Notice d’utilisation « Commande de la platine sonore avec

UAICF Nevers-Vauzelles – Section Modélisme - http://modelisme58.free.fr 10/05/20 1/15

Notice d’utilisation « Commande de la platine sonore avec un ESP8266 »

Le projet met en œuvre un ESP8266 pour régler les p aramètres de commande du lecteur MP3 réalisée par l’UAICF Nev ers-Vauzelles. Le réglage peut ainsi se faire via une interface In ternet depuis son ordinateur ou Smartphone.

L’ESP8266 se programme avec l’IDE Arduino. En disposant d’une interface Web, on peut lancer la lecture audio des sons et réaliser les réglages des paramètres de commandes du lecteur sonore :

• Nombre de sons en DCC,

• Adresse DCC des sons,

• Type de centrale DCC pour tenir compte du décalage de 4 adresses entre les centrales DCC Lenz et Roco.

1. Principe ____________________________ 2

2. Interface Web _______________________ 3

a. Pages web........................................................... 3

b. Mode Client ou Serveur ....................................... 3

c. Page d’accueil ..................................................... 4

d. Administration ...................................................... 4

e. Lecture des paramètres ....................................... 6

f. Synthèse en mode « Client » ............................... 6

g. Synthèse en mode « Administrateur » ................. 7

h. Modifications des paramètres .............................. 8

3. Carte ESP8266 ______________________ 8

a. C’est quoi ? .......................................................... 8

b. Principales caractéristiques .................................. 8

4. Programmer avec un Arduino _________ 9

a. Préambule ........................................................... 9

b. Configuration du logiciel Arduino .......................... 9

c. Problèmes avec le gestionnaire de carte ............ 12

d. Programmateur USB pour ESP .......................... 12

e. Programmer l’ESP ............................................. 13

f. Charger les fichiers dans la mémoire SPIFFS .... 13

g. Permettre l’accès FTP ........................................ 14

h. Accéder à la mémoire « SPIFFS » avec Filezilla 14

i. Trouver l’adresse IP d’un ESP connecté ............ 15


1. Principe L’utilisation d’un Smartphone va permettre de jouer des sons à l’aide du lecteur MP3 DFPlayer. Une fois installé, l’accès aux cartes Arduino n’est pas toujours aussi facile : problème de longueur de câbles, accès sous le réseau, … Pour faciliter le réglage et le paramétrage du lecteur sonore commandé par la platine développée par la section Modélisme de l’UAICF Nevers-Vauzelles, il est proposé une interface Web dédiée à l’aide d’une carte ESP. Aucune donnée de réglages du lecteur sonore n’est enregistrée dans la mémoire de la carte ESP. Une fois les réglages réalisés, cette carte peut être déconnectée et utilisée pour réaliser d’autres réglages sur une autre carte Arduino. La carte ESP-01 fonctionne sous une tension de 3,3 V. On utilisera un adaptateur pour relier l’ESP à la carte Arduino.

Les 4 fils à relier sont :

• RX0

• TX0

• +5 Volts

• GND (masse. La communication avec la carte Arduino est réalisée à l’aide des ports de communication RX0 / TX0, soit les bornes « 0 » et « 1 » de la carte Arduino UNO ou NANO. Il ne faut pas connecter en même temps l’adaptateur et un câble USB à la platine car c’est le même port qui est utilisé : une seule connexion via le port RX/TX n’est possible. Pour réaliser le projet, quelques connaissances en langage HTML pourront être nécessaire pour changer le texte de la page d’accueil Aucune m odification ne sera réalisée dans le code de programmation de l’ESP8266. La mise en œuvre et le téléversement du programme d ans une carte ESP est plus compliquée qu’avec une carte Arduino.

ESP-01

Adaptateur à relier à la carte ARDUINO


2. Interface Web a. Pages web

La petite carte ESP contient le code de programmation et des pages web et fichiers (images) et peut se comporter comme un routeur Wifi pour un coût de quelques €uros. Il sera présenté ci-dessous la procédure pour le chargement des données dans la carte. Le serveur comprend 2 types de pages :

• des pages statiques, de présentation ;

• des pages dynamiques qui affichent les données. La navigation entre les pages Internet est réalisée à l’aide de liens hypertexte.

b. Mode Client ou Serveur

L’ESP propose 3 modes de connexions :

• Connecté à un routeur Wifi, appelé « mode Client » ;

• Point d’accès avec mot de passe ;

• Point d’accès sans mot de passe. Les paramètres de connexion sont enregistrés dans la mémoire Eeprom de l’ESP. Ils peuvent être réinitialisés en cas de pertes. Lors de la mise sous tension, l’ordre du choix de la connexion est le suivant :


En mode « Client », il faut utiliser une application pour scanner le réseau et trouver l’adresse IP attribuée à l’ESP par le routeur Wifi (cf. $ 4.i). En mode « Point d’accès », sur la tablette ou l’ordinateur qui communiquera avec l’ESP, il faut sélectionner le nom du réseau et saisir le mot de passe si nécessaire. Ensuite, dans le navigateur, il faut saisir l’adresse IP de l’ESP qui est par défaut : « 192.168.1.1 » Cette adresse peut être modifiée dans l’interface d’administration.

c. Page d’accueil

Depuis la page d’accueil « index.html », on peut jouer les sons en cliquant sur les icones. En pied de page, 3 liens sont proposés :

• « Volume sonore » pour gérer le niveau sonore ;

• « Aide en ligne » pour une présentation succincte ;

• « Administration » pour changer les paramètres.

d. Administration

L’accès à la consultation et à la modification nécessite un login et mot de passe. Pour l’authentification, le login et mot de passe sont par défaut « admin ». Seul le mot de passe est modifiable. 5 liens hypertextes « -----> » sont proposés :

• « Récupérer la… » pour interroger la carte Arduino ;

• « Fiche de synthèse… » pour lister tous les paramètres enregistrés dans l’Eeprom de la carte Arduino ;

• « Gestion des connexions Wifi… » pour paramétrer les modes « Client » et « Point d’accès »

• « Changer le mot de passe… » pour modifier le mot de passe pour accéder à l’interface d’administration ;

• « Se déconnecter… » pour quitter l’interface d’administration.


L’interface d’administration « Mode POINT d’ACCES » permet de renseigner le nom du réseau point d’accès « Wifi » et le mot de passe. Par défaut, le mot de passe est : 123456789 Il est possible de désactiver la saisie du mot de passe. Le nom du réseau apparait alors avec son nom suivi de « -Ouvert ». 4 champs numériques permettent de saisir l’adresse IP du serveur. Le bouton « Modifier » permet d’enregistrer les données dans la mémoire Eeprom de l’ESP. Les modifications sont prises en compte lors du prochain démarrage de la carte ESP.

L’interface d’administration « Mode Client » permet de renseigner le nom du réseau point d’accès « Wifi » et le mot de passe. Un menu déroulant affiche les réseaux actuellement disponibles. Saisir le mot de passe du réseau Wifi sélectionné. Un menu déroulant permet d’indiquer si la connexion en mode « Client » est possible si l’identifiant et le mot de passe sont valides. Les modifications sont prises en compte lors du prochain démarrage de la carte ESP.

L’interface permet de changer le mot de passe de l’administrateur. Cette étape nécessite de saisir l’ancien et le nouveau mot de passe 2 fois.


Pour réinitialiser les paramètres d’origine de la c arte ESP , connecter la carte à l’ordinateur à l’aide de l’adaptateur USB. Lancer le programme « Arduino » et ouvrir le « Moniteur Série ». Sélectionner la vitesse à « 9600 bauds » et envoyer la chaine de caractère « $R999 » et cliquer sur le bouton « Envoyer ». Redémarrer la carte ESP pour que les modifications soient prises en compte.

e. Lecture des paramètres

En cliquant sur le lien hypertexte « Récupération de la configuration », une requête est envoyée à la carte Arduino. Au bout de 10 secondes, une nouvelle page s’affiche avec tous les paramètres collectés. Si on est connecté en mode « Administrateur », une nouvelle page permet de visualiser tous les paramètres. Si on n’est pas connecté en mode « Administrateur », seul le niveau sonore s’affiche.

f. Synthèse en mode « Client »

En mode « Client », on ne peut modifier que le volume sonore après avoir cliqué sur le lien « Volume sonore ». On saisit une nouvelle valeur entre 0 et 30. Le bouton « Modifier » envoie le nouveau paramètre à l’Arduino via le port RX/TX. Si on saisit une mauvaise valeur, un message d’alerte apparaît et on ne peut pas envoyer les données à la carte Arduino.


g. Synthèse en mode « Administrateur »

La page de synthèse affiche les paramètres enregsitrés dans la mémoire Eeprom de la carte Arduino. On peut jour manuellement un sont en saisissant le numéro du fichier « Mp3 ». S’affichent les paramètres :

• Adresse DCC pour augmenter ou baisser le niveau sonore : on modifie la valeur d’une unité avec la centrale DCC en envoyer la commande de l’accessoire ;

• Adresse DCC pour passer en mode « Lecture » ou « Pause » ;

• Adresse DCC pour jouer le fichier « Suivant » ou « Précédent » ;

• Adresse DCC pour jouer en mode « Manuel » ou « Aléatoire » ;

• Type de centrale pour tenir compte du décalage de 4 unités entre les centrales digitales DCC « Roco » et « Lenz » ;

• Volume sonore

• Adresse DCC pour jouer le son « 001.mp3 » ;

• Nombre de sons pouvant être joués en DCC ;

• Affichage des Adresses DCC des fichiers audios : ici, adresse DCC = 49 pour le premier fichier et 99 fichiers joués en DCC, soit la dernière adresse DCC est égale à 148 ;

• Numéro du premier fichier joué en mode aléatoire ;

• Temps minimum en secondes pour jouer 2 fichiers audio en mode Aléatoire ;

• Temps maximum en secondes pour jouer 2 fichiers audio en mode Aléatoire ;

Pour modifier une valeur, il faut cliquer sur le lien hypertexte de la valeur concernée.


h. Modifications des paramètres

L’interface permet de modifier les paramètres de configuration. Les adresses DCC du volume sonore, du mode « Lecture / Pause », du mode Jouer un son « Suivant / Précédent » et du mode « Manuel / Aléatoire » sont calculées automatiquement à partir de l’adresse DCC. Le bouton « Modifier » en bas de page permet d’envoyer les valeurs à la carte Arduino pour être enregistrées dans la mémoire Eeprom. Si une valeur n’est pas conforme, un message d’alerte apparait et bloque l’envoi.

3. Carte ESP8266 a. C’est quoi ?

L’ESP8266 dispose d’un microcontrôleur qui permet de se connecter à un réseau Wi-Fi et d'établir de simples connexions TCP/IP. Comme les cartes Arduino, la carte ESP dispose de bornes d’entrées et de sorties pour le prototypage d’objets connectés autonomes. Cette puce peut être programmée en utilisant l'environnement Arduino ce qui rend son utilisation beaucoup plus accessible.

b. Principales caractéristiques

Comme les cartes Arduino, il existe plusieurs cartes ESP disposant de plus ou moins d’entrées sorties. Les cartes ESP fonctionnent généralement sous une tension de 3,3 Volts . Il faut en tenir compte lors de la connexion avec d’autres modules ou platines Arduino. Les bibliothèques pour l’ESP8266 sont différentes d e celles dédiées aux Arduino. Il faut les installer via le gestionnaire de bibliothèques de l’IDE Arduino. En Wifi, l’ESP8266 supporte les protocoles 802.11 b/g/n et permet une connexion :

• en mode « CLIENT » pour se connecter à un réseau Wifi existant en configurant le nom du réseau sans fil (SSID) et le mot de passe ;

• en mode « POINT D’ACCES » : 5 objets peuvent se connecter à l’ESP qui se comporte alors comme un routeur ;

• ou les 2 en même temps.


L’ESP permet une connexion série RX / TX pour communiquer avec d’autres cartes Arduino par exemple. Les cartes ESP8266 dispose de plusieurs mémoires dont 2 permettent de sauvegarder des données :

• « Eeprom » ;

• mémoire flash ou « SPIFFS ». La mémoire « Eeprom » est une mémoire morte qui n’est pas effacée lors de la mise hors tension tant que l’on ne réécrit pas par-dessus. Elle est limitée en écriture et sa taille est assez faible. La mémoire flash ou « SPIFFS » permet aussi de stocker des données, même après un redémarrage. Plus rapide que l’EEPROM, elle permet une réécriture sans limite. Suivant les cartes, la taille de la mémoire varie entre 512 ko à 4Mo. Cette mémoire va servir pour stocker des fichiers image, csv, HTML,…

Il faudra prendre garde lors du transfert de fichiers dans la mémoire SPIFFS : en utilisant la méthode « data upload » (cf. ci-après), tous les fichiers sont remplacés par le contenu du dossier data et la mémoire SPIFFS est entièrement reconstruite.

4. Programmer avec un Arduino a. Préambule

Lorsque l'on utilise une carte Arduino, il suffit de sélectionner le port USB et la carte puis cliquer sur le bouton « Téléverser » pour charger le programme dans la carte branchée sur le port USB. Mais un ESP8266 ne comporte pas de programme d’amorçage ou « bootloader ». Pour téléverser le programme, il va falloir basculer manuellement la puce en « Mode programmation ». Au démarrage, si la borne GPIO0 est relié à la masse (état zéro) alors la puce démarre en mode programmation (mode UART2) ce qui permet d'envoyer le programme dans la mémoire du contrôleur. Si la même broche GPIO0 est reliée à 3.3 Volts (état haut) au démarrage, le programme présent dans la mémoire du contrôleur est alors exécuté.

b. Configuration du logiciel Arduino

Il faut au préalable télécharger et installer le programme « IDE Arduino » à l’adresse : https://www.arduino.cc/en/Main/Software Pour configurer la programmation des ESP, il faut que l’ordinateur soit connecté à Internet pour permettre l’ajout de fonctionnalités. Une fois le programme « IDE Arduino » configuré, une connexion Internet ne sera plus nécessaire. La configuration présente est décrite avec la version « 1.8 .9 » avec le système d’exploitation Windows.


1. Lancer le logiciel « Arduino ».

2. Cliquer dans la barre de menus sur « Fichier » puis « Préférences ».

3. Renseigner la ligne « URL de gestionnaire de cartes supplémentaires »

Pour les ESP-01, saisir :

https://github.com/esp8266/Arduino/releases/downloa d/2.3.0/package_esp8266com_index.json

4. Cliquer sur le bouton « Ok ».

Il faut ensuite installer les cartes dans le gestionnaire de cartes.

5. Cliquer dans la barre de menus sur « Outils » puis « Type de carte » puis « Gestionnaire de carte »

6. Pour configurer les ESP-01, sélectionner « esp8266 by ESP8266 Community ». Pour le retrouver plus facilement, saisir « ESP8266 » dans le filtre de recherche.

7. Cliquer sur le bouton « Installer ».


8. Les cartes « ESP » apparaissent alors dans le gestionnaire de cartes.

Pour déposer des fichiers dans la mémoire flash ou « SPIFFS » depuis l’IDE Arduino, il faut ajouter la fonctionnalité « ESP8266 Sketch Data Upload ». Cette fonctionnalité n’est pas disponible depuis la bibliothèque de librairies.

1. Il faut télécharger le fichier sur le site : https://github.com/esp8266/arduino-esp8266fs-plugin /releases/tag/0.3.0 ou ESP8266FS-0.3.0.zip

2. Il faut décompresser l’archive et déposer le fichier esp8266fs.jar à l’emplacement : <home_dir>/Arduino/tools/ESP8266FS/tool/esp8266fs.j ar

3. Il faut ensuite redémarrer l’IDE Arduino.

4. La fonctionnalité apparait dans le menu « Outils ».


c. Problèmes avec le gestionnaire de carte

Lors de l’étape de configuration, des problèmes peuvent être rencontrés. Une recherche une Internet pourra peut-être vous aider. Voici quelques solutions :

1. Vérifier que la connexion Internet fonctionne correctement.

2. Vérifier que l’adresse « URL de gestionnaire de cartes supplémentaires » fonctionne : saisir l’adresse dans un navigateur web et vérifier qu’une page s’affiche.

3. Si le message ci-après s’affiche en bas de la fenêtre du « gestionnaire de carte »,

Error downloading http://downloads.arduino.cc/packa ges/package_index.json

il faut supprimer les fichiers temporaires « package_index.json.tmp ».

Faire une recherche avec le gestionnaire de fichiers, supprimer le ou les fichiers temporaires puis relancer le gestionnaire de carte.

d. Programmateur USB pour ESP

Comme la carte ESP-01 ne dispose pas de port USB, il faut utiliser une interface USB FDTI. Cette interface permet également d’alimenter l’ESP-01 en 3,3 Volts.

Programmateur SANS bouton RESET

Nécessite des modifications de câblage Il faut modifier l’interface USB FDTI et l’ESP en insérant un mini bouton ou un shunt sur la carte.

Programmateur AVEC bouton RESET


Comme il a été évoqué précédemment, il faut mettre la borne GPIO0 à la masse pour passer en mode programmation. Il faut donc utiliser un platine ou une interface équipée d’un interrupteur. Pour programmer, les connections de l’ESP-01 sont les suivantes :

• 1 - GND ⇒ Relié à la masse • 2 - GPIO2 ⇒ Non utilisé • 3 - GPI0 ⇒ État « Bas » • 4 - RX ⇒ Non utilisé pour la programmation • 5 - RX ⇒ Non utilisé pour la programmation • 6 - CH_PD ⇒ État « Haut », relié à 3,3 Volts • 7 - RST ⇒ Relié à un interrupteur de réinitialisation (RESET) • 8 - VCC ⇒ relié au +3,3 Volts

e. Programmer l’ESP

Pour charger le programme dans l’ESP :

1. Sélectionner le port COM sur lequel est connecté l’interface USB FDTI et la carte ESP ;

2. Sélection la carte ESP, « Generic ESP8266 Module » pour un ESP-01 ;

3. Compiler le projet et corriger si besoin les erreurs ;

4. Cliquer sur « Téléverser ».

f. Charger les fichiers dans la mémoire SPIFFS

Pour charger les fichiers dans la mémoire flash ou « SPIFFS » :

1. Sélectionner le port COM sur lequel est connecté l’interface USB FDTI et la carte ESP ;

2. Sélection la carte ESP, « Generic ESP8266 Module » pour un ESP-01 ;

3. Connecter le programmateur en mode programmation ;

4. Cliquer sur dans la barre de menus sur « Outils » puis sur « ESP8266 Sketch Data Upload ».

Attention : tous les fichiers présents dans la mémoire flash ou « SPIFFS » seront effacés.


g. Permettre l’accès FTP

Il est possible d’avoir accès aux fichiers de la mémoire Flash ou « SPIFFS ». Il faut utiliser la librairie ESP8266FtpServer.h pour ajouter un petit serveur FTP à l’ESP8266 afin de pouvoir déposer et récupérer des fichiers. La librairie n’est pas disponible depuis le gestionnaire de librairie de l’IDE Arduino.

1. Télécharger la librairie à l’adresse https://github.com/nailbuster/esp8266FTPServer

2. Cliquer le bouton « Cloner ou télécharger » ;

3. Cliquer sur le bouton « Télécharger » ;

4. Lancer le logiciel « IDE Arduino » ;

5. Dans la barre de menus, cliquer sur « Croquis » puis « Inclure une bibliothèque » ;

6. Cliquer sur « Ajouter la bibliothèque .ZIP » ;

7. À l’aide de l’explorateur de fichiers, sélectionner le fichier ZIP téléchargé précédemment ;

8. Cliquer le bouton « Ouvrir » ;

9. L’importation de la librairie est réalisée : les exemples sont alors disponibles en cliquant dans la barre de menus « Fichiers » puis « Exemples ».

h. Accéder à la mémoire « SPIFFS » avec Filezilla

1. Télécharger et installer le logiciel gratuit « Filezilla Client » : https://filezilla-project.org

2. Lancer le logiciel « Filezilla Client » ;

3. Cliquer dans la barre de menus « Fichier » puis « Gestionnaire fichiers… » ;

4. Cliquer sur « Nouveau Site » ;

5. Donner un nom ;

6. Renseigner les champs suivants :

• Hôte : adresse IP de l’ESP8266 (par exemple : 192.168.1.1)

• Port : 21

• Protocole : FTP – Protocole de Transfert de Fichiers

• Chiffrement : Connexion FTP simple (non sécurisé)

• Type d’authentification : Normale

• Identifiant : nom d’utilisateur défini dans le code Arduino (exemple : Reglage Servos )

• Mot de passe : mot de passe défini dans le code Arduino (exemple : 123456789)

7. Cliquer sur le bouton « Ok » pour valider la configuration ;

8. Cliquer dans la barre de menus « Fichier » puis « Gestionnaire fichiers… » ;

9. Cliquer le nom du serveur configuré « Nouveau Site » ;

10. Cliquer sur le bouton « Connexion » pour se connecter au serveur FTP.


i. Trouver l’adresse IP d’un ESP connecté

Avec un logiciel dédié, il est possible de lister tous les équipements connectés sur un réseau local et ainsi de connaitre leurs adresses IP.

1. Télécharger et installer le logiciel gratuit « Advanced IP Scanner » :

https://www.advanced-ip-scanner.com/fr/

2. Connecter l’ordinateur au réseau où est connecté l’ESP ;

3. Lancer le logiciel « Advanced IP Scanner » ;

4. Sélectionner l’option « Exécuter » puis cliquer sur le bouton « Suivant > » ;

5. Valider les conditions d’utilisation et poursuivre l’installation ;

6. Cliquer sur le bouton « IP » pour définir la plage de scan des adresses IP ;

7. Cliquer sur le bouton « Analyser » et attendre la fin du scan du réseau pour visualiser les adresses IP et MAC des appareils connectés ;

8. Il reste à déduire qu’elle est l’adresse IP de l’ESP.

Documents

Notice d’utilisation « Commande de la platine sonore avec