>
<head>
<meta charset=\"utf-8\">
<title>Lesson 04</title>
</head>
<body>
<h1>Hello omoroya!!</h1>
<p><h2>こんにちは omoroya!!</h2></p>
</body>
</html>

サンプルコード（WebServerクラス）

WebServerクラスを利用したサンプルスケッチです。

WebServerクラスを利用するために「WebServer.h」を使用します。

#include <WebServer.h>

//ESP32 Lesson 04-01 WebServerクラスを使ったスケッチ
//https://omoroya.com/

#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>

//アクセスポイント情報
const char* ssid = "xxx";   //ssidを入力
const char* passwd = "xxx"; //ネットワークパスワード入力

//WebServerクラス
WebServer server(80);       //通信を受けるポート番号（通常は80に設定）

void setup() {
  //シリアルポート設定
  Serial.begin(115200);                   //シリアル通信のデータ転送レートを115200bpsで指定
  WiFi.begin(ssid, passwd);               //アクセスポイント接続のためのIDとパスワードの設定
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { //接続状態の確認
  delay(300);                             //接続していなければ0.3秒待つ
  Serial.print(".");                      //接続しなかったらシリアルモニタに「.」と表示
  }

  //通信が可能となったら各種情報を表示する
  Serial.println("");               //シリアルモニタ改行
  Serial.println("WiFi Connected"); //接続したらシリアルモニタに「WiFi Connected」と表示
  Serial.print("IP Address : ");    //シリアルモニタに表示
  Serial.println(WiFi.localIP());   //割り当てられたIPアドレスをシリアルモニタに表示

  //serverにアクセスしたときの処理関数
  server.on("/", handleSample);      //TOPページのアドレスにアクセスしたときの処理関数
  server.onNotFound(handleNotFound); //存在しないアドレスにアクセスしたときの処理関数

  //WebServerを起動、server(80)で作成したサーバー
  server.begin();                    //WebServer起動
  }

void loop() {
  server.handleClient();
}

//TOPページにアクセスしたきの処理関数
void handleSample() {
  String html;

  //HTML記述
  html = "<!DOCTYPE html>";
  html += "<html lang='ja'>";
  html += "<head>";
  html += "<meta charset=\"utf-8\">";
  html += "<title>Lesson 04</title>";
  html += "</head>";
  html += "<body>";
  html += "<h1>Hello omoroya!!</h1>";
  html += "<p><h2>こんにちは omoroya!!</h2></p>";
  html += "</body>";
  html += "</html>";

  // HTMLを出力する
  server.send(200, "text/html", html);
}

//存在しないアドレスへアクセスしたときの処理関数
void handleNotFound(void) {
  server.send(404, "text/plain", "Not Found");
}

動作確認

では、さっそく動作を確認していきます。

■シリアルモニタの結果

アクセスポイントへ接続、IPアドレスを取得。

■表示されているIPアドレスへスマホからアクセスした結果
※パソコンのWebブラウザからアクセスしても同じです。

WiFi経由でスマホに文字が表示できたということになります。

サンプルコード（WiFiServerクラス）

参考までにWiFiServerクラスを利用したスケッチ（コード）も載せておきます。

結果は同じとなります。

試してみてください。

違いは「ステータスコード」がないこと。

//ESP32 Lesson 04-02 WiFiServerクラスを使ったスケッチ
//https://omoroya.com/

#include <WiFi.h>

//アクセスポイント情報
const char* ssid = "XXX";   //ssidを入力
const char* passwd = "XXX"; //ネットワークパスワード入力

//WebServerクラス
WiFiServer server(80);      //通信を受けるポート番号（通常は80に設定）

void setup() {
  //シリアルポート設定
  Serial.begin(115200);                   //シリアル通信のデータ転送レートを115200bpsで指定
  WiFi.begin(ssid, passwd);               //アクセスポイント接続のためのIDとパスワードの設定
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { //接続状態の確認
    delay(300);                           //接続していなければ0.3秒待つ
    Serial.print(".");                    //接続しなかったらシリアルモニタに「.」と表示
  }

  //通信が可能となったら各種情報を表示する
  Serial.println("");               //シリアルモニタ改行
  Serial.println("WiFi Connected"); //接続したらシリアルモニタに「WiFi Connected」と表示
  Serial.print("IP Address : ");    //シリアルモニタに表示
  Serial.println(WiFi.localIP());   //割り当てられたIPアドレスをシリアルモニタに表示

  //WebServerを起動、server(80)で作成したサーバー
  server.begin();                   //WebServer起動
}

void loop() {
  WiFiClient client = server.available(); //クライアントからの要求を待つ
  if (client) {
    client.println("<!DOCTYPE html>");
    client.println("<html lang='ja'>");
    client.println("<head>");
    client.println("<meta charset='utf-8'>");
    client.println("<title>Lesson 04</title>");
    client.println("</head>");
    client.println("<body>");
    client.println("<h1>Hello omoroya!!</h1>");
    client.println("<p><h2>こんにちは omoroya!!</h2></p>");
    client.println("</body>");
    client.println("</html>");
    client.stop();
  }
}