MicroPython程式設計(ESP32物聯網基礎篇)

曹永忠、許智誠、蔡英德

Aug 2024 · 渥瑪數位有限公司

About this ebook

本書是『ESP系列程式設計』的第二本書，主要教導新手與初階使用者之讀者熟悉使用ESP32開發板使用最基礎的數位輸出、數位輸入、類比輸出、類比輸入、網際網路連接、網際網路基礎應用…等等。

ESP 32開發板最強大的不只是它的簡單易學的開發工具，最強大的是它網路功能與簡單易學的模組函式庫，幾乎Maker想到應用於物聯網開發的東西，只要透過眾多的周邊模組，都可以輕易的將想要完成的東西用堆積木的方式快速建立，而且ESP 32開發板市售價格比原廠Arduino Yun或Arduino + Wifi Shield更具優勢，最強大的是這些周邊模組對應的函式庫，瑞昱科技有專職的研發人員不斷的支持，讓Maker不需要具有深厚的電子、電機與電路能力，就可以輕易駕御這些模組。

筆者很早就開始使用ESP 32開發板，也算是先驅使用者，希望筆者可以推出更多的入門書籍給更多想要進入『ESP 32開發板』、『物聯網』這個未來大趨勢，所有才有這個系列的產生。

自序 ii

自序 iv

自序 vi

目 錄 viii

圖目錄 xiii

表目錄 xxv

物聯網系列 1

開發板介紹 3

ESP32 WROOM 5

NodeMCU-32S 物聯網開發板 8

安裝ESP開發板的CP210X 晶片USB驅動程式 13

章節小結 18

開發環境介紹 20

MicroPython介紹 20

Thonny開發IDE安裝 22

連接ESP32開發板 35

燒錄MicroPython於ESP32開發板 63

下載MicroPython韌體版本 63

開啟Thonny開發工具進行燒錄MicroPython for ESP32 72

使用線上韌體進入燒錄模式 84

上下傳程式與副程式 95

上傳程式 95

下載程式 99

安裝套件 104

搭配硬體 104

安裝對應硬體的韌體套件 105

下載函式庫 113

下載裝置端函式庫到開發端 119

章節小結 123

擴充板介紹 125

彩色0.96吋OLED顯示螢幕 126

外部GPIO腳位 128

外部串列周邊介面SPI腳位 129

外部I²C腳位 130

外部I²C電壓控制跳線帽 131

I²C感測元件直插線I²C腳位 132

透過XH2.54轉接版連接I²C腳位 136

透過XH2.54轉杜邦母頭連接I²C腳位 140

外部通用非同步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通常稱為UART）腳位 142

透過XH2.54轉接版連接UART腳位 144

透過XH2.54轉杜邦母頭連接UART腳位 148

輸出外部電源腳位 150

外接嗡鳴器 150

外接電源腳位 153

外接開關腳位 155

ESP32S開發板(NodeMCU-32S)插座 159

ESP32S 學習用白色終極板銅柱螺絲孔 160

重置按鈕(Reset Button) 165

章節小結 167

基礎元件與GPIO控制介紹 169

板載預設LED之GPIO腳位 171

硬體組立 172

預設LED之GPIO腳位程式 173

程式結果畫面 174

顯示連接任一GPIO腳位之 Led燈明滅 176

硬體組立 176

LED之GPIO5腳位程式 178

程式結果畫面 178

透過GPIO腳位讀取按鈕之數位訊號 179

硬體組立 180

按鈕控制Led燈明滅程式 182

程式結果畫面 183

透過按鈕控制繼電器模組開啟與關閉 184

硬體組立 184

按鈕控制繼電器模組開啟與關閉程式 186

程式結果畫面 187

透過類比輸出控制LED漸亮與漸滅 188

硬體組立 190

透過類比輸出控制LED漸亮與漸滅程式 192

程式結果畫面 193

章節小結 193

I²C元件基本控制介紹 196

I²C 的基本特性 196

I²C 與感測器的關係 197

I²C 在感測器應用中的優勢 197

典型應用 197

I²C 通訊協定細節 198

地址分配 198

數據傳輸 198

時鐘速度 199

I²C 在感測器中的應用實例 199

顯示模組(Display Module) 199

使用指南 200

溫度感測器(Temperature & Humidity Sensor) 200

加速度計(Accelerometer) 201

光學感測器 202

氣壓計 203

I²C 系統設計考慮 204

溫溼度模組電路組立 205

準備實驗材料 205

驅動OLED 12832測試程式 209

HTU21D溫溼度感測測試程式 211

整合OLED 12832之HTU21D溫溼度感測測試程式 212

傳送溫溼度資料到雲端開發測試程式 215

HTTP GET程式原理介紹 220

章節小結 226

網路基礎篇 228

開發版硬體介紹 229

取得自身網路卡編號 230

硬體組立 230

電路組立 231

程式開發 232

取得環境可連接之無線基地台 233

硬體組立 235

程式開發 236

連接網際網路 238

硬體組立 239

程式開發 240

建立網站來控制GPIO 242

硬體組立 244

程式開發 245

建立網站來控制多組GPIO 250

硬體組立 252

程式開發 254

建立溫溼度感測網站 260

準備實驗材料 261

程式開發 264

章節小結 270

本書總結 270

作者介紹 271

附錄 273

本書教學用PCB 273

本書教學用電路板(成品) 274

NodeMCU 32S腳位圖 275

ESP32-DOIT-DEVKIT腳位圖 276

HTU21D函數程式 277

參考文獻 280

About the author

曹永忠 (Yung-Chung Tsao)

國立中央大學資訊管理學系博士，目前在國立暨南國際大學電機工程學系兼任助理教授、靜宜大學資訊工程學系兼任助理教授，專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計、物聯網系統開發、Arduino開發、嵌入式系統開發。長期投入資訊系統設計與開發、企業應用系統開發、軟體工程、物聯網系統開發、軟硬體技術整合等領域，並持續發表作品及相關專業著作。

並通過台灣圖霸的專家認證。

目前也透過Youtube在直播平台https://www.youtube.com/@dr.ultima/streams，不定其分享系統設計開發的經驗、技術與資訊工具、技術使用的經驗

 

Email:[e-mail]

Line ID：dr.brucetsao

WeChat：dr_brucetsao

作者網站：http://ncnu.arduino.org.tw/brucetsao/myprofile.php

臉書社群(Arduino.Taiwan)：https://www.facebook.com/groups/Arduino.Taiwan/

Github網站：https://github.com/brucetsao/

原始碼網址：https://github.com/brucetsao/PICOW

直播平台https://www.youtube.com/@dr.ultima/streams：

 

蔡英德 (Yin-Te Tsai)

國立清華大學資訊科學系博士，目前是靜宜大學資訊傳播工程學系教授、靜宜大學資訊學院院長，主要研究為演算法設計與分析、生物資訊、軟體開發、視障輔具設計與開發。

Email:[e-mail]

作者網頁：http://www.csce.pu.edu.tw/people/bio.php?PID=6#personal_writing

 

 許智誠 (Chih-Cheng Hsu)

美國加州大學洛杉磯分校(UCLA) 資訊工程系博士，曾任職於美國IBM等軟體公司多年，現任教於中央大學資訊管理學系專任副教授，主要研究為軟體工程、設計流程與自動化、數位教學、雲端裝置、多層式網頁系統、系統整合、金融資料探勘、Python建置(金融)資料探勘系統。

Email: [e-mail]

作者網頁：http://www.mgt.ncu.edu.tw/~khsu/