Pengetahuan Dasar pemrograman Jaringan (Network) dan Ethernet Library pada Arduino

Sebelum ada arduino untuk pemrograman jaringan   pada microcontroller   dirasa cukup sulit  tapi dengan adanya arduino dgn kelengkapan ethernet  librarynya pemrograman jaringan menjadi lebih mudah. Bahkan orang yg awam microcontroller pun bisa mempelajarinya dgn lebih cepat. Untuk pembahasan tema artikel ini anda sebaiknya mengetahui dasar dasar  jaringan komputer dan  dasar pengetahuan pemrograman jaringan. Untuk dasar pemrograman jaringan  anda bisa baca  di sini.  Sedangkan untuk dasar dasar jaringan komputer sudah cukup banyak yg mengulasnya  di internet.

Library Ethernet arduino menyediakan berbagai fungsi/method  dan beberapa protokol (HTTP,TCP,UDP ) yang memungkinkan program sketch menjadikan arduino sbg client atau server.

Beberapa cara  komunikasi Arduino pada jaringan ethernet

*  arduino  dijadikan sebagai  web server

*  arduino  dijadikan  sebagai client web server ( berfungsi spt google crome ,IE atau mozilla)

* Client – server   dgn protokol TCP   , arduino bisa diset  sebagai client atau servernya

* Client – server   dgn protokol UDP  , arduino bisa diset  sebagai client atau servernya

Yang dimaksud Client atau server  adalah aplikasi/software adapun bentuk fisiknya bisa bermacam macam bisa PC, mainframe, laptop, microcontroller, dll.

Server bersifat pasif/melayani , ia menunggu permintaan dari client.  Misalnya Pada web server  ,  ia akan menunggu request/permintaan dari web client.  Ketika kita ketik  www.example.com pada web client(browser)  sebenarnya yg terjadi adalah permintaan web client kepada web server  dg domain example.com untuk mengirim halaman index.html,  lalu oleh web client ditampilkan  dlm bentuk  halaman visual  yg bisa kita lihat bukan kode htmlnya.

Perlu diketahuai setiap kita mengetik namadomain.com pada web client sebenarnya yg dikirim ke server adalah namadomain.com/index.html . Permintaan untuk menampilkan halaman utama karena halaman utama biasanya adalah index.html , index.htm, index.php atau index.asp.

Kalau ga percaya coba anda ketik   fimadani.com   dan fimadani.com/index.php  hasilnya akan sama.

Berikut ini HTTP transaction yaitu proses   request sebuah  web client dan respon sebuah web server,  web Client meminta halaman index.html  dari  web server  www.example.com

 

httptransaction

Gambar 1.  HTTP transaction

Untuk pengontrolan atau pengambilan data melalui jaringan ethernet yg paling  mudah  adalah Arduino kita jadikan sebagai web server  dan kita bisa meminta atau mengeset data lewat web client .

Arduino ethernet  (atau Arduino dgn ethernet shield ) sebagai Web Server

Pada percoban ini Pc akan menghubungi alamat web server arduino yg telah di set menggunakan web client spt google crome , mozilla atau IE.Header  Respon dari web server dari arduino yg akan kita  buat seperlunya saja yaitu “HTTP/1.1  200 OK  Content-type:text/html;”  diikuti oleh kode Html yg akan dikirim ke client.

Struktur kode HTML

html

 

httptransactionArduino2

Gambar 2. Arduino sebagai web server

Arduino Sebagai Web Client  (berfungsi spt Mozilla , IE atau google crome)

Pada mencoba komunikasi ini kita perlu web server yg telah terinstall di PC ,  anda bisa menginstall apache web server yg bisa didapat diinternet secara gratis.

arduinosbgwebclient

Gambar 3. Arduino sebagai  web client

Arduino sebagai Client server TCP dan UDP   menggunakan Socket Programming

 

tcipudp

Gambar 4.   a)   client-server    arduino  dgn PC     b) client-server  arduino dgn arduino

 

Arduino Ethernet Library

Berikut ini daftar  Class class yang tersedia pada Ethernet Library  beserta fungsi/methodnya   yang akan kita gunakan dalam pemrograman jaringan arduino  :

Class Ethernet

class  Ethernet  digunakan untuk inisialisasi  ethernet library dan  setting  network . fungsi/method class ini antara lain

  • Ethernet.begin() digunakan untuk inisialisasi ethernet dan setting jaringan . method ini mempunyai beberapa method overloading antara lain:

Ethernet.begin(mac)   , untuk fungsi yg ini alamat ip nya ditentukan otomatis (oleh DHCP).
Ethernet.begin(mac, ip)
Ethernet.begin(mac, ip, dns)
Ethernet.begin(mac, ip, dns, gateway)
Ethernet.begin(mac, ip, dns, gateway, subnet)

Parameter

– mac: MAC (Media access control) adalah  alamat untuk tiap perangkat  ethernet , mac terdiri dari  6 bytes.  ini adalah alamat hardware Ethernet  .  Pada  Arduino Ethernet Shields  yg terbaru  no MAC  tertulis di stiker . Untuk perangkat  arduino ethernet yg model lama,kita  memilih sendiri alamat MAC nya.
– ip: alamat IP perangkat (4 byte)
– dns: alamat IP server DNS (4 byte).
– Gateway: alamat IP  gateway jaringan ( 4 byte).
– subnet: subnet mask dari jaringan ( 4 byte).  opsional: default 255.255.255.0
Return value

Jika kita menggunakan DHCP  untuk menentukan alamat IP  maka fungsi  yg digunakan adalah  Ethernet.begin (mac), yg mempunyai return value  int: 1  pada saat koneksi DHCP berhasil dan 0 pada jika gagal.  fungsi/method selain  Ethernet.begin (mac)  tidak  punya retun value .

Contoh
byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
byte ip[] = { 10, 0, 0, 177 };
Ethernet.begin(mac, ip);

baik mac atau ip adress ditulis dgn koma karena disimpan kedalam array

  • Ethernet.localIP  :  fungsi ini untuk mendapatkan alamat IP dari  Ethernet . Berguna bila alamat ip otomatis ditetapkan melalui DHCP

Class IPAddress

Class  IPAddress  digunakan  oleh  IP adress lokal dan  IP address remote host.

  • IPAddress()  : mendefinisikan alamat IP local host maupun remote host

Class EthernetServer

Class ini digunakan untuk membuat arduino sebagai   server  yg menunggu permintaan dari client. Class   Server adalah base class untuk class  Ethernetserver . Base class tidak dipanggil  langsung, tetapi dipanggil setiap kali Anda menggunakan fungsi  dari class turunannya yaitu  EthernetServer()   class ini digunakan untuk  membuat  sebuah objek server yang menunggu koneksi masuk pada port tertentu.  Fungsi/method class ini antara lain:

  • begin()  : Memberitahu server untuk mulai mendengarkan koneksi masuk.
  • available() : Untuk  mengecek apakah ada  client yang terhubung ke server dan memiliki data yang tersedia untuk dibaca. return value fungsi ini adalah sebuah objek client.
  • write()  : mengirim data byte ke client yg terhubung ke server.
  • print() : mengirim dataASCII  ke client yg terhubung ke server.
  • println() : mengirim data ASCII  ke client yg terhubung dan menambahkan code CR ,LF dibelakangnya.

Class EthernetClient

class Client ini digunakan untuk membuat arduino sebagai client yg dpt menghubungi server . Class Client tdk digunakan secara langsung tetapi  sebagai base class dari  class EthernetClient , class ini yg akan kita gunakan   fungsi/method nya  antara lain:

  • connected() : Untuk mengecek apakah client terhubung atau tidak. Perhatikan bahwa client dianggap terhubung jika sambungan telah ditutup namun masih ada data yang belum dibaca.
  • connect()  : Menghubungkan ke alamat IP tertentu dan port. return value menunjukkan keberhasilan atau kegagalan koneksi. fungsi ini mendukung DNS lookups bila menggunakan nama domain.
  • write() : mengirim data ke server  dari client yg terkoneksi. Data ini dikirim sebagai byte atau serangkaian byte.
  • print()  : mengirim data ke server  dari client yg terkoneksi. Data ini dikirim sebagai code ASCII.
  • println() :mengirim data ke server  dari client yg terkoneksi. Data ini dikirim sebagai code ASCII + CR LF (kode enter)
  • available() :Return value nya adalah jumlah byte yang tersedia untuk dibaca (yaitu jumlah data yang telah diterima client dari server yang terhubung). available() turunan dari class utilitas Stream.
  • read() : Baca byte berikutnya yang diterima client yg terkoneksi ke server
  • flush() : Buang setiap byte yang telah ditulis untuk  client tetapi belum dibaca.
  • stop() : putuskan koneksi ke server.

Class EthernetUDP

class ini digunakan untuk membuat pengiriman pesan pd client-server dengan protokol UDP. fungsi/method class ini :

  • begin() : untuk inisialisasi  libarary ethernet UDP dan penyetingan jaringan
  • read() : Membaca data UDP dari buffer yg telh ditentukan.
    Jika tidak ada argumen yang diberikan, return valuenya adalah karakter berikutnya dalam buffer.
    Fungsi ini hanya dapat berhasil setelah pemanggilan fungsi UDP.parsePacket ().
  • write() : Mengirim data UDP ke koneksi remote.  data harus diawali  beginPacket () dan diakhiri oleh endPacket (). beginPacket () menginisialisasi paket data, data tidak dikirim sampai endPacket () dipanggil
  • beginPacket() : Mulai koneksi untuk mengirim  data UDP ke koneksi remote
  • endPacket() :  fungsi ini dipanggil setelah mengirim data UDP ke koneksi remote.
  • parsePacket() : Cek keberadaan paket UDP, dan return value nya  panjang data UDP yg diterima. parsePacket () harus dipanggil sebelum membaca buffer.
  • available() :  untuk mendapatkan jumlah byte (karakter) yg tersedia dibuffer untuk dibaca.
    Fungsi ini hanya dapat berhasil setelah fungsi UDP.parsePacket() dipanggil.
  • stop() :  memutuskan koneksi ke server. Lepaskan semua sumber daya yang digunakan selama sesi UDP.
  • remoteIP() : Mendapatkan alamat IP dari koneksi remote . Fungsi ini harus dipanggil setelah  UDP.parsePacket ().
  • remotePort() : Mendapatkan port koneksi  UDP  remote host. Fungsi ini harus dipanggil setelah UDP.parsePacket ().

 

Contoh-1

Program sketch arduino sebagai web server

Pada percobaan ini kita akan menampilkan “hello ini web arduino” di web client ketika web browser mengarah ke web server arduino .

Kode HTML yg akan dikirm oleh arduino sebagai respon dari web client adalah sbb:

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Refresh: 5

<!DOCTYPE HTML>”);
<html>
<body>

hello ini dari web server arduino

<body>
</html>
Program sketch agar arduino menjadi web server dan mengirim balasan HTML diatas adalah sbb

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>

byte alamat_mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress alamat_ip_webserver(192,168,1,177);
EthernetServer webservercoba(80);

void setup() {
 Ethernet.begin(alamat_mac, alamat_ip_webserver);
 webservercoba.begin();
 }

void loop() {
 // listen for incoming clients
 EthernetClient client = webservercoba.available();
 if (client) {

 // an http request ends with a blank line
 boolean currentLineIsBlank = true;
 while (client.connected()) {
 if (client.available()) {
 char c = client.read();

 if (c == '\n' && currentLineIsBlank) {
 // send a standard http response
 client.println("HTTP/1.1 200 OK");
 client.println("Content-Type: text/html");
 client.println("Connection: close"); // the connection will be closed after completion of the response
 client.println("Refresh: 5"); // refresh the page automatically every 5 sec
 client.println();
 client.println("<!DOCTYPE HTML>");
 client.println("<html>");
 client.println("<body>");
 client.println("hello ini dari web server arduino");
 client.println("</body>");
 client.println("</html>");
 break;
 }
 if (c == '\n') {
 // you're starting a new line
 currentLineIsBlank = true;
 }
 else if (c != '\r') {
 // you've gotten a character on the current line
 currentLineIsBlank = false;
 }
 }
 }
 // give the web browser time to receive the data
 delay(1);
 // close the connection:
 client.stop();

 }
}

 

setelah anda compile dan  diupload ke arduino board  lalu hubungkan  arduino ke PC dengan kable UTP. buka web browser anda misal google crome  ketik alamat ip  dari web server arduino   maka akan muncul sbb

testhtttp

Membaca  dan menampilkan data ADC  (analog) dari arduino

ganti code diantara <body> dan </body> diatas

client.println("<body>");
client.println("hello ini dari web server arduino");
client.println("</body>");

menjadi

client.println("<body>");
int dataanalog = analogRead(1);
client.print("nilai analog input chanel 1 = ")
client.print(dataanalog);
client.println("</body>");


Contoh 2. Arduino Sebagai web client

#include <Ethernet.h>
#include <SPI.h>
#include <ICMPPing.h>

byte mac[] = { alamat mac };
byte ip[] = { ip ethernet shield };
byte dnsserver[] = { alamat ip DNS Server };
byte gateway[] = { alamat ip gateway };
byte subnet[] = { 255,255,255,0 };
int dataAnalog;

EthernetClient client;
SOCKET pingSocket = 0;
int pingTimeout = 4;
byte destinationIp[] = { alamat ip  };
char buffer [256];

void setup(void){
Ethernet.begin(mac, ip, dnsserver, gateway, subnet);
}

void loop(void) {
ICMPPing ping(pingSocket);
ping( pingTimeout , destinationIp , buffer );
dataAnalog = analogRead(A1);

if (client.connect(“namaDomain.com”, 80)) {
client.print( “GET /forminput.php?datadikirim=dataAnalog  HTTP/1.1”);
client.print( “Host: namaDomain.com.com”);
client.println( “Connection: close”);
client.println();
client.println();
client.stop();
}
else {

}
delay(5000);
}

Contoh 3

TCP Chat Client server

arduinochat3

 

#include <SPI.h>;
#include <Ethernet.h>;
byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192,168,1, 177);

//server menggunakan port 5000 (client juga harus menggunakan port yg sama)
EthernetServer server(5000);
boolean alreadyConnected = false; // apakah sudah terkoneksi sebelumnya

void setup()
  {
  // inisialisasi ethernet device
  Ethernet.begin(mac, ip);
   // listen untuk client yg datang
   server.begin();
   }

void loop()
   {
   // tunggu client datang
   EthernetClient client = server.available();
   if (client) // jika ada client menghubungi
   {
    if (!alreadyConnected)
     {
    // kosongkan input buffer:
    client.flush();
    client.println("Hello client, sy server"); //kirim ke client
    alreadyConnected = true;
      }

   if (client.available() &gt; 0)
   {

   char thisChar = client.read();     //baca byte dari client:

     server.write(thisChar);          //kirim kembali ke client:
    }
  }
}

Contoh 3  . Client TCP

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>

byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192,168,1,150);

// IP address server
IPAddress server(192,168,1,177); 

// inisialisasi Ethernet client
EthernetClient client;

void setup()
{
  // start the Ethernet connection:
  Ethernet.begin(mac, ip);

 if(client.connect(server, 5000));
 {
    //do nothing:
 }

}

void loop()
{
      // if there are incoming bytes available 

     if (client.available())
     {
    char c = client.read();
    }

  // as long as there are bytes in the serial queue,
  // read them and send them out the socket if it's open:

    if (client.connected())
      {
      client.print("tes");
      }

  // if the server's disconnected, stop the client:
  if (!client.connected())
       {
     client.stop();
      // do nothing:
       while(true);
      }
}

Contoh 4.  clien server dgn protokol UDP .

UDP

UDP

Pada komunikasi dgn protokol UDP antara client dan server tak perlu ada koneksi pendahuluan spt TCP , client bisa langsung kirim data ke server atau sebaliknya . tetapi kelemahannya data tidak dijamin sampai atau data bisa error atau double. Sehingga UDP tdk cocok untuk pengontrolan tapi mungkin cocok untuk  sebuah server yg mengirim data yg sifatnya sebagai informasi saja ke banyak client.

include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>         

byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192, 168, 1, 177);

unsigned int localPort = 8888;      // local port to listen on

// buffers for receiving and sending data
char packetBuffer[UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE]; //buffer to hold incoming packet,
char  ReplyBuffer[] = "ack";       // a string to send back

// An EthernetUDP instance to let us send and receive packets over UDP
EthernetUDP Udp;

void setup() {
  // start the Ethernet and UDP:
  Ethernet.begin(mac,ip);
  Udp.begin(localPort);
}

void loop() {
  // if there's data available, read a packet
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if(packetSize)
  {

    IPAddress remote = Udp.remoteIP();
    // read the packet into packetBufffer
    Udp.read(packetBuffer,UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE);

    // send a reply, to the IP address and port that sent us the packet we received
    Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort());
    Udp.write(ReplyBuffer);
    Udp.endPacket();
  }
  delay(10);
}

 

Referensi :

http://arduino.cc/en/Reference/Ethernet

http://tronixstuff.com/2013/12/06/arduino-tutorials-chapter-16-ethernet/

http://www.w3schools.com/html/html_intro.asp

 

About pccontrol

Berisi Tutorial Menggunakan PC untuk mengontrol Peralatan dengan cara mudah & praktis.

Posted on 02/07/2014, in Arduino. Bookmark the permalink. 6 Comments.

  1. asalamualaikum, mas nanya kalau datanya dikirim namun tidak ingin di tampilkan di mozila atau semacamnya melainkan langsung ke visual studio itu bisa enggak ya? maaf baru pemula, kalau bisa memakai yang yang http,atau udp!!! mohon tanggapanya

  2. hallo mas minta masukannya dong.. saya ingin membuat sebuah rangkaian yg mana bila sebuah tombol ditekan maka dia akan mengirimkan data ke program di PC melalui LAN.. nah itu board arduino apa saja yg dibutuhkan?

    Thank’s..

  3. Mas/Pak untuk masukin MAC address dan dapet IP dari ethernetnya gmana caranya ya?
    Thanks..

    • Ethernet.begin(mac); –> jika IP didapat otomatis dari DHCP
      Ethernet.begin(mac, ip);

      IPAddress ip = Ethernet.localIP(); —> mendapatkan no IP

Komentar ,Saran atau Pertanyaan

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: