Frontend Web Serial API: Brauzerda ketma-ket qurilmalar bilan aloqa qilish bo'yicha to'liq qo'llanma

Web Serial API veb-ilovalar uchun hayajonli yangi imkoniyatlar ochadi. U brauzerda ishlayotgan frontend kodingizga foydalanuvchi kompyuteriga ulangan ketma-ket qurilmalar bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilish imkonini beradi. Bu ilgari faqat mahalliy ilovalar uchun mavjud bo'lgan, ammo endi siz mikrokontrollerlar, 3D printerlar, sensorlar va eski uskunalar bilan to'g'ridan-to'g'ri veb-brauzeringizdan o'zaro aloqada bo'lishingiz mumkin. Veb-asosidagi boshqaruv panelidan Arduino-ni boshqarishni, real vaqtda sensor ma'lumotlarini kuzatishni yoki zamonaviy veb-interfeys orqali eski ketma-ket printer bilan ishlashni tasavvur qiling. Ushbu qo'llanma Web Serial API'ni chuqur o'rganadi, uning xususiyatlarini tadqiq qiladi va sizga boshlash uchun amaliy misollar taqdim etadi.

Web Serial API nima?

Web Serial API — bu veb-ilovalarga ketma-ket qurilmalar bilan aloqa qilish usulini taqdim etadigan veb-standart. Ketma-ket aloqa — bu ketma-ket port yordamida qurilmalar o'rtasida ma'lumotlar almashishning keng tarqalgan usuli. Bu ayniqsa o'rnatilgan tizimlar, sanoat uskunalari va eski apparat ta'minoti bilan bog'liq holatlarda keng qo'llaniladi. API veb va jismoniy dunyo o'rtasidagi bo'shliqni to'ldirib, veb-ilovalarga brauzer kengaytmalari yoki mahalliy ilovalarsiz ushbu qurilmalar bilan o'zaro aloqada bo'lish imkonini beradi.

Asosiy afzalliklari:

• Qurilma bilan to'g'ridan-to'g'ri o'zaro ta'sir: Asosiy ketma-ket aloqa uchun vositachi ilovalar yoki drayverlarga bo'lgan ehtiyojni yo'qotadi.
• Platformalararo muvofiqlik: Web Serial API'dan foydalanadigan veb-ilovalar mos brauzerga ega har qanday operatsion tizimda ishlashi mumkin.
• Kengaytirilgan xavfsizlik: API xavfsizlikni hisobga olgan holda ishlab chiqilgan bo'lib, ketma-ket portlarga kirish uchun foydalanuvchidan aniq ruxsat talab qiladi.
• Soddalashtirilgan ishlab chiqish: Ketma-ket aloqa uchun standartlashtirilgan interfeysni taqdim etadi, bu esa ishlab chiqish jarayonini soddalashtiradi.

Brauzer tomonidan qo'llab-quvvatlanishi

2024 yil oxiriga kelib, Web Serial API Google Chrome, Microsoft Edge va Opera kabi Chromium asosidagi brauzerlar tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. Firefox va Safari kabi boshqa brauzerlarda qo'llab-quvvatlash ko'rib chiqilmoqda va ishlab chiqilmoqda. Eng so'nggi brauzer muvofiqligi haqidagi ma'lumotlar uchun Can I use veb-saytini tekshirish tavsiya etiladi.

Xavfsizlik masalalari

Web Serial API xavfsizlik va foydalanuvchi maxfiyligiga ustuvor ahamiyat beradi. Quyida ba'zi asosiy xavfsizlik choralari keltirilgan:

• Foydalanuvchi ruxsati: Brauzer veb-ilovaga ketma-ket portga kirishga ruxsat berishdan oldin foydalanuvchidan ruxsat so'raydi. Foydalanuvchi kirishni ruxsat berish yoki rad etish imkoniyatiga ega.
• Faqat xavfsiz kontekstlar: API faqat xavfsiz kontekstlarda (HTTPS) mavjud. Bu "man-in-the-middle" hujumlarining oldini olishga yordam beradi va ma'lumotlar yaxlitligini ta'minlaydi.
• Cheklangan kirish: API ketma-ket portga boshqariladigan kirishni ta'minlaydi, bu esa zararli harakatlar potentsialini cheklaydi.

Boshlash: Arduino bilan amaliy misol

Keling, Web Serial API yordamida Arduino platasi bilan aloqa qilishning oddiy misolini ko'rib chiqamiz. Ushbu misol veb-brauzerdan Arduino'ga ma'lumot yuborish va undan ma'lumot qabul qilishni namoyish etadi.

Zaruriy shartlar:

• Arduino platasi (masalan, Arduino Uno, Nano yoki Mega).
• Kompyuteringizda o'rnatilgan Arduino IDE.
• Arduino'ni kompyuteringizga ulash uchun USB kabel.
• Web Serial API'ni qo'llab-quvvatlaydigan brauzer (Chrome, Edge, Opera).

1-qadam: Arduino kodi

Birinchi navbatda, Arduino IDE yordamida quyidagi kodni Arduino platangizga yuklang:

            void setup() {
 Serial.begin(9600);
}

void loop() {
 if (Serial.available() > 0) {
 String data = Serial.readStringUntil('\n');
 data.trim();
 Serial.print("Received: ");
 Serial.println(data);
 delay(100);
 }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu kod ketma-ket aloqani 9600 bod tezligida ishga tushiradi. `loop()` funksiyasida u ketma-ket portda ma'lumotlar mavjudligini tekshiradi. Agar ma'lumotlar mavjud bo'lsa, u yangi qator belgisi olinguniga qadar ma'lumotlarni o'qiydi, boshidagi yoki oxiridagi bo'shliqlarni olib tashlaydi va keyin qabul qilingan ma'lumotlarni "Received: " prefiksi bilan ketma-ket portga qaytarib yuboradi.

2-qadam: HTML tuzilmasi

Quyidagi tuzilishga ega HTML fayl yarating (masalan, `index.html`):

            <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
 <title>Web Serial API Example</title>
</head>
<body>
 <h1>Web Serial API Example</h1>
 <button id="connectButton">Connect to Serial Port</button>
 <textarea id="receivedData" rows="10" cols="50" readonly></textarea><br>
 <input type="text" id="dataToSend">
 <button id="sendButton">Send Data</button>
 <script src="script.js"></script>
</body>
</html>

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu HTML fayl ketma-ket portga ulanish tugmasi, qabul qilingan ma'lumotlarni ko'rsatish uchun matn maydoni, yuboriladigan ma'lumotlarni kiritish uchun kiritish maydoni va ma'lumotlarni yuborish tugmasini o'z ichiga oladi. U, shuningdek, Web Serial API kodini o'z ichiga oladigan JavaScript fayliga (`script.js`) havola qiladi.

3-qadam: JavaScript kodi (script.js)

Quyidagi kod bilan `script.js` nomli JavaScript faylini yarating:

            const connectButton = document.getElementById('connectButton');
const receivedDataTextarea = document.getElementById('receivedData');
const dataToSendInput = document.getElementById('dataToSend');
const sendButton = document.getElementById('sendButton');

let port;
let reader;
let writer;

connectButton.addEventListener('click', async () => {
 try {
 port = await navigator.serial.requestPort();
 await port.open({ baudRate: 9600 });

 connectButton.disabled = true;
 sendButton.disabled = false;

 reader = port.readable.getReader();
 writer = port.writable.getWriter();

 // Listen to data coming from the serial device.
 while (true) {
 const { value, done } = await reader.read();
 if (done) {
 // Allow the serial port to be closed later.
 reader.releaseLock();
 break;
 }
 // value is a Uint8Array.
 receivedDataTextarea.value += new TextDecoder().decode(value);
 }
 } catch (error) {
 console.error('Serial port error:', error);
 }
});

sendButton.addEventListener('click', async () => {
 const data = dataToSendInput.value + '\n';
 const encoder = new TextEncoder();
 await writer.write(encoder.encode(data));
 dataToSendInput.value = '';
});

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu JavaScript kodi ketma-ket portga ulanish, ma'lumotlarni qabul qilish va yuborishni boshqaradi. Keling, kodni tahlil qilaylik:

• Elementlarni olish: U ID'laridan foydalanib HTML elementlariga havolalarni oladi.
• `connectButton` tugmasini bosish hodisasi: "Connect to Serial Port" tugmasi bosilganda quyidagilar sodir bo'ladi:
  • Foydalanuvchidan ketma-ket portni tanlashni so'rash uchun `navigator.serial.requestPort()` funksiyasini chaqiradi.
  • Tanlangan portni 9600 bod tezligida ochadi.
  • Ulanish tugmasini o'chiradi va yuborish tugmasini yoqadi.
  • Portning o'qiladigan va yoziladigan oqimlari uchun o'quvchi va yozuvchini oladi.
  • Ketma-ket portdan ma'lumotlarni doimiy o'qish uchun tsiklga kiradi.
  • Qabul qilingan ma'lumotlarni (`Uint8Array`) `TextDecoder` yordamida dekodlaydi va uni `receivedDataTextarea` ga qo'shadi.
• `sendButton` tugmasini bosish hodisasi: "Send Data" tugmasi bosilganda quyidagilar sodir bo'ladi:
  • Ma'lumotlarni `dataToSendInput` kiritish maydonidan oladi.
  • Ma'lumotlarga yangi qator belgisini (`\n`) qo'shadi. Bu muhim, chunki Arduino kodi yangi qator belgisi qabul qilinmaguncha ma'lumotlarni o'qiydi.
  • Ma'lumotlarni `Uint8Array` ga o'tkazish uchun `TextEncoder` yordamida kodlaydi.
  • Kodlangan ma'lumotlarni `writer.write()` yordamida ketma-ket portga yozadi.
  • `dataToSendInput` kiritish maydonini tozalaydi.

4-qadam: Misolni ishga tushirish

`index.html` faylini brauzeringizda oching. Faylda belgilangan HTML elementlarini ko'rishingiz kerak.

1. "Connect to Serial Port" tugmasini bosing. Brauzeringiz sizdan ketma-ket portni tanlashni so'raydi. Arduino platangiz bilan bog'liq portni tanlang.
2. Ulangandan so'ng, "Connect to Serial Port" tugmasi o'chiriladi va "Send Data" tugmasi yoqiladi.
3. Kiritish maydoniga matn kiriting va "Send Data" tugmasini bosing.
4. Matn maydonida "Received: [sizning matningiz]" yozuvini ko'rishingiz kerak. Bu ma'lumotlarning brauzerdan Arduino'ga muvaffaqiyatli yuborilganini va keyin Arduino'dan brauzerga qaytarilganini bildiradi.

Murakkab foydalanish va mulohazalar

Bod tezligi

Bod tezligi — bu ma'lumotlarning ketma-ket port orqali uzatilish tezligi. Veb-ilovangizda sozlangan bod tezligi ketma-ket qurilmangizda (masalan, Arduino kodida) sozlangan bod tezligiga mos kelishi juda muhim. Umumiy bod tezliklari 9600, 115200 va boshqalarni o'z ichiga oladi. Mos kelmaydigan bod tezliklari buzilgan yoki o'qib bo'lmaydigan ma'lumotlarga olib keladi.

Ma'lumotlarni kodlash

Ketma-ket port orqali uzatiladigan ma'lumotlar odatda baytlar ketma-ketligi sifatida ifodalanadi. Web Serial API ushbu baytlarni ifodalash uchun `Uint8Array` dan foydalanadi. Siz uzatayotgan ma'lumotlar turiga qarab, ma'lumotlarni tegishli kodlash sxemalari (masalan, UTF-8, ASCII) yordamida kodlashingiz va dekodlashingiz kerak bo'lishi mumkin.

Xatolarni qayta ishlash

Ulanish xatolari, ma'lumotlarni uzatishdagi xatolar va qurilmaning uzilishi kabi potentsial muammolarni hal qilish uchun veb-ilovangizda to'g'ri xatolarni qayta ishlashni amalga oshirish muhim. Istisnolarni ushlash va foydalanuvchiga informatsion xato xabarlarini taqdim etish uchun `try...catch` bloklaridan foydalaning.

Oqimni boshqarish

Oqimni boshqarish mexanizmlari (masalan, apparat oqimini boshqarish, dasturiy oqimni boshqarish) yuboruvchi ma'lumotlarni qabul qiluvchi qayta ishlashi mumkin bo'lganidan tezroq uzatayotganda ma'lumotlar yo'qolishining oldini olish uchun ishlatilishi mumkin. Web Serial API apparat oqimini boshqarishni (CTS/RTS) qo'llab-quvvatlaydi. Oqimni boshqarish zarurligini aniqlash uchun ketma-ket qurilmangizning o'ziga xos talablarini tekshiring.

Portni yopish

Foydalanishni tugatganingizdan so'ng ketma-ket portni to'g'ri yopish muhim. Bu portni bo'shatadi va boshqa ilovalar yoki qurilmalarning undan foydalanishiga imkon beradi. Siz portni `port.close()` usuli yordamida yopishingiz mumkin.

            if (port) {
 await reader.cancel();
 await reader.releaseLock();
 await writer.close();
 await port.close();
}

            

              
                Copy
              
            
          

Web Serial API va Bluetooth

Web Serial API o'zi to'g'ridan-to'g'ri Bluetooth ulanishlarini boshqarmasa-da, uni Bluetooth ketma-ket adapterlari bilan birgalikda ishlatish mumkin. Ushbu adapterlar ko'prik vazifasini bajarib, Bluetooth aloqasini ketma-ket aloqaga aylantiradi, keyin esa Web Serial API uni boshqarishi mumkin. Bu veb-brauzeringizdan Bluetooth-ni qo'llab-quvvatlaydigan qurilmalar bilan o'zaro aloqada bo'lish imkoniyatlarini ochadi.

Haqiqiy hayotdagi qo'llanilishi

Web Serial API turli sohalar va yo'nalishlarda keng ko'lamli potentsial qo'llanilishga ega:

• Sanoat avtomatizatsiyasi: Sanoat uskunalari va mexanizmlarini veb-asosidagi interfeysdan boshqarish va kuzatish. Masalan, Germaniyadagi zavod ishchisi veb-ilova yordamida mashinaning harorati va bosimini real vaqtda kuzatishi mumkin.
• Robototexnika: Robotlar va robot tizimlari bilan o'zaro aloqada bo'lish, masofadan boshqarish va ma'lumotlarni olish imkonini beradi. Kanadadagi boshqaruv panelidan Yaponiyadagi robot qo'lini boshqarishni tasavvur qiling.
• 3D bosib chiqarish: 3D printerlarni boshqarish va kuzatish, foydalanuvchilarga dizaynlarni yuklash, bosib chiqarish jarayonini kuzatish va sozlamalarni veb-brauzerdan o'zgartirish imkonini beradi. Italiyadagi foydalanuvchi o'z ofisidan uyidagi 3D printerda bosib chiqarish ishini boshlashi mumkin.
• IoT qurilmalari: Sensorlar, aktuatorlar va uy avtomatizatsiya tizimlari kabi IoT qurilmalariga ulanish va ular bilan o'zaro aloqada bo'lish. Masalan, Braziliyadagi fermer veb-ilova yordamida tuproq namligi darajasini kuzatishi va sug'orish tizimlarini masofadan boshqarishi mumkin.
• Ta'lim vositalari: Jismoniy apparat ta'minotini o'z ichiga olgan interaktiv ta'lim vositalari va tajribalar yaratish, o'rganishni yanada qiziqarli va amaliy qilish. Fizika darsidagi o'quvchilar API yordamida mayatnikka ulangan sensordan ma'lumot to'plashlari mumkin.
• Foydalanish imkoniyati: Nogironligi bo'lgan foydalanuvchilar uchun to'g'ridan-to'g'ri ishlashi qiyin bo'lgan qurilmalar uchun alternativ interfeyslarni taqdim etish. Harakatlanishi cheklangan kishi boshni kuzatish tizimi yordamida veb-asosidagi interfeys orqali aqlli uy qurilmasini boshqarishi mumkin.

Web Serial API'ga alternativlar

Web Serial API brauzerdan to'g'ridan-to'g'ri ketma-ket qurilmalar bilan aloqa qilishning qulay usulini taqdim etsa-da, sizning o'ziga xos talablaringizga qarab mos kelishi mumkin bo'lgan alternativ yondashuvlar mavjud:

• WebUSB API: WebUSB API veb-ilovalarga USB qurilmalari bilan aloqa qilish imkonini beradi. U Web Serial API'ga qaraganda ko'proq moslashuvchanlik va nazoratni taklif qilsa-da, u murakkabroq amalga oshirishni talab qiladi va oddiy ketma-ket aloqa vazifalari uchun mos kelmasligi mumkin.
• Ketma-ket kutubxonalar bilan mahalliy ilovalar: An'anaviy ish stoli ilovalari ketma-ket qurilmalar bilan ishlash uchun ketma-ket aloqa kutubxonalaridan (masalan, libserialport, pySerial) foydalanishi mumkin. Ushbu yondashuv eng ko'p nazorat va moslashuvchanlikni taklif qiladi, ammo foydalanuvchilardan kompyuterlariga mahalliy ilovani o'rnatishni talab qiladi.
• Brauzer kengaytmalari: Brauzer kengaytmalari ketma-ket portlarga va boshqa apparat resurslariga kirishni ta'minlashi mumkin. Biroq, kengaytmalar foydalanuvchilardan ularni alohida o'rnatishni talab qiladi va ular xavfsizlik bilan bog'liq xavotirlarni keltirib chiqarishi mumkin.
• Node.js va Serialport: Backend'da Node.js'dan foydalanish qurilmalarni boshqarish va frontendingiz uchun xavfsiz API yaratish uchun juda ishonchli yechimni taqdim etadi. Bu ko'p hollarda to'g'ridan-to'g'ri brauzer orqali kirishdan ko'ra ko'proq nazorat va xavfsizlikni ta'minlaydi.

Umumiy muammolarni bartaraf etish

Web Serial API bilan ishlashda duch kelishingiz mumkin bo'lgan ba'zi umumiy muammolar va ularni bartaraf etish usullari:

• Ketma-ket portga ulanib bo'lmayapti:
  • Ketma-ket portning boshqa ilova tomonidan ochilmaganligiga ishonch hosil qiling.
  • Brauzer so'rovida to'g'ri ketma-ket port tanlanganligini tekshiring.
  • Veb-ilovangizda sozlangan bod tezligi ketma-ket qurilmaning bod tezligiga mos kelishini tekshiring.
  • Foydalanuvchi veb-ilovaga ketma-ket portga kirish uchun ruxsat berganligiga ishonch hosil qiling.
• Buzilgan yoki o'qib bo'lmaydigan ma'lumotlar:
  • Bod tezliklari to'g'ri mos kelishini tekshiring.
  • Ma'lumotlarni kodlash sxemasini tekshiring (masalan, UTF-8, ASCII).
  • Ma'lumotlar ketma-ket qurilma tomonidan to'g'ri uzatilayotganligi va qabul qilinayotganligiga ishonch hosil qiling.
• Ma'lumotlar yo'qolishi:
  • Ma'lumotlar yo'qolishining oldini olish uchun oqimni boshqarish mexanizmlaridan foydalanishni ko'rib chiqing.
  • Ma'lumotlarni qabul qilish uchun bufer hajmini oshiring.
  • Kechikishlarni oldini olish uchun ma'lumotlarni qayta ishlash mantig'ini optimallashtiring.
• Brauzer muvofiqligi muammolari:
  • Can I use yordamida Web Serial API'ning brauzer muvofiqligini tekshiring.
  • API'dan foydalanishdan oldin uning brauzer tomonidan qo'llab-quvvatlanishiga ishonch hosil qilish uchun funksiyalarni aniqlashdan foydalaning.

Web Serial API'ning kelajagi

Web Serial API veb va jismoniy dunyo o'rtasidagi bo'shliqni bartaraf etish yo'lidagi muhim qadamdir. Brauzer tomonidan qo'llab-quvvatlash o'sishda davom etar ekan va API rivojlanar ekan, biz veb-ilovalarda ketma-ket aloqa kuchidan foydalanadigan yanada innovatsion ilovalar paydo bo'lishini kutishimiz mumkin. Ushbu texnologiya IoT, sanoat avtomatizatsiyasi, robototexnika, ta'lim va boshqa ko'plab sohalarda yangi imkoniyatlar eshigini ochmoqda.

Xulosa

Web Serial API veb-dasturchilarga ketma-ket qurilmalar bilan to'g'ridan-to'g'ri o'zaro aloqada bo'ladigan ilovalar yaratish imkoniyatini beradi, bu esa veb-asosidagi boshqaruv, monitoring va ma'lumotlarni yig'ish uchun juda ko'p imkoniyatlarni ochadi. Ushbu qo'llanma API haqida to'liq ma'lumot, jumladan uning xususiyatlari, xavfsizlik masalalari, amaliy misollar va muammolarni bartaraf etish bo'yicha maslahatlarni taqdim etadi. Web Serial API'ni tushunib va undan foydalanib, siz jismoniy dunyo bilan uzluksiz integratsiyalashgan innovatsion va qiziqarli veb-ilovalarni yaratishingiz mumkin.