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近年來隨著人工智慧及物聯網產業的興起,教育部也越來越重視如何帶領學生實做這類程式教育課程,而Arduino易學易用,能快速開發感測與互動程式,成為程式課程的主流教材。Arduino的特點是所有軟硬體都開源,感測器種類繁多價格便宜,學生在設計程式專題時,能很快的找到合適的元件接線組裝,完成程式撰寫,可以說是初學者學習程式最重要的教材之一。
目前市面上最普遍的是Arduino UNO板,網路售價大概在100~200之間。UNO板最容易取得,可用感測器也多,不過卻缺少了網路及藍牙元件,物聯網課程中「通訊」是非常重要的一環,缺少了網路通訊,只能做本地端感測互動,沒有資料收集、雲端圖表、LINE互動、智慧家庭、語音或圖像分析…等功能,筆者覺得物聯網課程缺少了網路,不能叫做物聯網了。
UNO雖然可以加裝網路、藍牙(HC05)元件,但要另外採購,且接線、通訊設定、AT COMMAND等問題,會打亂教學流程,此時由樂鑫科技(ESPRESSIF)所開發內建WiFi的ESP8266晶片則是承接了這個需求缺口。
ESP8266一樣採用Arduino開放性架構,呼叫內建的ESP8266 WiFi.h函式庫就可以連上網路讀取資料,因此ESP8266曾經風靡一陣子,但後來發現ESP8266只有一組類比感測(analogRead),如果學生在製作專題需要使用到兩組類比感測器時,就必須再回去使用UNO,並沒有改善教學上的問題。
因此樂鑫再次推出ESP32這款殺手級Arduino相容晶片,ESP32不僅內建有WiFi及低功率藍牙BLE,可用腳位也擴增到約26根,大部分腳位同時支援類比及數位,內建霍爾、溫度、觸控感測器,主頻高達260mHz的雙核心CPU,傳輸界面SPI、I2C、UART等強大的功能,而價格上也相當有競爭力,不僅可以演練所有目前現有UNO課程,也可以利用內建的網路及藍牙等通訊元件完成更多的應用專題。
下表整理目前常見物聯網課程所使用的UNO、ESP8266及ESP32等三種開發板的規格比較:
由上表比較可知,ESP32充分改進ESP8266的缺失,加上經濟實惠的價格,足以讓ESP32成為IoT課程最佳的教學工具,且ESP32與UNO所有週邊感測元件完全相容,可以無痛直接升級ESP32。
ESP32有很多不同版本,每種都各有特色,目前市面上常見包括下列幾種:價格便宜的Doit ESP32 Dev Kit、附帶OLED的Lolin ESP32、18650電池座ESP32-TTGO、附帶相機及SD卡槽的ESP32-CAM、附帶光環LED及麥克風的HaloCode、縮小板ESP32-mini…等等,使用者可以依據需求採購合適的ESP32,常見的ESP32版本製表如下。
關於ESP32使用相容Arduino IDE開發環境建立,請參考本篇:第一篇 ESP32 Arduino開發環境架設(取代Arduino UNO及ESP8266首選)
NodeMCU-32s 特點:建議使用,原因將於後一節說明 價格:約250-300 |
DOIT DEVKIT |
TTGO ESP32 特點:附帶18650電池座,搭配深度睡眠(deepsleep),一顆電池可用一個月以上 |