Eerder schreven we al over de Arduino: een goedkope programmeerbare microcontroller die de basis vormt voor zelf in elkaar geknutselde projecten. Het kan nog leuker: een Arduino met ingebouwde wifi-chip maakt het mogelijk om ook aan internet verbonden projectjes te maken! We gaan aan de slag met het ontwikkelbordje NodeMCU om een weerstation te maken.

Zoals gezegd besteedden we al eerder in Computer!Totaal aandacht aan Arduino, een opensource elektronicaplatform dat je zelf kunt programmeren en kunt gebruiken in combinatie met elektronische componenten. Hier kun je op onze website een aantal artikelen over Arduino lezen. Erg leuk om mee te knutselen, maar het heeft één nadeel: het blijft door gebrek aan netwerkmogelijkheden bij lokale projecten.

Een Arduino met wifi opent deuren naar nieuwe mogelijkheden. Je kunt informatie van internet ophalen en tonen, of je Arduino bijvoorbeeld inzetten als sensor die jou waarschuwingen geef, ook als je buitenshuis bent. In deze cursus gaan we een dergelijke Arduino met wifi inzetten voor twee met internet verbonden projecten die beide met weersinformatie te maken hebben. We hebben gekozen voor de NodeMCU.

Het project Weeralarm laat je aan de hand van een brandend ledje in één oogopslag zien of er in jouw regio momenteel een weeralarm van kracht is, waarbij uiteraard onderscheid gemaakt wordt tussen de verschillende kleuren die het KNMI hanteert. Uiteraard zijn ledjes niet de enige manier waarop je informatie kunt tonen. In het tweede project, Weermonitor, gebruiken we daarom een oled-schermpje waarop we weersinformatie van een zelfgekozen weerstation in Nederland tonen. Eerst wat algemene uitleg.

01 Wat is de NodeMCU?

De NodeMCU is technisch gezien geen Arduino, maar een ontwikkelbordje gebaseerd op de ESP8266 wifi-module. Je kunt deze wifi-module ook los kopen en koppelen met een Arduino. De chip is echter zo krachtig dat hij ook functioneert als een complete microcontroller. Deze chip is herkenbaar als een zilverkleurig blokje op de printplaat.

Naast de ESP8266 bevat de NodeMCU een usb-interface voor de communicatie met de ontwikkelomgeving, een voedingscircuit en twee rijen aansluitpinnen voor gebruik op een breadboard. Het NodeMCU-ontwikkelbordje is oorspronkelijk ontwikkeld voor de NodeMCU-ontwikkelomgeving waarin de programmeertaal Lua gebruikt wordt. NodeMCU en het bijbehorende bordje zijn bedoeld om op een goedkope manier IoT-projecten te maken. Het werd echter nog leuker toen ontwikkelaars ondersteuning voor de ESP8266-chip in de Arduino-ontwikkelomgeving inbouwden. Hierdoor kun je bordjes op basis van ESP8266 zoals de NodeMCU als een Arduino-bordje gebruiken.

Het grote voordeel van de NodeMCU ten opzichte van andere Arduino-bordjes voorzien van wifi is dat dit bordje erg goedkoop is. Voor drie euro heb je een compleet bordje met ingebouwde wifi-radio, dat je kunt programmeren met de Arduino-ontwikkelomgeving. Je vind de NodeMCU-bordjes op bijvoorbeeld eBay of AliExpress. Let wel op dat je de juiste versie koopt, koop er een die wordt aangeduid met 1.0 of v2. De v3 (ook aangeduid als LoLin) is breder en past hierdoor niet goed op een breadboard.

©PXimport

02 Een hoop pinnen

Net als bij een Arduino kan het aantal aansluitpinnen op de NodeMCU wat afschrikken, maar wees gerust: we gebruiken er slechts een paar. Er zit bovendien nogal wat herhaling in, zo zijn er drie 3V3-aansluitingen (+3,3 volt) en zelfs vier GND-pinnen (ground of 0 volt). De aansluitingen met dezelfde namen zijn onderling doorverbonden. Voor de schakelingen die je in zelfgebouwde projecten gebruikt, zijn vooral de digitale aansluitingen (het rijtje D0 tot en met D8) van belang. Deze aansluitingen gebruiken we om digitale signalen te versturen en uit te lezen. Daarnaast bevat de NodeMCU ook de analoge ingang (A0). Deze ingang verwerkt analoge signalen en kun je bijvoorbeeld gebruiken om sensoren uit te lezen om omgevingsfactoren te meten, zoals temperatuur en vochtigheid. De reset-pin (RST) spreekt voor zich en VIN dient om de module te kunnen voeden zonder usb-kabel. Als de module wel via de usb-kabel is verbonden, is deze aansluiting te gebruiken voor externe componenten die meer dan 3,3 volt nodig hebben.

©PXimport

03 Werking breadboard

Om de NodeMCU te gebruiken voor projecten, sluit je componenten als leds en weerstanden met jumperdraden aan. Het breadboard is letterlijk de basis van de schakelingen. Alsof het ministeck is, steek je alle componenten in de gaatjes, zodat die componenten onderling worden verbonden. Het breadboard is opgebouwd uit drie delen: aan weerszijden twee blauw-rood gemarkeerde rijen gaatjes en een deel ertussenin met een soort gootje in het midden. De gaatjes van het breadboard zijn op een slimme manier met elkaar verbonden. De buitenste twee delen bestaan elk uit twee rijen onderling verbonden gaatjes. Je hebt dus aan weerszijden van het breadboard een rode en een blauwe rij over de volle lengte van het breadboard.

In het middelste deel zijn telkens vijf gaatjes met elkaar verbonden. Als je goed kijkt, zie je cijfers en letters die de gaatjes coördinaten geven. De letters zijn van elkaar gescheiden en de cijfers vormen twee rijtjes van vijf verbonden gaatjes. Zo zijn a15 t/m e15 met elkaar verbonden en f15 t/m j15 ook. Tussen e15 en f15 loopt dus geen verbinding. De illustratie maakt het duidelijk. De grijze lijntjes geven aan op welke manier de gaatjes onderling zijn verbonden. Dus: telkens vijf gaatjes in het middelste deel en alle gaatjes over de hele lengte aan de buitenkanten. Overigens zijn de twee buitenste rijen niet met elkaar verbonden, al hebben ze dezelfde kleurcode. In onze schakelingen gebruiken we altijd de blauw gemarkeerde rij voor GND en de rood gemarkeerde rij voor 3,3 volt. Om praktische redenen werken we in deze cursus niet met coördinaten. Nu je weet hoe de gaatjes met elkaar zijn verbonden, kun je immers zelf bepalen wat je waar in het breadboard prikt. Een vuistregel: zorg ervoor dat er nooit meer dan één pootje van een component in hetzelfde rijtje zit. Prik dus nooit een led in a15 en b15, maar in a15 en a16. In e15 en f15 kan weer wel, want daartussen zit geen verbinding.

©PXimport

04 Werken met de Arduino-ontwikkelomgeving

De ontwikkelomgeving voor Arduino is een zogeheten integrated development environment oftewel IDE. We schrijven de programma’s (binnen de IDE ‘schets’ genoemd) erin, testen ze met de ingebouwde debugger en uploaden ze ermee naar de ESP-module.

De programma’s bestaan ten minste uit de functies setup en loop (lus). Alles wat in setup staat, wordt eenmalig uitgevoerd. Hier bepalen we onder andere welke aansluitpinnen we gaan gebruiken en of dat ingangen of uitgangen worden. Binnen loop staan instructies voor bijvoorbeeld het uitlezen van sensoren en het aan- en uitzetten van een led. Alles in dit gedeelte van het programma wordt oneindig vaak herhaald. Instructies die je slechts af en toe wilt uitvoeren, zet je in een of meerdere functies die je zelf definieert. In de praktijk wordt setup() nog voorafgegaan door variabelen die door het hele programma gebruikt worden. We kunnen bijvoorbeeld een pinnummer toewijzen aan een led of een drukknop, zodat we in de code niet alle pinnummers en de daarop aangesloten componenten hoeven onthouden.

©PXimport

05 Controleren en uploaden

Nadat de benodigde code is ingevoerd of geladen, is de eerste stap het verifiëren ervan. Dat gaat met het knopje met de V links bovenin. De IDE test niet de werking van de code, maar controleert of de structuur klopt. Heb je bijvoorbeeld alles netjes gegroepeerd en worden onderdelen correct geopend en afgesloten? En is er niet twee keer een andere waarde toegekend aan een constante? Overigens wordt de code voor het uploaden automatisch nog gecontroleerd. Dat voorkomt dat je code naar de module uploadt waardoor die zou kunnen vastlopen. Fouten worden gemeld in het zwarte venster onderaan.

De laatste stap is het al genoemde uploaden van je code. Dat gebeurt met de knop met de pijl naar rechts en bestaat uit drie fases, die automatisch na elkaar worden uitgevoerd. De eerste fase is zoals gezegd het controleren van het programma. De tweede fase is het compileren, dat is het omzetten naar instructies die de processor begrijpt. Die instructies zijn voor mensen onhanteerbaar, vandaar deze vertaalslag. Dit betekent overigens dat je de code niet op een later moment van de ESP-module kunt downloaden om er verder aan te werken. Bewaar je programma’s dus altijd goed! De derde en laatste fase is het daadwerkelijk versturen van de gecompileerde versie van het programma naar de module.

©PXimport

Installeren van de ontwikkelomgeving

Arduino en nu online verder

Benodigde componenten

01 Schakeling bouwen

De schakeling voor het weeralarm is eenvoudig: we sluiten een groene, gele, oranje en rode led op de NodeMCU aan. Voor elke led gebruiken we een aparte aansluiting op het bordje: de pinnen D1, D2, D5 en D6, die we in de code instellen als digitale uitgang. Verbind voor elke led de kathode (het korte pootje) van de led via een weerstand van 100 ohm met GND om de stroom door de led te begrenzen. De anode (het lange pootje) van de rode led sluit je aan op D1, die van de oranje led op D2, die van de gele led op D5 en die van de groene led op D6. Heb je niet alle kleuren leds tot je beschikking, dan kun je uiteraard ook andere kleuren gebruiken. Maar dat is natuurlijk wel minder leuk en minder duidelijk.

02 Uploaden code

Je kunt de code voor dit project hier downloaden. Open de code in de ontwikkelomgeving. Stel als eerste de naam van je draadloze netwerk (in plaats van SSID) en het wachtwoord van je draadloze netwerk in (in plaats van WACHTWOORD). Vervolgens kun je de juiste regio instellen, zodat je het weeralarm van jouw regio ziet. Het oorspronkelijke weeralarm gold voor heel Nederland, maar sinds 2010 geeft het KNMI een weeralarm per provincie. Het KNMI heeft Nederland daarom ingedeeld in vijftien regio’s. Een regio per provincie plus de Waddeneilanden, de Waddenzee en het IJsselmeergebied. In de code die je voor dit project kunt downloaden, vind je de url “/weeralarm.php?regio=utrecht” terug. Je kunt utrecht vervangen door limburg, zeeland, noord-brabant, zuid-holland, noord-holland, gelderland, flevoland, overijssel, drenthe, groningen, friesland, ijsselmeergebied, waddenzee of waddeneilanden om de juiste regio te tonen. Upload de code vervolgens naar de NodeMCU en druk op het resetknopje. Na een korte tijd gaat het lampje branden van de weercode die momenteel in jouw regio actief is.

©PXimport

ESP8266 in een domoticasysteem

©PXimport

Project Weermonitor

Benodigde componenten

01 Schakeling bouwen

De schakeling voor de weermonitor is nog eenvoudiger dan die van het weeralarm. Het enige dat we doen is een eenvoudig beeldschermpje aansluiten. Dat kan met vier draadjes. VCC en GND van het schermpje verbinden we respectievelijk met 3.3V en GND op de ESP-module, SCL met D1 en SDA met D2. En daarmee is onze schakeling klaar. Er zijn verschillende schermpjes te koop die je kunt gebruiken in combinatie met ontwikkelbordjes. We gebruiken een I2C-OLED-schermpje met witte weergave met een afmeting van 0,96 inch met een resolutie van 128 x 64 pixels, voorzien van vier aansluitpinnen. Wil je een dergelijk schermpje los kopen, tik dan in bijvoorbeeld eBay of AliExpress de zoekterm “i2c oled 4 pin white Arduino”. Zo’n schermpje is voor zo’n 2,50 euro te vinden.

02 Oled-driver installeren

Om het oled-schermpje aan te sturen, hebben we een extra library nodig: esp8266-OLED. Download het zip-bestand, pak het uit en plaats de uitgepakte map in de map libraries van je map met Arduino-schetsen (Documents\Arduino onder je persoonlijke map in Windows). Maak eventueel de map libraries aan als die nog niet bestaat. Herstart daarna de Arduino IDE. We kunnen nu in onze code de nieuwe library gebruiken met de regel #include "OLED.h". Overigens voegen we ook een regel #include <Wire.h> toe, omdat de library OLED de library Wire nodig heeft voor de communicatie met het schermpje.

03 Code instellen

Je kunt de code voor dit project hier downloaden. Om de schets te laten werken vul je in de code de naam van je draadloze netwerk in plaats van SSID en je wachtwoord in plaats van WACHTWOORD. In de regel daarna kun je het nummer van het gewenste weerstation instellen. Ieder weerstation heeft een viercijferig nummer. Standaard staat hier 6260, de code voor het weerstation bij De Bilt. Je vindt alle weerstations hier. Upload de code vervolgens naar de NodeMCU. Herstart het bordje door op het resetknopje te drukken en de weergegevens verschijnen op het schermpje.

©PXimport

Het is ergens in 2025 als Fable voor het eerst, een soort van, getoond wordt. Beelden volgen elkaar in rap tempo op. We zien de dame die de hoofdrol lijkt te spelen, geen HUD en vooral heel veel mooie filmpjes. Daarna begint het wild speculeren, de klachten over het hoofdpersonage, de vraagtekens over de gameplay. Gelukkig was daar gister de Xbox Developer Direct, waar Microsoft eens te meer bewees de code gekraakt te hebben.

Vóór de pandemie, toen de Electronic Entertainment Expo (E3) nog bestond en online showcases, Directs en State of Plays nog niet echt een ding waren, wisten gameboeren hun spellen prima te verkopen. Ontwikkelaars verschenen op het podium tijdens liveshows, praatten over hun games, speelden live een demo (wat net zo vaak goed als faliekant misging) en dergelijke presentaties werden afgewisseld met teasers, hypetrailers en (nog verder terug) zelfs weleens grafieken en verkoopcijfers. Hoe anders is de wereld anno nu.

Trailers vol trailers

Klaar zitten voor The Game Awards, een gemiddelde Direct, Showcase of Summer Game Fest is leuk, maar niet hetzelfde als ‘toen’. Want de formule is inmiddels bekend. Een half uur, een uurtje, een paar uur lang wordt er de ene na de andere trailer op je hersenen afgevuurd. Wat is ‘reclame’ en wat niet? Geen idee. Standaard zijn de animegames die elkaar zo rap opvolgen dat de gemiddelde kijker niet eens meer weet waar de ene game begint en de ander ophoudt. Meestal zit er een klapper aan het begin, waarna het grote wachten op de klapper aan het einde begint.

Vraag iemand een week later wat ie gezien heeft, en meer dan de helft van de getoonde games is waarschijnlijk uit het geheugen verdwenen.  En al die flarden van beelden zonder fatsoenlijke uitleg leiden vaker wel dan niet tot hetzelfde als die ene soort van trailer van Fable: speculaties, wild geroep en vraagtekens. Het komt de online discussie rondom games niet ten goede.

©Playground Games

Hoe anders was de inmiddels traditionele Xbox Developer Direct. Langer dan een uur, voor maar vier games. Die games kregen zodoende alle tijd, net als de ontwikkelaars. Gameplaybeelden zijn niet aan te slepen, verscheidene modi worden uitgebreid besproken en zelfs de kleinste details krijgen meer dan genoeg ademruimte. Zo horen we tijdens de Forza Horizon 6-presentatie dat het nummer van je eigen hangar (78) gekozen is omdat de game zich afspeelt in Japan, en die cijfers daar een positieve lading hebben. Fijn om te horen hoe scherp het oog voor detail van een ontwikkelaar is. Dat zegt iets over het project. En het is ook iets wat je never nooit in een hypetrailer van anderhalve minuut langs had zien komen.

Trailers vol trailers

En dus zit ik gisteravond te genieten. Niet eens per se van de games, want ze vallen net niet in mijn straatje. Forza Horizon 6 vind ik héél indrukwekkend en de game zal ongetwijfeld miljoenen spelers perfect bedienen, maar ik ben niet zo van het racen. Game Freak - de makers van Pokémon die eindelijk hun vleugels uitslaan met graphics uit dit decennium - komen met Beast of Reincarnation. Het ziet er oké uit. Double Fine vindt in mij ook geen fan en een multiplayer-pottenbakgame (Kiln) is niet iets wat hoog op mijn lijstje stond. Zelfs afsluiter Fable wist me met z’n levenssimulaties ook niet te overtuigen. Maar, nogmaals, wat heb ik genoten. Van ontwikkelaars die ruim de tijd kregen. Van de games, die van alle kanten belicht werden. Van de antwoorden die we kregen.

©Playground Games

Want wat ik nou precies van die games vond, is niet eens zo heel belangrijk. Veel belangrijker is dat iedereen dit keer in ieder geval een uitgebreid beeld kreeg van wat deze games nu precies worden. Een Xbox Developer Direct creëert geen valse hype. Van die vier getoonde games, weten we nu eigenlijk alles wat we redelijkerwijs moeten weten. Zoals bijvoorbeeld dat Fable een character creation-modus heeft, om maar iets te noemen. En plots zie je de discussies rondom de games gaan om… de inhoud. En niet op wilde speculaties rondom hoofdpersonages die helemaal niet vast blijken te staan. Love it.

Tijdens de Xbox Developer Direct gisteren werden er naast Fable en Forza Horizon 6 ook twee andere games getoond: Game Freaks actie-rpg Beast of Reincarnation en de nieuwe Double Fine-game Kiln.

De Xbox Developer Direct werd gisterenavond uitgezonden en richt zich zoals elk jaar op het aan het woord laten van diverse ontwikkelaars. Daarbij lag de focus vooral op de studio Playground Games, en toonden zij de aankomende spellen Fable en Forza Horizon 6. Maar er werd meer getoond.

Beast of Reincarnation

Eén van de games die de revue passeerden, was Beast of Reincarnation. Deze actie-rpg speelt zich af in een post-apocalyptische versie van Japan. Daar gaan spelers op avontuur met Emma en Koo. Laatstgenoemde is een wolf die Emma vergezelt.

Het Japan in deze game wordt geteisterd door de 'Blight', en Emma en Koo moeten dit tegengaan door het op te nemen tegen krachtige vijanden genaamd Nushi en vervolgens hun krachten absorberen. Daarbij delen Emma en Koo een speciale connectie: wanneer Emma bijvoorbeeld een vijandelijke aanval tegenhoudt, zullen Koo's krachten zich opbouwen tot ze zogeheten Blooming Arts kan inzetten als aanval.

Beast of Reincarnation komt in de loop van aankomende zomer uit voor Xbox Series X en S, pc en PlayStation 5. Ook zal het spel meteen op Xbox Game Pass komen te staan. Opvallend daarbij is dat de game ontwikkeld wordt door Game Freak, dat vooral bekend is van de Pokémon-games. Game Freak zelf is echter onafhankelijk van Nintendo.

Kiln

De andere game die tijdens de Xbox Developer Direct gisteravond werd getoond, is Kiln. Deze nieuwe game van Double Fine Productions - een studio bekend om zijn unieke spellen zoals Psychonauts, Keeper en Broken Age - betreft een online multiplayergame waarin spelers aardewerk creëren met klei om een kleine geest uitrusting te geven.

Spelers bepalen daarbij zelf het uiterlijk van het harnas van dit wezen. De potten waarin hij plaats kan nemen kunnen vervolgens ook gedecoreerd worden naar smaak. Wanneer de uitrusting af is, vecht men het uit in 4v4-gevechten. Daarbij moet wel gelet worden op de vorm van het aardewerk, want een grotere creatie maakt de speler logischerwijs ook langzamer.

Kiln komt ergens aankomend voorjaar uit voor Xbox Series-consoles, PlayStation 5 en pc, en zal op release ook meteen op Xbox Game Pass komen te staan. Geïnteresseerden kunnen zich alvast aanmelden voor een bètatest. Na de release van de game is het de bedoeling dat er nieuwe maps en modi aan het spel worden toegevoegd.