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ESP32 WEB SERVER
2025.08.09



今回はマイコンボードESP32を使って小型WEBサーバを作ってみました。 画像を取扱う都合上、PSRAMを実装しているESP32-S2を使用しています。 コンテンツはmicroSDカードに保存してあります。 右側にあるQWIIC拡張アダプタは関係ありません。

●ファイル構成(検証用)
ファイル構成はApache WEBサーバなどでの一般的な配置にしています。 microSDカードのルートにhtmlディレクトリを作り、 それをWEBサーバのドキュメントルート(www-root)にしています

<www-root>
  ┣<css>
  ┃ ┗ style.css
  ┣<images>
  ┃ ┗ flower.jpg
  ┣ example.html
  ┗ favicon.ico

ESP32 WEBサーバのローカルIPアドレスは、192.168.11.66に設定しています

ここからはHTTPプロトコルに基づいた処理の流れの解説です。

パソコンなどでブラウザを起動して、コンテンツにアクセスします
http://192.168.11.66/example.html

ESP32側で受信したブラウザからのリクエストは下記のようになります
GET /example.html HTTP/1.1
Host: 192.168.11.66
Connection: keep-alive
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/138.0.0.0 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: en-US,en;q=0.9,ja;q=0.8
ブラウザからのリクエスト取得方法は色々ありますが、HTTPプロトコルを把握したい場合は、client.read()が便利です
unsigned char *pt;

pt = inbuf;
while(1) {
	if(client80.available()) {
		*pt = client80.read();
		pt++;
	} else {
		break;
	}
}
*pt = 0x0;

for (pt=inbuf;*pt;pt++) Serial1.write(*pt);
GET に続くファイル名に基づいて、microSDカードからHTMLファイル(example.html)を読込み、 レスポンスヘッダーに続けて出力します。ヘッダーの改行コードは \r\n です。
HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 911
Content-Type: text/html
Accept-Charset: UTF-8

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html><head>
<title>ゆっくりラズパイ活用講座</title>
<meta name="keywords" content="ゆっくりラズパイ活用講座">
<meta name="description" content="ESP32 WEB SERVER">
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<meta http-equiv="Content-Style-Type" content="text/css">
<link href="/css/style.css" rel="stylesheet" type="text/css">
<meta http-equiv="Pragma" content="no-cache">
<meta http-equiv="Cache-Control" content="no-cache">
<link href="/favicon.ico" rel="shortcuticon" type="image/x-icon">
</head>
<body onload="displayImage()">
<div id="imageContainer"></div>
<script>
function displayImage() {
	const img = document.createElement('img');
	img.src = '/images/flower.jpg';
	img.alt = 'FLOWER';
	document.getElementById('imageContainer').appendChild(img);
}
</script>
Hello world
</body>
</html>
ブラウザ側がこのHTMLファイルを初めて読み込んだ際には、サーバに対してファビコンの送信を要求される場合があります。 ファビコン(favicon)とは、ウェブサイトのブラウザタブやブックマークなどに表示される小さなアイコンのことです。
GET /favicon.ico HTTP/1.1
Host: 192.168.11.66
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/138.0.0.0 Safari/537.36
Accept: image/avif,image/webp,image/apng,image/svg+xml,image/*,*/*;q=0.8
Referer: http://192.168.11.66/example_01.html
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: en-US,en;q=0.9,ja;q=0.8

この場合は、レスポンスヘッダーに続けてファビコン画像を出力します
HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 906
Content-Type: image/x-icon

┏━━━━━━━━━━━━━━┓
┃ FAVICON バイナリ・データ ┃
┗━━━━━━━━━━━━━━┛
次に、スタイルシートを要求されます
GET /css/style.css HTTP/1.1
Host: 192.168.11.66
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/138.0.0.0 Safari/537.36
Accept: text/css,*/*;q=0.1
Referer: http://192.168.11.66/example_05.html
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: en-US,en;q=0.9,ja;q=0.8

スタイルシートを出力します
HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 1511
Content-Type: image/css

┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃ スタイルシート テキスト・データ  ┃
┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛
画像を要求されます
GET /images/flower.jpg HTTP/1.1
Host: 192.168.11.66
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/138.0.0.0 Safari/537.36
Accept: image/avif,image/webp,image/apng,image/svg+xml,image/*,*/*;q=0.8
Referer: http://192.168.11.66/example_05.html
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: en-US,en;q=0.9,ja;q=0.8

画像データを出力します
HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 19322
Content-Type: image/jpeg

┏━━━━━━━━━━━━━┓
┃ 画像 バイナリ・データ  ┃
┗━━━━━━━━━━━━━┛
画像などのサイズの大きい素材をブラウザ側に送信するときに、 SDカードから読込んだ画像ファイルを1バイトずつ送信していると時間が掛かります。 そのため、画像情報をメモリ上に読込み、一括送信します
if (file.size()<=OUTPUT_BUF_SIZE) {
  if (file.read(outbuf,file.size())==file.size()) {
    if (client80.write(outbuf, file.size())==file.size()) result = true;
  }
}
ブラウザ側では受信データをもとに画面に表示されていきます



補足:画像取得に関して

HTML内の画像取得部分を見てください。 BODYタグで示される内容が読み込まれた時点で、JavaScriptが呼び出され、サーバ側からの画像ファイル送信を要求しています。
<body onload="displayImage()">
<div id="imageContainer"></div>
<script>
function displayImage() {
	const img = document.createElement('img');
	img.src = '/images/flower.jpg';
	img.alt = 'FLOWER';
	document.getElementById('imageContainer').appendChild(img);
}
</script>
Hello world
</body>
この部分には、下記のような記述も考えられます
<body>
<img src="/images/flower.jpg" width="280" height="280">
Hello world
</body>
このように記述した場合、当方の環境では画像をうまく取得できないこともありました

サーバ側ソースコード
microSDカードモジュールとのSPI接続ピン番号、WIFI接続情報は、動作環境に合わせて変更してください。 また、完成したソースコードではないので、適時修正してください。
#include <WiFi.h>
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>

#define SECRET_SSID       "************"
#define SECRET_PASS       "************"

const uint8_t PRIMARY_DNS[4] = {192,168,11,1};
const uint8_t GATEWAY[4]     = {192,168,11,1};
const uint8_t SUBNETMASK[4]  = {255,255,255,0};
const uint8_t LOCAL_IP[4]    = {192,168,11,66};

#define  SPI_MISO    MISO
#define  SPI_MOSI    MOSI
#define  SPI_SCK     SCK
#define  SPI_SD_CS    A3
SPIClass SDSPI(HSPI);

#define SDSPEED 40000000

#define HTTP_PORT (80)
WiFiServer server80(HTTP_PORT);
WiFiClient client80;

#define TYPE_HTML 0x01
#define TYPE_JPEG 0x02
#define TYPE_GIF  0x04
#define TYPE_PNG  0x08
#define TYPE_CSS  0x10
#define TYPE_ICO  0x20
#define TYPE_JS   0x40

#define INPUT_BUF_SIZE    4096
#define OUTPUT_BUF_SIZE 524288
#define FILE_NAME_SIZE  64
unsigned char inbuf[INPUT_BUF_SIZE];
unsigned char *outbuf;
char filename[FILE_NAME_SIZE];

boolean server_enable;
long elapsed;

void setup()
{
	if (!WiFi.config(LOCAL_IP, GATEWAY, SUBNETMASK, PRIMARY_DNS)) while(1);

	WiFi.mode(WIFI_STA);
	WiFi.begin(SECRET_SSID, SECRET_PASS);

	while (1) {
		if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
			server80.begin();
			SDSPI.begin(SPI_SCK, SPI_MISO, SPI_MOSI, -1);
			pinMode(SPI_SD_CS, OUTPUT);
			while(!SD.begin(SPI_SD_CS, SDSPI,SDSPEED)) delay(100);
			break;
		}
		delay(500);
	}
	server_enable = true;

	outbuf = (unsigned char*)malloc(OUTPUT_BUF_SIZE);
	if (!outbuf) while(1);
}

boolean availableHTTP()
{
	if(!client80) { // Client not exist
		client80 = server80.available();
		if(client80) {
			if (!client80.connected()) return false;
		}
	} else if (!client80.connected()) {
		client80.stop();
		client80 = server80.available();
		if(client80) {
			if (!client80.connected()) return false;
		}
	}
  return client80.available();
}

void notFound(unsigned char ctype)
{
	client80.print("HTTP/1.1 404 Not Found\r\n");
	if (ctype==TYPE_HTML) {
		client80.print("Content-Type: text/html\r\n");
		client80.print("Accept-Charset: UTF-8\r\n");
		client80.print("\r\n");
		client80.print("<!DOCTYPE html PUBLIC \"-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN\">\r\n");
		client80.print("<html><head>\r\n");
		client80.print("<title>404 Not Found</title>\r\n");
		client80.print("<meta http-equiv=\"Content-Type\" content=\"text/html; charset=UTF-8\">\r\n");
		client80.print("</head><body>該当するページはありません</body></html>\r\n");
	} else {
		client80.print("\r\n");
	}
}

int getRequest(char *fname)
{
	unsigned char ch;
	unsigned char *pt;
	int len = 0;

	pt = inbuf;
	while(1) {
		if(client80.available()) {
			*pt = client80.read();
			pt++;
		} else {
			break;
		}
	}
	*pt = 0x0;

	pt = inbuf;
	while (*pt) {
		switch (*pt) {
			case 'G':
				if (memcmp(pt,"GET ",4)==0) {
					pt+=4;
					for (len=0; (*pt!=' ')&&(len<(FILE_NAME_SIZE-1));len++,pt++) *(fname+len) = *pt;
					*(fname+len) = 0x0;
					return len;
				}
				break;
		}
		while ((*pt!=0x0a)&&(*pt!=0x0)) pt++;
	}
	return len;
}

boolean putHTML(char *fname)
{
	char line[64];
	char path[64];
	unsigned char *html_data = 0x0;
	boolean result = false;

	sprintf(path,"/html%s",fname);
	File file = SD.open(path);
	if (file) {
		client80.print("HTTP/1.1 200 OK\r\n");
		sprintf(line,"Content-Length: %d\r\n",file.size());
		client80.print(line);
		client80.print("Content-Type: text/html\r\n");
		client80.print("Accept-Charset: UTF-8\r\n");
		client80.print("\r\n");

		if (file.size()<=OUTPUT_BUF_SIZE) {
			if (file.read(outbuf,file.size())==file.size()) {
				if (client80.write(outbuf, file.size())==file.size()) result = true;
			}
		}
	}
	client80.print("\r\n");

	if (file) file.close();
	return result;
}

boolean putImage(char *fname, unsigned char ctype)
{
	char path[64];
	char line[64];
	unsigned char *img_data = 0x0;
	boolean result = false;

	sprintf(path,"/html%s",fname);
	File file = SD.open(path);
	if (file) {
		client80.print("HTTP/1.1 200 OK\r\n");
		sprintf(line,"Content-Length: %d\r\n",file.size());
		client80.print(line);

		switch (ctype) {
			case TYPE_JPEG:
				client80.print("Content-Type: image/jpeg\r\n\r\n");
				break;
			case TYPE_GIF:
				client80.print("Content-Type: image/gif\r\n\r\n");
				break;
			case TYPE_PNG:
				client80.print("Content-Type: image/png\r\n\r\n");
				break;
			case TYPE_CSS:
				client80.print("Content-Type: text/css\r\n");
				client80.print("Accept-Charset: UTF-8\r\n\r\n");
				break;
			case TYPE_ICO:
				client80.print("Content-Type: image/x-icon\r\n\r\n");
				break;
			case TYPE_JS:
				client80.print("Content-Type: text/javascript\r\n\r\n");
				break;
		}
		if (file.size()<=OUTPUT_BUF_SIZE) {
			if (file.read(outbuf,file.size())==file.size()) {
				if (client80.write(outbuf, file.size())==file.size()) result = true;
			}
		}
	}
	if (file) file.close();
	return result;
}

void loop()
{
	int filesize;
	if (availableHTTP()) {
		filesize = getRequest((char*)&filename);
		if (filesize > 0) {
			char *pt = filename;
			while ((*pt!='.')&&(*pt!=0x0)) pt++;
			if (memcmp(pt,".html",5)==0) {
				if (!putHTML(filename)) notFound(TYPE_HTML);
			} else if (memcmp(pt,".css",4)==0) {
				if (!putImage(filename, TYPE_CSS)) notFound(TYPE_CSS);
			} else if (memcmp(pt,".jpg",4)==0) {
				if (!putImage(filename, TYPE_JPEG)) notFound(TYPE_JPEG);
			} else if (memcmp(pt,".gif",4)==0) {
				if (!putImage(filename, TYPE_GIF)) notFound(TYPE_GIF);
			} else if (memcmp(pt,".png",4)==0) {
				if (!putImage(filename, TYPE_PNG)) notFound(TYPE_PNG);
			} else if (memcmp(pt,".ico",4)==0) {
				if (!putImage(filename, TYPE_ICO)) notFound(TYPE_ICO);
			} else if (memcmp(pt,".js",3)==0) {
				if (!putImage(filename, TYPE_JS )) notFound(TYPE_JS);
			} else {
				notFound(TYPE_HTML);
			}
		}
	}
}

ネット環境により、ブラウザにコンテンツの一部が取り込まれない状況が発生します。 上記はサンプルプログラムで、ブラッシュアップが必要です。 参考程度にみてください。

応用するとこんな学習サイトを作ることも可能です

スクリプトによりサーバ側からJSON形式の教材データをダウンロードして使用しています。 メイン画面をタップすることで答えと解説が表示しています
Raspberry Pi(ラズベリー パイ)は、ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ。イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されている。

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C言語は第二の母国語: 独学学生時代から企業内IT職人時代に培った、独立のための技術とノウハウ 平田豊著
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