Любой любительский проект имеет дело с теми или иными данными, которые могут модифицироваться, генерироваться и, соответственно, требуют некоего хранения. В этой статье мы попробуем обзорно рассмотреть основные способы, с помощью которых можно организовать хранение данных для любительских проектов.
Одним из самых известных способов является отправка данных на некий сервер, где соответствующий веб-скрипт получает их и помещает в базу. Например, скрипт на основе PHP.
Показанный ниже способ является частью более широкого решения, которое используется для сохранения на сервере данных с датчиков температуры, влажности и давления. В оригинале база данных является всего лишь частью системы, где сохранённые данные затем могут быть отображены по запросу и являются доступными через браузер.
В этой статье мне хотелось больше остановиться на способах работы с базой данных, чем с фронтендом, и поэтому этот момент я оставлю «за скобками». Однако, тем кто-то заинтересовался темой, оставляю
ссылку для более подробного ознакомления.<
Источник картинки
php-скрипт для помещения данных в базу MySQL
<?php
/*
Rui Santos
Complete project details at
https://RandomNerdTutorials.com/esp32-esp8266-mysql-database-php/
Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
of this software and associated documentation files.
The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
copies or substantial portions of the Software.
*/
$servername = "localhost";
// REPLACE with your Database name
$dbname = "REPLACE_WITH_YOUR_DATABASE_NAME";
// REPLACE with Database user
$username = "REPLACE_WITH_YOUR_USERNAME";
// REPLACE with Database user password
$password = "REPLACE_WITH_YOUR_PASSWORD";
// Keep this API Key value to be compatible with the ESP32 code provided in the project page.
// If you change this value, the ESP32 sketch needs to match
$api_key_value = "tPmAT5Ab3j7F9";
$api_key= $sensor = $location = $value1 = $value2 = $value3 = "";
if ($_SERVER["REQUEST_METHOD"] == "POST") {
$api_key = test_input($_POST["api_key"]);
if($api_key == $api_key_value) {
$sensor = test_input($_POST["sensor"]);
$location = test_input($_POST["location"]);
$value1 = test_input($_POST["value1"]);
$value2 = test_input($_POST["value2"]);
$value3 = test_input($_POST["value3"]);
// Create connection
$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
// Check connection
if ($conn->connect_error) {
die("Connection failed: " . $conn->connect_error);
}
$sql = "INSERT INTO SensorData (sensor, location, value1, value2, value3)
VALUES ('" . $sensor . "', '" . $location . "', '" . $value1 . "', '" . $value2 . "', '" . $value3 . "')";
if ($conn->query($sql) === TRUE) {
echo "New record created successfully";
}
else {
echo "Error: " . $sql . "<br>" . $conn->error;
}
$conn->close();
}
else {
echo "Wrong API Key provided.";
}
}
else {
echo "No data posted with HTTP POST.";
}
function test_input($data) {
$data = trim($data);
$data = stripslashes($data);
$data = htmlspecialchars($data);
return $data;
}
Перед использованием этого скрипта в рамках нашего проекта требуется предварительно:
- Создать базу данных на сервере.
- После чего ввести её реквизиты в соответствующие строки скрипта:
// REPLACE with your Database name
$dbname = "REPLACE_WITH_YOUR_DATABASE_NAME";
// REPLACE with Database user
$username = "REPLACE_WITH_YOUR_USERNAME";
// REPLACE with Database user password
$password = "REPLACE_WITH_YOUR_PASSWORD";
Примечание: этот способ позволяет только помещать данные в базу. Для извлечения их из базы – требуется либо дописать этот, либо найти соответствующий готовый скрипт.
Казалось бы, вот он способ для работы с базой! Однако, существует гораздо более красивое решение, которое позволяет микроконтроллеру напрямую обращаться к базе данных на сервере.
Для этого следует использовать библиотеку
MySQL_Connector_Arduino.
Библиотека позволяет вашему микроконтроллеру напрямую работать с базой, что даёт возможность сохранять собранные данные, извлекать их и использовать для определённых событий в рамках вашего скетча.
Это позволит вам использовать MySQL-сервер как находящийся в интернете, так и локального типа (позволяющий хранить ваши данные локально, даже без подключения к сети интернет).
Однако следует сделать оговорку: я не считаю, что такой способ прямого подключения (без серверного скрипта) является наиболее предпочтительным, — у серверного варианта могут быть свои плюсы, среди которых можно назвать его большую гибкость, так как к нему могут обращаться абсолютно разные устройства, на основе разных операционных систем и т. д.
Подытоживая — я хотел сказать, что если вы работаете предпочтительно только с Arduino или esp32 и «лень — ваше второе имя» (как и у меня, кстати, хе-хе), то можно просто использовать библиотеку коннектора — это будет более элегантным решением в данном случае.
Чтобы проверить работу с базой и с использованием этой библиотеки, можно воспользоваться рядом вариантов.
Просто подключение к базе — этот вариант можно назвать самым базовым (если он заработает, то значит, и дальше у вас всё будет хорошо):
Базовый скетч
#include <Ethernet.h>
#include <MySQL_Connection.h>
byte mac_addr[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress server_addr(10,0,1,35); // IP of the MySQL *server* here
char user[] = "root"; // MySQL user login username
char password[] = "secret"; // MySQL user login password
EthernetClient client;
MySQL_Connection conn((Client *)&client);
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial); // wait for serial port to connect
Ethernet.begin(mac_addr);
Serial.println("Connecting...");
if (conn.connect(server_addr, 3306, user, password)) {
delay(1000);
// You would add your code here to run a query once on startup.
}
else
Serial.println("Connection failed.");
conn.close();
}
void loop() {
}
Следующий пример показывает, как подключиться к серверу MySQL, используя вместо адреса — имя хоста:
Подключение по имени хоста
#include <Ethernet.h>
#include <MySQL_Connection.h>
#include <Dns.h>
byte mac_addr[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
char hostname[] = "
www.google.com"; // change to your server's hostname/URL
char user[] = "root"; // MySQL user login username
char password[] = "secret"; // MySQL user login password
IPAddress server_ip;
EthernetClient client;
MySQL_Connection conn((Client *)&client);
DNSClient dns_client; // DNS instance
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial); // wait for serial port to connect
Ethernet.begin(mac_addr);
// Begin DNS lookup
dns_client.begin(Ethernet.dnsServerIP());
dns_client.getHostByName(hostname, server_ip);
Serial.println(server_ip);
// End DNS lookup
Serial.println("Connecting...");
if (conn.connect(server_ip, 3306, user, password)) {
delay(1000);
// You would add your code here to run a query once on startup.
}
else
Serial.println("Connection failed.");
conn.close();
}
void loop() {
}
В качестве базового примера для вставки данных в базу можно воспользоваться следующим ходом. Он вставляет одну строку в таблицу MySQL каждые 2 секунды:
Базовая вставка
#include <Ethernet.h>
#include <MySQL_Connection.h>
#include <MySQL_Cursor.h>
byte mac_addr[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress server_addr(10,0,1,35); // IP of the MySQL *server* here
char user[] = "root"; // MySQL user login username
char password[] = "secret"; // MySQL user login password
// Sample query
char INSERT_SQL[] = "INSERT INTO test_arduino.hello_arduino (message) VALUES ('Hello, Arduino!')";
EthernetClient client;
MySQL_Connection conn((Client *)&client);
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial); // wait for serial port to connect
Ethernet.begin(mac_addr);
Serial.println("Connecting...");
if (conn.connect(server_addr, 3306, user, password)) {
delay(1000);
}
else
Serial.println("Connection failed.");
}
void loop() {
delay(2000);
Serial.println("Recording data.");
// Initiate the query class instance
MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conn);
// Execute the query
cur_mem->execute(INSERT_SQL);
// Note: since there are no results, we do not need to read any data
// Deleting the cursor also frees up memory used
delete cur_mem;
}
Ниже показано использование переменных для формирования строки, для вставки в таблицу:
Сложная вставка
#include <Ethernet.h>
#include <MySQL_Connection.h>
#include <MySQL_Cursor.h>
byte mac_addr[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress server_addr(10,0,1,35); // IP of the MySQL *server* here
char user[] = "root"; // MySQL user login username
char password[] = "secret"; // MySQL user login password
// Sample query
char INSERT_DATA[] = "INSERT INTO test_arduino.hello_sensor (message, sensor_num, value) VALUES ('%s',%d,%s)";
char query[128];
char temperature[10];
EthernetClient client;
MySQL_Connection conn((Client *)&client);
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial); // wait for serial port to connect
Ethernet.begin(mac_addr);
Serial.println("Connecting...");
if (conn.connect(server_addr, 3306, user, password)) {
delay(1000);
// Initiate the query class instance
MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conn);
// Save
dtostrf(50.125, 1, 1, temperature);
sprintf(query, INSERT_DATA, "test sensor", 24, temperature);
// Execute the query
cur_mem->execute(query);
// Note: since there are no results, we do not need to read any data
// Deleting the cursor also frees up memory used
delete cur_mem;
Serial.println("Data recorded.");
}
else
Serial.println("Connection failed.");
conn.close();
}
void loop() {
}
Далее посмотрим на то, как можно «наосуществлять» SELECT-запросы, то есть запросы, которые возвращают определённые результаты. Пример ниже показывает, как можно использовать запрос SELECT для извлечения строки из таблицы и сохранить его результат в переменной. Чтобы этот пример заработал, вам необходимо загрузить и установить образец «World»-базы данных сайта документации Oracle MySQL:
Базовый SELECT-запрос
#include <Ethernet.h>
#include <MySQL_Connection.h>
#include <MySQL_Cursor.h>
byte mac_addr[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress server_addr(10,0,1,35); // IP of the MySQL *server* here
char user[] = "root"; // MySQL user login username
char password[] = "secret"; // MySQL user login password
// Sample query
char query[] = "SELECT population FROM world.city WHERE name = 'New York'";
EthernetClient client;
MySQL_Connection conn((Client *)&client);
// Create an instance of the cursor passing in the connection
MySQL_Cursor cur = MySQL_Cursor(&conn);
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial); // wait for serial port to connect
Ethernet.begin(mac_addr);
Serial.println("Connecting...");
if (conn.connect(server_addr, 3306, user, password)) {
delay(1000);
}
else
Serial.println("Connection failed.");
}
void loop() {
row_values *row = NULL;
long head_count = 0;
delay(1000);
Serial.println("1) Demonstrating using a cursor dynamically allocated.");
// Initiate the query class instance
MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conn);
// Execute the query
cur_mem->execute(query);
// Fetch the columns (required) but we don't use them.
column_names *columns = cur_mem->get_columns();
// Read the row (we are only expecting the one)
do {
row = cur_mem->get_next_row();
if (row != NULL) {
head_count = atol(row->values[0]);
}
} while (row != NULL);
// Deleting the cursor also frees up memory used
delete cur_mem;
// Show the result
Serial.print(" NYC pop = ");
Serial.println(head_count);
delay(500);
Serial.println("2) Demonstrating using a local, global cursor.");
// Execute the query
cur.execute(query);
// Fetch the columns (required) but we don't use them.
cur.get_columns();
// Read the row (we are only expecting the one)
do {
row = cur.get_next_row();
if (row != NULL) {
head_count = atol(row->values[0]);
}
} while (row != NULL);
// Now we close the cursor to free any memory
cur.close();
// Show the result but this time do some math on it
Serial.print(" NYC pop = ");
Serial.println(head_count);
Serial.print(" NYC pop increased by 12 = ");
Serial.println(head_count+12);
}
Для осуществления сложного выбора из таблицы можно воспользоваться следующим примером, который позволяет использовать концепцию заполнителей:
Сложный запрос
#include <Ethernet.h>
#include <MySQL_Connection.h>
#include <MySQL_Cursor.h>
byte mac_addr[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress server_addr(10,0,1,35); // IP of the MySQL *server* here
char user[] = "root"; // MySQL user login username
char password[] = "secret"; // MySQL user login password
// Sample query
//
// Notice the "%lu" - that's a placeholder for the parameter we will
// supply. See sprintf() documentation for more formatting specifier
// options
const char QUERY_POP[] = "SELECT name, population FROM world.city WHERE population > %lu ORDER BY population DESC;";
char query[128];
EthernetClient client;
MySQL_Connection conn((Client *)&client);
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial); // wait for serial port to connect
Ethernet.begin(mac_addr);
Serial.println("Connecting...");
if (conn.connect(server_addr, 3306, user, password)) {
delay(1000);
}
else
Serial.println("Connection failed.");
}
void loop() {
delay(1000);
Serial.println("> Running SELECT with dynamically supplied parameter");
// Initiate the query class instance
MySQL_Cursor *cur_mem = new MySQL_Cursor(&conn);
// Supply the parameter for the query
// Here we use the QUERY_POP as the format string and query as the
// destination. This uses twice the memory so another option would be
// to allocate one buffer for all formatted queries or allocate the
// memory as needed (just make sure you allocate enough memory and
// free it when you're done!).
sprintf(query, QUERY_POP, 9000000);
// Execute the query
cur_mem->execute(query);
// Fetch the columns and print them
column_names *cols = cur_mem->get_columns();
for (int f = 0; f < cols->num_fields; f++) {
Serial.print(cols->fields[f]->name);
if (f < cols->num_fields-1) {
Serial.print(',');
}
}
Serial.println();
// Read the rows and print them
row_values *row = NULL;
do {
row = cur_mem->get_next_row();
if (row != NULL) {
for (int f = 0; f < cols->num_fields; f++) {
Serial.print(row->values[f]);
if (f < cols->num_fields-1) {
Serial.print(',');
}
}
free_row_buffer();
Serial.println();
}
} while (row != NULL);
free_columns_buffer();
// Deleting the cursor also frees up memory used
delete cur_mem;
}
Как вы могли увидеть выше, все примеры построены на использовании сети Ethernet (например, для случая, если в качестве вашего микроконтроллера вы используете плату Arduino Ethernet), однако, что же делать, если в нашем случае есть esp32, которая использует для подключения сеть wi-fi?
Для этого во все приведённые выше примеры следует внести изменения, которые позволят плате подключаться к базе с использованием беспроводного подключения:
Код wi-fi-подключения к базе данных MySQL
#include <WiFi.h> // Use this for WiFi instead of Ethernet.h
#include <MySQL_Connection.h>
#include <MySQL_Cursor.h>
byte mac_addr[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress server_addr(10,0,1,35); // IP of the MySQL *server* here
char user[] = "root"; // MySQL user login username
char password[] = "secret"; // MySQL user login password
// WiFi card example
char ssid[] = "horse_pen"; // your SSID
char pass[] = "noname"; // your SSID Password
WiFiClient client; // Use this for WiFi instead of EthernetClient
MySQL_Connection conn((Client *)&client);
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial); // wait for serial port to connect. Needed for Leonardo only
// Begin WiFi section
int status = WiFi.begin(ssid, pass);
if ( status != WL_CONNECTED) {
Serial.println("Couldn't get a wifi connection");
while(true);
}
// print out info about the connection:
else {
Serial.println("Connected to network");
IPAddress ip = WiFi.localIP();
Serial.print("My IP address is: ");
Serial.println(ip);
}
// End WiFi section
Serial.println("Connecting...");
if (conn.connect(server_addr, 3306, user, password)) {
delay(1000);
}
else
Serial.println("Connection failed.");
conn.close();
}
void loop() {
}
Все приведённые выше примеры могут использоваться для достаточно серьёзных задач, но как же быть, если наши задачи достаточно скромные и использование «микроскопа для забивания гвоздей» нам не требуется?
Для этого мы просто можем воспользоваться энергонезависимой памятью микроконтроллера. Это возможно осуществить с использованием библиотеки Preferences.
Она входит в комплект встроенных библиотек для esp32, поэтому её спецаильно скачивать её не нужно.
Её можно использовать, чтобы:
- запомнить последнее состояние переменной;
- сохранить настройки;
- сохранить, сколько раз устройство было включено;
- закрепить какие-то другие данные, которые необходимо хранить на постоянной основе.
Данные, сохранённые с применением этой библиотеки, имеют такую структуру:
namespace {
key:value
}
Можно хранить разные ключи в одном и том же пространстве имён, например:
namespace {
key1: value1
key2: value2
}
Также можно создать ряд пространств имён с одним и тем же ключом (но каждый ключ — со своим значением):
namespace1{
key:value1
}
namespace2{
key:value2
}
Использование библиотеки стандартное — сначала она включается в скетч:
#include <Preferences.h>
Затем создаётся объект:
Preferences preferences;
И у объекта вызывается метод, который создаёт и открывает доступ к именованному пространству (внимание: длина имени пространства ограничена 15 символами). Аргумент false означает, что мы будем использовать это пространство для чтения/записи. Если поставить true — это будет означать использование только для чтения:
preferences.begin("my-app", false);
Для работы с библиотекой можно использовать ряд методов.
Поместить значение (ниже показаны разные методы — выберите свой в зависимости от типа сохраняемой переменной):
putChar(const char* key, int8_t value) // Char
putUChar(const char* key, int8_t value) // Unsigned Char
putShort(const char* key, int16_t value) // Short
putUShort(const char* key, uint16_t value) // Unsigned Short
putInt(const char* key, int32_t value) // Int
putUInt(const char* key, uint32_t value) // Unsigned Int
putLong(const char* key, int32_t value) // Long
putULong(const char* key, uint32_t value) // Unsigned Long
putLong64(const char* key, int64_t value) // Long64
putULong64(const char* key, uint64_t value) // Unsigned Long64
putFloat(const char* key, const float_t value) // Float
putDouble(const char* key, const double_t value) // Double
putBool(const char* key, const bool value) // Bool
putString(const char* key, const String value) // String
putBytes(const char* key, const void* value, size_t len) // Bytes
Аналогично показанному выше выберите свой метод (в зависимости от типа переменной) для получения сохранённой ранее переменной:
getChar(const char* key, const int8_t defaultValue) // Char
getUChar(const char* key, const uint8_t defaultValue) // Unsigned Char
getShort(const char* key, const int16_t defaultValue) // Short
getUShort(const char* key, const uint16_t defaultValue) // Unsigned Short
getInt(const char* key, const int32_t defaultValue) // Int
getUInt(const char* key, const uint32_t defaultValue) // Unsigned Int
getLong(const char* key, const int32_t defaultValue) // Long
getULong(const char* key, const uint32_t defaultValue) // Unsigned Long
getLong64(const char* key, const int64_t defaultValue) // Long64
gettULong64(const char* key, const uint64_t defaultValue) // Unsigned Long64
getFloat(const char* key, const float_t defaultValue) // Float
getDouble(const char* key, const double_t defaultValue) // Double
getBool(const char* key, const bool defaultValue) // Bool
getString(const char* key, const String defaultValue) // String
getString(const char* key, char* value, const size_t maxLen) // String
getBytes(const char* key, void * buf, size_t maxLen) // Bytes
Очистка всех значений из именованного пространства (само пространство не удаляется при этом):
preferences.clear();
Удаление ключа:
preferences.remove(key);
Закрытие открытого именованного пространства (после окончания работы с ним):
preferences.end();
Если вам необходимо полностью удалить пространство/ства имён (например, вы забыли, как называются старые пространства из предыдущих скетчей, или в целом произошло переполнение), надо запустить следующий скетч, который полностью переформатирует область энергонезависимой памяти, отведённой под Preferences:
#include <nvs_flash.h>
void setup() {
nvs_flash_erase(); // erase the NVS partition and...
nvs_flash_init(); // initialize the NVS partition.
while(true);
}
void loop() {
}
Подытоживая статью, хочется отметить, что я не ставил перед собой целью рассмотреть абсолютно все возможные варианты сохранения данных. Так как это вышло бы далеко за пределы этой статьи и сюда надо было бы включить ещё и сохранение на флеш-карту, передачу по сотовому каналу с использованием sim-карты и чуть ли не «выцарапывание этих данных на восковом барабане» — так как при желании способ сохранения может быть абсолютно любым и ограничивается только вашей фантазией. Я же постарался рассмотреть наиболее применимые и гибкие способы, которые позволят вам получить новые возможности по работе с вашими массивами данных.
Успехов всем в творчестве!
Любой любительский проект имеет дело с теми или иными данными, которые могут модифицироваться, генерироваться и, соответственно, требуют некоего хранения. В этой статье мы попробуем обзорно...
habr.com
