При появлении Arduino IDE для Wi-Fi модуля на основе ESP8266 для меня стало возможным более удобное его программирование. А отсутствие внешнего контроллера для управления вносит еще одно огромное преимущество. В голову сразу полезли идеи разных электронных штучек с применением данного модуля. И вот пришла мысль сделать аппаратный автономный информатор о приходе новых писем на мою электронную почту. В итоге родилось устройство «E-Mail Notifier».
Подробности ниже.
Устройство периодически устанавливает TLS соединение с почтовым сервером и запрашивает количество писем. При первом обращении количество писем запоминается в памяти. Далее при увеличении количества писем в ящике принимается решение о приходе нового письма, включается световая и звуковая сигнализация. Квитирование события происходит по нажатию кнопки или при удалении письма из почтового ящика. Звуковая сигнализация длится около 15 секунд, а световая до квитирования события пользователем. Устройство выполнено в виде светильника и работает, в том числе, как обычный светильник. При нажатии на кнопку происходит плавное включение света. При нажатии и удержании кнопки происходит плавная смена спектра свечения. Кратковременное нажатие на кнопку при включенном освещении приводит к плавному зату��анию свечения. Установить цвет свечения можно также посредством UDP соединения со смартфона или компьютера с соответствующим программным обеспечением.
Настройка параметров Wi-Fi соединения, логина и пароля к почтовому ящику и прочее производится через web-страничку устройства. Поддерживается несколько почтовых серверов.
В настоящее время известные почтовые серверы работают через защищенные соединения. Прежде чем работать с сервером командами протокола POP3 необходимо пройти авторизацию. Тут нам и нужен TLS протокол. Самое сложное для меня было установить TLS соединение с почтовым сервером. Вместе с Arduino IDE был пример обращения к web-страничке посредством SSL-соединения. Проверил – работает! Теперь мне только осталось понять что такое «отпечаток» (fingerprint), который присутствует в коде примера SSL. Для web-страниц все понятно, т.к. в свойствах соединения в браузере этот отпечаток присутствует. Но мне надо создать соединение с потовым сервером. Начал исследовать вопрос. Нашел классный инструмент OpenSSL. Комплект программ позволяет делать много интересного. Это по сути Telnet с установлением SSL соединения. Попробовал зайти на почтовый сервер и, о чудо, установилось TLS-соединение с почтовым сервером! Дальше я уже мог работать обычными командами протоколов POP3 и IMAP. Осталось извлечь из сертификата нужный мне отпечаток. Это делается посредством команды:
После этого устанавливается защищенное соединение и внизу видно приглашение почтового сервера. Дальше работаем также как в Telnet. USER, PASS, STAT. Также можно использовать протокол IMAP. Кому что больше нравится. Необходимо лишь изменить адрес и порт почтового сервера.
Теперь надо получить сертификат и извлечь из него отпечаток, который нам необходим для библиотеки SSL.
Может быть есть способ проще, я подробно не разбирался с ключами комплекта OpenSSL, поэтому расскажу как делал сам. Итак, выполняем строчку:
После этого выходим из программы и в файле crt в текущем каталоге будет хранится нужный нам сертификат. Что-то вроде этого
Копируем все что между --BEGIN CERTIFICATE-- и --END CERTIFICATE--, включая сами эти надписи, в отдельный файл. Назовем его mail.key. А теперь получим долгожданный отпечаток командой:
Теперь в файле keyprint будет в первой строчке хранится наш отпечаток. Для сервера pop3.mail.ru это будет
SHA1 Fingerprint=E0:10:11:B5:E6:C9:1B:7B:90:88:F8:A6:AE:6E:21:97:69:30:7A:04
Собственно это и было самой сложной задачей в разработке устройства. Надо было дойти до всех этих нюансов, но когда получилось, то был очень рад!
Для других почтовых серверов все точно также. Надо указать имя сервера и порт для соответствующего протокола POP3 или IMAP. Ни разу не приходилось работать с защищенными соединениями, поэтому, повторюсь, может быть есть способ проще.
Все исходн��е данные получены, теперь быстренько пишем программу для ESP8266 и, удивляемся, что все работает! Программа выделяет из почтового адреса имя сервера и подставляет в функцию SSL соответствующий серверу отпечаток сертификата.
Тем самым получаем возможность работы с почтовыми ящиками на многих серверах.
Отдельно приведу процедуру обращения к почтовому серверу с установлением TLS соединения.
Описание аппаратной части
Принципиальная схема простая. Применил модуль ESP-12, «умные» светодиоды WS2812b.
Устройство питается от USB, а также и от встроенного аккумулятора на 650 мА*ч, которого хватает на 2 часа работы в режиме информирования — «Вам письмо!». Зарядное устройство для аккумулятора на микросхеме TP4056.
Отдельно выведен разъем для внутрисхемного программирования ESP-12.
Описание программной части
Разработка программы велась в среде Arduino 1.6.4 с установленным SDK для ESP8266. Основные функции брались из примеров. Модуль ESP8266 сконфигурирован для смешанного режима работы: точка доступа и клиент. При первом включении надо настроить параметры Wi-Fi соединения (логин, пароль), почтовый ящик, и пароль к почтовому ящику. Для этого необходимо подключиться через Wi-Fi соединение к точке доступа «MailNotifier» пароль: qwertyqwerty. Откроется страничка, на которой необходимо ввести данные и перезапустить модуль. Данные записываются в энергонезависимую память модуля. При включении питания настройки считываются и начинается процесс установления связи нашего информатора с точкой доступа в Интернет. Процесс сопровождается миганием синего цвета светодиода. При успешном подключении светодиод загорается желтым цветом и гаснет. С этого момента информатор периодически опрашивает почтовый сервер и, в случае поступления нового письма, информировать световым и звуковым сигналом. Если попытка установить соединение с точкой доступа не удалась, то светодиод начинает моргать красным цветом.
Усовершенствования
В программу добавлен NTP сервер из примеров, по нему можно получать системное время. Были мысли добавить будильники, но передумал, т.к. нет надобности.
Также к устройству можно подключаться по UDP и передавать поток данных для индивидуального включения каждого светодиода. Например, через соответствующий plugin из Winamp чтобы визуализировать музыку. И многое другое.
Также задействовал фоторезистор, для контроля освещенности, чтобы, например, не включать звуковую сигнализацию ночью. Но в данной версии данная функция программно не используется.
Без проблем можно добавить индикатор для вывода на него заголовков писем или что-либо еще. Но это все на будущее.
Наконец видео, демонстрирующее работу информатора.
Корпус помогли разработать и напечатать друзья из команды 3D-LIFE, за что им огромное спасибо! Теперь устройство приобрело законченный вид.
Спасибо автору интеграции Arduino IDE и ESP8266 за огромную работу!
Архив проекта со схемой, печатной платой в SL4 и исходником
Подробности ниже.
Устройство периодически устанавливает TLS соединение с почтовым сервером и запрашивает количество писем. При первом обращении количество писем запоминается в памяти. Далее при увеличении количества писем в ящике принимается решение о приходе нового письма, включается световая и звуковая сигнализация. Квитирование события происходит по нажатию кнопки или при удалении письма из почтового ящика. Звуковая сигнализация длится около 15 секунд, а световая до квитирования события пользователем. Устройство выполнено в виде светильника и работает, в том числе, как обычный светильник. При нажатии на кнопку происходит плавное включение света. При нажатии и удержании кнопки происходит плавная смена спектра свечения. Кратковременное нажатие на кнопку при включенном освещении приводит к плавному зату��анию свечения. Установить цвет свечения можно также посредством UDP соединения со смартфона или компьютера с соответствующим программным обеспечением.
Настройка параметров Wi-Fi соединения, логина и пароля к почтовому ящику и прочее производится через web-страничку устройства. Поддерживается несколько почтовых серверов.
В настоящее время известные почтовые серверы работают через защищенные соединения. Прежде чем работать с сервером командами протокола POP3 необходимо пройти авторизацию. Тут нам и нужен TLS протокол. Самое сложное для меня было установить TLS соединение с почтовым сервером. Вместе с Arduino IDE был пример обращения к web-страничке посредством SSL-соединения. Проверил – работает! Теперь мне только осталось понять что такое «отпечаток» (fingerprint), который присутствует в коде примера SSL. Для web-страниц все понятно, т.к. в свойствах соединения в браузере этот отпечаток присутствует. Но мне надо создать соединение с потовым сервером. Начал исследовать вопрос. Нашел классный инструмент OpenSSL. Комплект программ позволяет делать много интересного. Это по сути Telnet с установлением SSL соединения. Попробовал зайти на почтовый сервер и, о чудо, установилось TLS-соединение с почтовым сервером! Дальше я уже мог работать обычными командами протоколов POP3 и IMAP. Осталось извлечь из сертификата нужный мне отпечаток. Это делается посредством команды:
openssl s_client -connect pop3.mail.ru:995
После этого устанавливается защищенное соединение и внизу видно приглашение почтового сервера. Дальше работаем также как в Telnet. USER, PASS, STAT. Также можно использовать протокол IMAP. Кому что больше нравится. Необходимо лишь изменить адрес и порт почтового сервера.
Теперь надо получить сертификат и извлечь из него отпечаток, который нам необходим для библиотеки SSL.
Может быть есть способ проще, я подробно не разбирался с ключами комплекта OpenSSL, поэтому расскажу как делал сам. Итак, выполняем строчку:
openssl s_client -connect pop3.mail.ru:995 >crt
После этого выходим из программы и в файле crt в текущем каталоге будет хранится нужный нам сертификат. Что-то вроде этого
Пример сертификата
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIE5jCCA86gAwIBAgIQEuH8d4WVsue+Ohe/WiSqgDANBgkqhkiG9w0BAQUFADBE
MQswCQYDVQQGEwJVUzEWMBQGA1UEChMNR2VvVHJ1c3QgSW5jLjEdMBsGA1UEAxMU
R2VvVHJ1c3QgU1NMIENBIC0gRzIwHhcNMTUwODI3MDAwMDAwWhcNMTYwODI2MjM1
OTU5WjByMQswCQYDVQQGEwJSVTEbMBkGA1UECBQSUlVTU0lBTiBGRURFUkFUSU9O
w/s63J8N2ihPDA==
-----END CERTIFICATE-----
MIIE5jCCA86gAwIBAgIQEuH8d4WVsue+Ohe/WiSqgDANBgkqhkiG9w0BAQUFADBE
MQswCQYDVQQGEwJVUzEWMBQGA1UEChMNR2VvVHJ1c3QgSW5jLjEdMBsGA1UEAxMU
R2VvVHJ1c3QgU1NMIENBIC0gRzIwHhcNMTUwODI3MDAwMDAwWhcNMTYwODI2MjM1
OTU5WjByMQswCQYDVQQGEwJSVTEbMBkGA1UECBQSUlVTU0lBTiBGRURFUkFUSU9O
w/s63J8N2ihPDA==
-----END CERTIFICATE-----
Копируем все что между --BEGIN CERTIFICATE-- и --END CERTIFICATE--, включая сами эти надписи, в отдельный файл. Назовем его mail.key. А теперь получим долгожданный отпечаток командой:
openssl x509 -in mail.key -fingerprint -sha1 -noout -text >keyprint
Теперь в файле keyprint будет в первой строчке хранится наш отпечаток. Для сервера pop3.mail.ru это будет
SHA1 Fingerprint=E0:10:11:B5:E6:C9:1B:7B:90:88:F8:A6:AE:6E:21:97:69:30:7A:04
Собственно это и было самой сложной задачей в разработке устройства. Надо было дойти до всех этих нюансов, но когда получилось, то был очень рад!
Для других почтовых серверов все точно также. Надо указать имя сервера и порт для соответствующего протокола POP3 или IMAP. Ни разу не приходилось работать с защищенными соединениями, поэтому, повторюсь, может быть есть способ проще.
Все исходн��е данные получены, теперь быстренько пишем программу для ESP8266 и, удивляемся, что все работает! Программа выделяет из почтового адреса имя сервера и подставляет в функцию SSL соответствующий серверу отпечаток сертификата.
Тем самым получаем возможность работы с почтовыми ящиками на многих серверах.
Отдельно приведу процедуру обращения к почтовому серверу с установлением TLS соединения.
Процедура обращения
const char *ssid = «yourSSID»;
const char *password = «yourPassword»;
const char* host = «pop3.mail.ru»;
const char* mailuser = «mymail mail.ru»;
const char* mailpass = «mypassword»;
const int httpsPort = 995;
const char* fingerprint = «E0 10 11 B5 E6 C9 1B 7B 90 88 F8 A6 AE 6E 21 97 69 30 7A 04»; // Отпечаток SHA1 Сертификата pop3.mail.ru:995
// Процедура запроса наличия новых писем в ящ��ке mail.ru
void CheckMail(void)
{
String line;
if (!client.connect(host, httpsPort))
{
Serial.println(«MAIL#ERR»);
client.flush();
return;
}
if (!client.verify(fingerprint, host)) // Ошибка сертификата
{
Serial.println(«MAIL#Error certificate»);
client.flush();
return;
}
line = client.readStringUntil('\n');
client.print(String(«USER „)+mailuser+String(“\r\n»));
line = client.readStringUntil('\n');
client.print(String(«PASS „)+mailpass+String(“\r\n»));
line = client.readStringUntil('\n');
if (line==String("+OK Welcome!\r"))
{
client.print(String(«STAT\r\n»));
line = client.readString();
Serial.println(line);
client.print(String(«QUIT\r\n»));
line = client.readStringUntil('\n');
}
else { Serial.println(«MAIL#ERA»); }
client.flush();
client.stop();
}
// **** Процедура запроса наличия новых писем в ящике mail.ru
const char *password = «yourPassword»;
const char* host = «pop3.mail.ru»;
const char* mailuser = «mymail mail.ru»;
const char* mailpass = «mypassword»;
const int httpsPort = 995;
const char* fingerprint = «E0 10 11 B5 E6 C9 1B 7B 90 88 F8 A6 AE 6E 21 97 69 30 7A 04»; // Отпечаток SHA1 Сертификата pop3.mail.ru:995
// Процедура запроса наличия новых писем в ящ��ке mail.ru
void CheckMail(void)
{
String line;
if (!client.connect(host, httpsPort))
{
Serial.println(«MAIL#ERR»);
client.flush();
return;
}
if (!client.verify(fingerprint, host)) // Ошибка сертификата
{
Serial.println(«MAIL#Error certificate»);
client.flush();
return;
}
line = client.readStringUntil('\n');
client.print(String(«USER „)+mailuser+String(“\r\n»));
line = client.readStringUntil('\n');
client.print(String(«PASS „)+mailpass+String(“\r\n»));
line = client.readStringUntil('\n');
if (line==String("+OK Welcome!\r"))
{
client.print(String(«STAT\r\n»));
line = client.readString();
Serial.println(line);
client.print(String(«QUIT\r\n»));
line = client.readStringUntil('\n');
}
else { Serial.println(«MAIL#ERA»); }
client.flush();
client.stop();
}
// **** Процедура запроса наличия новых писем в ящике mail.ru
Описание аппаратной части
Принципиальная схема простая. Применил модуль ESP-12, «умные» светодиоды WS2812b.
Устройство питается от USB, а также и от встроенного аккумулятора на 650 мА*ч, которого хватает на 2 часа работы в режиме информирования — «Вам письмо!». Зарядное устройство для аккумулятора на микросхеме TP4056.
Отдельно выведен разъем для внутрисхемного программирования ESP-12.
Описание программной части
Разработка программы велась в среде Arduino 1.6.4 с установленным SDK для ESP8266. Основные функции брались из примеров. Модуль ESP8266 сконфигурирован для смешанного режима работы: точка доступа и клиент. При первом включении надо настроить параметры Wi-Fi соединения (логин, пароль), почтовый ящик, и пароль к почтовому ящику. Для этого необходимо подключиться через Wi-Fi соединение к точке доступа «MailNotifier» пароль: qwertyqwerty. Откроется страничка, на которой необходимо ввести данные и перезапустить модуль. Данные записываются в энергонезависимую память модуля. При включении питания настройки считываются и начинается процесс установления связи нашего информатора с точкой доступа в Интернет. Процесс сопровождается миганием синего цвета светодиода. При успешном подключении светодиод загорается желтым цветом и гаснет. С этого момента информатор периодически опрашивает почтовый сервер и, в случае поступления нового письма, информировать световым и звуковым сигналом. Если попытка установить соединение с точкой доступа не удалась, то светодиод начинает моргать красным цветом.
Усовершенствования
В программу добавлен NTP сервер из примеров, по нему можно получать системное время. Были мысли добавить будильники, но передумал, т.к. нет надобности.
Также к устройству можно подключаться по UDP и передавать поток данных для индивидуального включения каждого светодиода. Например, через соответствующий plugin из Winamp чтобы визуализировать музыку. И многое другое.
Также задействовал фоторезистор, для контроля освещенности, чтобы, например, не включать звуковую сигнализацию ночью. Но в данной версии данная функция программно не используется.
Без проблем можно добавить индикатор для вывода на него заголовков писем или что-либо еще. Но это все на будущее.
Наконец видео, демонстрирующее работу информатора.
Корпус помогли разработать и напечатать друзья из команды 3D-LIFE, за что им огромное спасибо! Теперь устройство приобрело законченный вид.
Спасибо автору интеграции Arduino IDE и ESP8266 за огромную работу!
Архив проекта со схемой, печатной платой в SL4 и исходником
