Как передать сообщение азбукой Морзе по Wi-Fi с Raspberry Pi на NodeMCU (ESP8266)

Руководство по настройке Raspberry Pi и NodeMCU для передачи сообщений в коде Морзе через Wi-Fi и отображения их с помощью светодиода. Основные шаги: Создаем Wi-Fi точку доступа на малине. Заливаем прошивку Micropython на NodeMcu. Скрипт morse8266.py автоматически подключается к Wi-Fi точке доступа малины и ждет сообщения. С помощью скрипта morse_rpi.py отправляем с малины сообщение на NodeMcu. Как настроить Wi-Fi точку доступа с автозапуском на Raspberry Pi? Подробная инструкция в этой статье (дойти до пункта Настроим IP-форвардинг). Код Код Raspberry Pi morse_rpi.py Импорт библиотек import socket: Импортирует библиотеку для работы с сетевыми сокетами. Используется для отправки сообщений по сети. import argparse: Импортирует библиотеку для обработки аргументов командной строки. Это позволяет программе принимать параметры от пользователя при запуске. Словарь MORSE_CODE_DICT Этот словарь содержит соответствия между символами алфавита (как латинского, так и русского) и их кодами в азбуке Морзе. Каждому символу соответствует строка из точек и тире. PythonMORSE_CODE_DICT = { 'A': '.-', 'B': '-...', 'C': '-.-.', 'D': '-..', 'E': '.', 'F': '..-.', 'G': '--.', 'H': '....', 'I': '..', 'J': '.---', 'K': '-.-', 'L': '.-..', 'M': '--', 'N': '-.', 'O': '---', 'P': '.--.', 'Q': '--.-', 'R': '.-.', 'S': '...', 'T': '-', 'U': '..-', 'V': '...-', 'W': '.--', 'X': '-..-', 'Y': '-.--', 'Z': '--..', '1': '.----', '2': '..---', '3': '...--', '4': '....-', '5': '.....', '6': '-....', '7': '--...', '8': '---..', '9': '----.', '0': '-----', ', ': '--..--', '.': '.-.-.-', '?': '..--..', '/': '-..-.', '-': '-....-', '(': '-.--.', ')': '-.--.-', ' ': ' ', 'А': '.-', 'Б': '-...', 'В': '.--', 'Г': '--.', 'Д': '-..', 'Е': '.', 'Ё': '.', 'Ж': '...-', 'З': '--..', 'И': '..', 'Й': '.---', 'К': '-.-', 'Л': '.-..', 'М': '--', 'Н': '-.', 'О': '---', 'П': '.--.', 'Р': '.-.', 'С': '...', 'Т': '-', 'У': '..-', 'Ф': '..-.', 'Х': '....', 'Ц': '-.-.', 'Ч': '---.', 'Ш': '----', 'Щ': '--.-', 'Ъ': '.--.-.', 'Ы': '-.--', 'Ь': '-..-', 'Э': '..-..', 'Ю': '..--', 'Я': '.-.-' } Функция text_to_morse(text) Цель: Преобразовать текстовое сообщение в код Морзе. Процесс: Приводит текст к верхнему регистру и разбивает его на слова. Для каждого слова и каждого символа в слове ищет соответствующий код Морзе в словаре MORSE_CODE_DICT. Собирает символы Морзе в слова, разделяя их пробелами. Возвращает строку, в которой слова в коде Морзе разделены тремя пробелами. Pythondef text_to_morse(text): morse_code = [] for word in text.upper().split(' '): morse_letters = [] for char in word: morse_char = MORSE_CODE_DICT.get(char, '') if morse_char: morse_letters.append(morse_char) morse_word = ' '.join(morse_letters) morse_code.append(morse_word) return ' '.join(morse_code) # Три пробела между словами Функция send_morse_code(message, ip, port) Цель: Отправить закодированное в Морзе сообщение на заданный IP-адрес и порт. Процесс: Преобразует текстовое сообщение в код Морзе с помощью text_to_morse. Создает UDP-сокет. Отправляет сообщение на указанный IP-адрес и порт. Обрабатывает возможные исключения при отправке. Закрывает сокет после отправки. Pythondef send_morse_code(message, ip, port): morse_code = text_to_morse(message) sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) try: sock.sendto(morse_code.encode(), (ip, port)) print(f'Отправлено сообщение: "{message}" как Морзе: "{morse_code}"') except Exception as e: print(f'Ошибка при отправке сообщения: {e}') finally: sock.close() Функция main() Цель: Обработать аргументы командной строки и инициировать отправку сообщения. Процесс: Создает объект ArgumentParser для описания программы и ее аргументов. Добавляет аргументы: message для текста сообщения, --ip для IP-адреса и --port для порта. Парсит аргументы командной строки. Объединяет части сообщения в одну строку. Вызывает send_morse_code с полученными параметрами. Pythondef main(): parser = argparse.ArgumentParser(description='Отправка сообщений в виде Морзе кодом на ESP.') parser.add_argument('message', type=str, nargs='+', help='Сообщение для отправки') parser.add_argument('--ip', type=str, default='192.168.4.11', help='IP адрес ESP устройства') parser.add_argument('--port', type=int, default=12345, help='UDP порт ESP устройства') args = parser.parse_args() message = ' '.join(args.message) target_ip = args.ip target_port = args.port send_morse_code(message, target_ip, target_port) Код NodeMcu morse8266.py Импорт библиотек import network: Библиотека для работы с сетевыми интерфейсами, такими как Wi-Fi. import socket: Библиотека для работы с сетевыми сокетами, используемыми для передачи данных. import time: Библиотека для работы с временем, используется для задержек. from machine import Pin: Библиотека для работы с пинами микроконтроллера, позволяет управлять светодиодом. import sys: Библиотека для работы с системными функциями, используется для выхода из программы. Конфигурация Wi-Fi SSID и PASSWORD: Задаются имя сети (SSID) и пароль для подключения к Wi-Fi. Определения временных интервалов для азбуки Морзе UNIT: Основная единица времени, на основе которой определяются длительности точек, тире и промежутков. DOT_DURATION, DASH_DURATION: Длительности точки и тире. INTRA_CHAR_GAP, INTER_CHAR_GAP, INTER_WORD_GAP: Промежутки между элементами символа, символами и словами соответственно. Python# Morse Code Timing Definitions (in seconds) UNIT = 0.2 # Duration of one unit DOT_DURATION = UNIT DASH_DURATION = 3 * UNIT INTRA_CHAR_GAP = UNIT # Gap between dots and dashes within a character INTER_CHAR_GAP = 3 * UNIT # Gap between characters INTER_WORD_GAP = 7 * UNIT # Gap between words Инициализация Wi-Fi Создается объект station для управления Wi-Fi интерфейсом. Активируется интерфейс и производится попытка подключения к заданной сети. Выводится на экран состояние подключения. Если подключение не удалось, программа завершает работу. Python# Initialize WiFi station = network.WLAN(network.STA_IF) station.active(True) station.connect(SSID, PASSWORD) Инициализация светодиода LED_PIN: Номер пина, к которому подключен светодиод. Создается объект led для управления светодиодом. Python# Initialize LED LED_PIN = 2 # Change this if your LED is connected to a different pin led = Pin(LED_PIN, Pin.OUT) Функция blink(duration) Включает светодиод на заданное время, затем выключает его. Pythondef blink(duration): """Blink the LED for the specified duration.""" led.on() time.sleep(duration) led.off() Функция parse_and_blink(morse_code) Парсит строку, содержащую сообщение в коде Морзе, и мигает светодиодом в соответствии с кодом. Поддерживает точки (.), тире (-) и пробелы для разделения символов. Python """ Parse the received Morse code string and blink the LED accordingly. Supports dots (.), dashes (-), and spaces for gaps. """ print(f'Parsing Morse code: "{morse_code}"') for symbol in morse_code: if symbol == '.': blink(DOT_DURATION) time.sleep(INTRA_CHAR_GAP) elif symbol == '-': blink(DASH_DURATION) time.sleep(INTRA_CHAR_GAP) elif symbol == ' ': time.sleep(INTER_CHAR_GAP - INTRA_CHAR_GAP) # Already waited INTRA_CHAR_GAP after symbol else: pass print('Finished parsing Morse code.') Функция receive_and_process(sock) Ожидает и обрабатывает входящие сообщения в коде Морзе через UDP-сокет. Устанавливает таймаут на получение данных и обрабатывает исключения. Декодирует полученные данные и вызывает parse_and_blink для отображения сообщения. Pythondef receive_and_process(sock): """Receive and process incoming Morse code messages.""" try: while True: sock.settimeout(10.0) # Timeout set to 10 seconds try: data, addr = sock.recvfrom(1024) # Buffer size is 1024 bytes morse_message = data.decode('utf-8').strip() print(f'Received message from {addr}: "{morse_message}"') if morse_message: parse_and_blink(morse_message) except OSError as e: print("Socket timeout, no message received.") except KeyboardInterrupt: print("Script execution interrupted") finally: sock.close() print("Socket closed") # Initialize UDP Server Инициализация UDP-сервера UDP_IP и UDP_PORT: Задаются IP-адрес и порт для приема UDP-сообщений. Создается и привязывается UDP-сокет. Запускается сервер, который ожидает и обрабатывает сообщения. PythonUDP_IP = '0.0.0.0' UDP_PORT = 12345 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) sock.bind((UDP_IP, UDP_PORT)) print('UDP server started and waiting for messages...') receive_and_process(sock) Основной цикл Программа постоянно ожидает входящие сообщения и обрабатывает их, мигая светодиодом в соответствии с полученным кодом Морзе. Подготовка Raspberry Pi Установим библиотеку esptool, чтобы прошивать ESP32: Bashpip install esptool Подготовка NodeMcu Прошивка MicroPython на NodeMcu Скачаем прошивку MicroPython для NodeMcu, например v1.23.0 (2024-06-02) .bin Сотрем содержимое флеш-памяти NodeMcu (команда для Windows): Bashpython -m esptool --port COM5 erase_flash Как найти порт, к которому подключен NodeMcu? На винде введем в CMD PowerShellmode либо в powershell PowerShell[System.IO.Ports.SerialPort]::getportnames() В данном случае порт COM5 Запишем прошивку на NodeMcu Bashpython -m esptool --port COM5 --baud 460800 write_flash --flash_size=detect 0 ESP8266_GENERIC-20240602-v1.23.0.bin Получим Установим mpremote Установим библиотеку mpremote, которая используется для работы с MicroPython-устройствами (запись и запуск python-файлов на NodeMcu). Bashpip install mpremote Загрузим morse8266.py на NodeMcu Bashmpremote connect COM5 fs cp morse8266.py : Двоеточие обязательно. Запустим morse8266.py на NodeMcu Bashmpremote run morse8266.py ESP8266 подключится к Wi-FI Raspberry Pi и перейдет в режим «Ожидание передачи». Узнаем IP-адрес NodeMcu Bashcat /var/lib/misc/dnsmasq.leases Получим Bash1726944373 dc:4f:22:5e:9e:22 192.168.4.11 mpy-esp8266 * IP-адрес NodeMcu, подключенного по Wi-Fi к Raspberry Pi — 192.168.4.11 Запустим morse_rpi.py на Raspberry Pi Bashpython morse_rpi.py Привет. Как дела? --ip 192.168.4.11 --port 12345 Получим Если в функции main() указан правильный IP-адрес и порт NodeMcu, то в команде можно обойтись без IP-адреса и порта Bashpython morse_rpi.py Привет. Как дела? Работают обе команды. Пригодится, когда подключено несколько устройств. Настройка атозапуска morse8266.py Два варианта автозапуска скрипта. Переименуем скрипт: Переименуем скрипт morse8266.py в main.py. MicroPython автоматически выполняет main.py после boot.py при загрузке устройства. Использовать boot.py для вызова скрипта: Просто импортируем morse8266 в файле boot.py в NodeMcu. Python# boot.py import morse8266 Результат работы Передача сообщения Привет. Как дела? Полный код Полный код доступен в репозитории на Гитхабе.