20230507高科大

主題：HaloCode與物聯網入門

時間：112年5月6、7日(六、日)13:00-17:30

地點：建工校區 資訊大樓8樓 809教室

本教材網址：http://gg.gg/0507nkust  

一、認識microBlock

• 利用積木方式來寫 ESP32 MicroPython 程式

• microblock.app 官網：https://microblock.app/    (是泰國網站)

• 台灣推廣網站：

  • • ESP Gyro擴充板：https://sites.google.com/view/esp-gyro/mblock

    • 客制化的 ESP32 中文版：https://reurl.cc/ZAyVEl   (取自ESP Gyro擴充板官網)，目前的最新版本為 microBlock.IDE.V2.2.0_Gyro_V1.8 (另一個下載網址：https://educase.kh.edu.tw/navigate/a/#/s/326313A3AEE640A8A8A2A9C575571FE56BL )

    • 為 windows 的離線版本，解壓後(儘可能放至根目錄下(C:或D:)，路徑不要太長) 

    • 打啟 microBlock IDE.exe 會出現如下的操作介面

  • Halocode使用的USB晶片為CH340晶片，最後要安裝此的驅動程式 (下載:https://educase.kh.edu.tw/navigate/a/#/s/DD4DC31A1D644C08ABA3F695BC1F63506BL ) 

  • 使用前的準備工作

    • 第一件事是【更新ESP32的韌體】

• 先玩玩Python的基本語法

  • • Halocode安裝完韌體後，就完成python環境建置 

  • 終端機模式為一個口令一個動作的互動環境(Shell)

  • 也可切換到程式碼模式

    • 01.Python 語法 (1) - 變數、判斷式、邏輯、迴圈.ipynb 

  • 單行註解

    • • • 使用#字號 

        • 如 #print("hello")

  • 多行註解

    • • • 使用一組 三個雙引號包起來

          • """

          • aaa

          • bbb

          • ccc

          • """

  • 斷行處理

    • • • \n 斷行

          • print("hello\nworld")

  • 輸入

    • • • score = input("請輸入你的成績：")

        • score = int(score)

        • if score >= 60:

        •    print("及格")

        • else:

        •    print('不及格')

• 我的第一個程式 ：讓外接LED燈一亮一滅 

  • 先認識Halocode各元件(或感應器)所使用的腳位

• 外接一顆LED燈，如下圖 

  • 所使用的腳位為GPIO32

• 取得按鍵及各感測點觸摸按鍵值

• 按鍵開關燈

• 認識下拉電阻、上拉電阻

  • 【按鍵模組】有三支腳位就不用使用下拉電阻或上拉電阻

  • 【二支腳的按鍵】就需要使用下拉電阻或上拉電阻

二、ESP-NOW廣播測試 

• ESP-NOW是什麼？https://zhuanlan.zhihu.com/p/344109867

  • ESP-NOW 是由樂鑫開發的另一款無線通訊協定，可以使多個設備在沒有或不使用 Wi-Fi 的情況下進行通信。這種協定類似常見於無線滑鼠中的低功耗 2.4GHz 無線連接——設備在進行通信之前要進行配對。配對之後，設備之間的連接是持續的、點對點的，並且不需要握手協定。它是一種短資料傳輸、不需連線的快速通信技術，可以讓低功耗控制器直接控制所有智慧設備而無需連接路由器，適用于智慧燈、遙控控制、感測器資料回傳等場景。

• ESP-NOW 通信方

  • 一對多

  • 多對一 (可只針對某一個設備，需要知道mac)

  • 多對多

• 發送端程式

• 利用觸摸觸控板1(GPIO15)來廣播on的訊號出去

  • 利用觸摸觸控板2(GPIO33)來廣播off的訊號出去

  • 傳送出去的數據也可以是中文

• 接收端程式

• 外接LED燈接在3 (GPIO32)

• 接到on的訊息就開燈

  • 接到off的訊息就關燈

• 把發送端和接收端的程式寫在一起

  • 自己當發送端也可以當接收端，但自己不會接收到自己傳的東西

三、藍牙連線 

• 請先在手機安裝V7RC的APP

  • 此APP支援IPhone手機及Android手機

  • 這APP很適合各式自走車的操控

  • 傳輸原理，連接後一直傳輸訊息出去，如下：

• 利用V7RC的APP來控制開關燈

  • 只用到一個CH就好了

  • 下載：https://drive.google.com/file/d/1XXotBnlRPNbnj3YQGrs8Rwb4uTw_-3kk/view?usp=share_link 

• V7RC APP的使用

四、基本WIFI使用 

• 連上網路

  • STATION模式(去連別人的AP)

    • IP位址：隨著所連AP不同而有不同，可連上Internet

• • SoftAP模式(自己擔任AP，供別人連線，但無法連上internet)

    • IP位址：192.168.4.1

• 使用UDP伺服器 

  • 認識UDP伺服器

    • UDP伺服器是一種基於使用者資料包通訊協定（UDP）的伺服器，它用於接收和處理UDP資料包。UDP是一種不需連線的協定，它不提供資料包的確認和重傳機制，因此UDP伺服器通常用於即時應用程式，如音訊和視頻流傳輸。

    • UDP伺服器通常使用通訊端程式設計來實現。伺服器創建一個UDP通訊端並綁定到一個本地IP位址和埠號上，以便能夠接收傳入的UDP資料包。一旦資料包被接收，伺服器就可以解析資料包中的資料，並執行相應的操作。

    • 與TCP伺服器不同，UDP伺服器不維護用戶端連接狀態。每個UDP資料包都是獨立的，可以由任何發送方發送，並且可以由任何接收方接收。因此，UDP伺服器需要在處理每個資料包時進行身份驗證和授權，以確保只有受信任的發送方可以向伺服器發送資料包。

    • 需要注意的是，由於UDP是不需連線的協議，因此UDP伺服器可能會遇到資料包丟失或重複的情況。因此，開發人員需要實現相應的錯誤處理和恢復機制，以確保伺服器能夠在意外情況下保持穩定運行。

  • 啟動UDP伺服器

    • 若主板採用自己擔任AP模式(要設定自己的AP名稱及密碼)

    • 若開手機熱點供主板連網時，先取得主板IP，再將此IP填入UDP伺服器的IP 

  • 一樣，利用V7RC的APP來控制開關燈，程式如下：https://drive.google.com/file/d/1E6QFaGqFhovW7eVXtT1eIFba6RDk0lRe/view?usp=share_link 

• V7RC APP的使用

• 使用網頁伺服器 

  • 利用網頁的按鍵來開關燈

  • 積木使用最後一個【網頁遙控器】積木

    • https://drive.google.com/file/d/1Uw3S15hioDXgS0WsVhyy2H3R4JjHcE4O/view?usp=share_link 

五、LINE Notify

• 參考資料：

  • • 申請 LINE Notify：notify-bot.line.me/

    • 教學參考：自建 LINE Notify 訊息通知

• 申請 LINE Notify 權杖

  • • 打開 LINE Notify 的網站 ( https://notify-bot.line.me/zh_TW/ )，使用自己的 LINE 帳號登入。

    • 登入後滑鼠移至上方個人帳號，選擇「個人頁面」

• 測試：按按鍵，傳LINE出去，包含文字、圖片

• • • LINE貼圖的ID：https://developers.line.biz/en/docs/messaging-api/sticker-list/  

    • 程式下載:https://drive.google.com/file/d/1Id4sgCcOOa0rqPEw0FAFY1ODNKduSd-s/view?usp=share_link 

六、Google 試算表

• 新增一個Google 試算表

  • 共用先設為：知道連結的人都可以【編輯】

  • 取得ID：

    • • • 試算表網址：https://docs.google.com/spreadsheets/d/1N26_Qj8i2flJrG7ZvVB56nj12FvNkc8RINpbmHNzKu8/edit#gid=0

        • ID就是：1N26_Qj8i2flJrG7ZvVB56nj12FvNkc8RINpbmHNzKu8

      • 取得工作表名稱：下方的工作表名稱 (如sheet1或工作表1)

  • 程式部份：

    • 開啟範例檔

      • 路徑：D:\microBlock.IDE.V2.2.0_Gyro_V1.8\resources\app\extension\GoogleSheet-extension-5\example

    • GAS部署ID不要去更動

    • 修改試算表ID及工作表名稱

    • 每欄用 , 隔開

    • 程式下載：https://drive.google.com/file/d/1Y_l1547a_47XsHVJBhLRXGQ6BKkxcttR/view?usp=share_link 

七、MQTT

• MQTT介紹：

  • 這是目前物聯網最夯的應用

  • 相當於youtube的訂閱機制(youtuber為【發布者】、youtube網站為【Broker】、你我為【訂閱者】)

  • MQTT由三種角色構成，分別是Publisher(發布者)、 Broker(代理人)和Subscriber(訂閱者)

  • MQTT的主題（Topic）名稱：MQTT主題名稱是UTF-8（萬國碼）編碼的字串，我們可以自行決定主題名稱，例如，傳送溫度的訊息主題可命名成「溫度」、傳送亮度的訊息主題叫做「照度」…等等。主題名稱也支援類似檔案路徑的階層式命名方式  ，如： wenyu/home/1f/led

• 免費的Broker資料，其他常見的Broker

  • MQTTGO.io：mqttgo.io 、TCP Port：1883

  • HiveMQ：broker.hivemq.com 、TCP Port：1883

  • EMQX：broker.emqx.io、TCP Port：1883 / 8883(TLS)

  • MakeBlock：mq.makeblock.com、TCP Port：1883

• 利用MQTTgo.io網頁工具來控制遠端設備的開關燈

  • 利用電腦網頁當【發布者】 http://mqttgo.io/

  • 也可使用另一套網頁工具當【發布者】：

    • HiveMQ網頁工具(只適用Websocket) ，其實Mqttgo.io就是模仿它的

• • • http://www.hivemq.com/demos/websocket-client/

• • Halocode當【訂閱者】

  • Broker：mqttgo.io 、TCP Port：1883

  • 主題：wenyu38(獨一無二即可)

  • Halocode當發送端、也當接收端(訂閱端)

    • 接收端(訂閱端)：

      • Payload(訊息)為on時，外接LED燈亮燈

      • Payload(訊息)為off時，外接LED燈滅燈

    • 發送端：

      • 利用觸摸觸控板1(GPIO15)來將on的訊號出去

      • 利用觸摸觸控板2(GPIO33)來將off的訊號出去

  • 使用新版的MQTT積木

  • 開啟範例檔：https://drive.google.com/file/d/1CdJMPdytZNfNXwn8ZPtOXcBegLVg5DNG/view?usp=share_link 

• 完整程式如下：

• 安裝電腦版軟體MQTTBOX

  • MQTTBox - Chrome 線上應用程式商店

  • 參考資料：https://sites.google.com/site/wenyunotify/05-esp32/03-%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E6%87%89%E7%94%A8  

• 安裝手機版APP-IoT OnOff APP

  • 好處是：Android手機及Iphone手機均可使用

  • 參考資料：https://sites.google.com/site/wenyunotify/05-esp32/03-%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E6%87%89%E7%94%A8