Setup environment

โปรดอ้างอิงคำแนะนำของ WiFi ESP8266 และใช้ Arduino IDE เพื่อเปิดโปรแกรมตัวอย่าง (ESP8266WiFiController.ino) เพื่ออัปโหลดเฟิร์มแวร์ควบคุม WiFi สำหรับโมดูล ESP8266

Install Python3, and download the Python scripts to control the robot.

Script introduction

สำหรับ Python เวอร์ชัน 3.8 ขึ้นไป มีการเปลี่ยนแปลง Syntax ในการกำหนด Type ของตัวแปร สคริปต์นี้สามารถใช้งานได้แต่ต้อง comment และ uncomment หลายคำสั่งที่เกี่ยวข้องตามรุ่นของ Python ที่คุณได้ติดตั้งไว้ ตัวอย่างเช่นสคริปต์ด้านล่างนี้รองรับ Python เวอร์ชันต่ำกว่า 3.8:

"""
In Python 3.8 and earlier, the name of the collection type is
capitalized, and the type is imported from the 'typing' module
"""
# from typing import Union, Optional             # for Python 3.9+
from typing import Union, Dict, List, Optional   # for Python 3.7

แอปสคริปต์นี้สามารถควบคุมหุ่นยนต์ได้เพียงหนึ่งตัว หรือควบคุมหลายตัวพร้อมกันได้ โดยสามารถทำได้โดยการแก้ไขคำสั่งต่อไปนี้ใน example.py:

# ip = "192.168.0.108"                     # for only one robot
ip = ["192.168.0.110", "192.168.0.108"]    # for multiple robots

How to Use

อ้างอิงถึง the instruction ให้กำหนด IP address ของโมดูล ESP8266 ผ่าน WiFi และนำมาต่อกับบอร์ดหลักของหุ่นยนต์ หลังจากนั้นเมื่อเปิดเครื่องหุ่นยนต์แล้ว คุณสามารถใช้ python เพื่อรันสคริปต์ example.py เพื่อควบคุมหุ่นยนต์ได้ผ่านวิธีไร้สาย คุณสามารถปรับแต่งคำสั่งในสคริปต์ต่อไปนี้ (แก้ไขเนื้อหาของ list) ตามความต้องการจริงของคุณ เพื่อให้หุ่นยนต์ทำการแสดงพฤติกรรมต่างๆ ได้:

cmds = [
        Command.sit, Command.balance, Command.stepping, Command.pee,
        Command.stop
    ]

สำหรับคำสั่งการกระทำที่รองรับในปัจจุบันโปรดดูที่ไฟล์โค้ด actions.h(in ESP8266WiFiController).

WiFi module ESP8266

Introduction

โมดูลนี้ใช้ ESP-WROOM-02D ซึ่งเป็นโมดูลทางการของ ESP8266EX มี QSPI Flash 4MB โมดูลได้รับการรับรองด้วย FCC ในสหรัฐอเมริกา CE-RED ในยุโรป TELEC ในญี่ปุ่นและ KC ในเกาหลีใต้

โมดูลนี้เปิดโอกาสให้ผู้ใช้เขียนโปรแกรมเองได้ ไม่ใช่โมดูลส่งข้อมูลโปร่งแสง (transparent transmission module) ง่ายๆ อย่างเดียว

Module Functions

โมดูลรวมวงจรดาวน์โหลดอัตโนมัติและโมดูลสื่อสารอยู่ในโมดูลนี้ วงจรดาวน์โหลดอัตโนมัติหมายถึงการแนะนำอย่างเป็นทางการในการใช้ 2 ตัวขับแบบ S8050 เพื่อรับสัญญาณ RTS และ DTR จาก downloader แบบ CH340C และเรียกใช้ลำดับการดาวน์โหลด

Assembly

เชื่อมต่อกับ NyBoard:

อัปโหลดสคริปต์ผ่าน USB downloader:

Development Environment Settings

เราใช้ Arduino เป็นสถานที่พัฒนาโปรแกรม (Development Environment)

2.1 Add ESP8266 source to the board manager

URL：http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json. ให้วาง URL ลงในการตั้งค่าเพิ่มเติมของบอร์ดพัฒนาใน Arduino preferences.

จากนั้นเปิด "Board Manager" และกรอก ESP8266 หรือ 8266 เพื่อค้นหาแพ็กเกจสนับสนุนบอร์ด:

ดาวน์โหลด package ESP8266 โดย ESP8266 Community ครับ

Configuration of the Module

หลังจากดาวน์โหลด package แล้ว เราเลือก ESP8266 Board (เวอร์ชันปัจจุบัน: 2.74) -> Generic ESP8266 Module.

ขั้นตอนต่อไปคือการตั้งค่าพารามิเตอร์ดังนี้:

Download Test

หลังจากที่เราตั้งค่าเสร็จแล้ว เราใช้โปรแกรม "Blink" ของ Arduino เพื่อทดสอบโมดูล ESP8266

เปิดโปรเจกต์ Blink และทำการกำหนดค่าบอร์ดพัฒนา จากนั้นเสียบโมดูลลงในอินเตอร์เฟสการแก้ไขข้อผิดพลาดของโมดูลสื่อสารแบบ USB และดาวน์โหลดตัวอย่าง Blink

เมื่อเทียบกับ Arduino UNO จะมีเวลาในการคอมไพล์ที่นานขึ้นเล็กน้อย หลังจาก Linking เสร็จแล้ว ความคืบหน้าในการดาวน์โหลดจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์:

"โค้ด Blink" ใช้พื้นที่แฟลชขนาด 257KB และ SRAM ขนาด 26.8KB

Download WiFi Firmware

Project URL：https://github.com/PetoiCamp/OpenCat/tree/main/ModuleTests/ESP8266WiFiController

ไฟล์โปรเจ็กต์ประกอบด้วย 3 ไฟล์:

• ESP8266WiFiController.ino: โค้ดสคริปต์อาดูโน่ที่มีโค้ดเซิร์ฟเวอร์สำหรับคอนโทรล

• mainpage.h: หน้าต้อนรับ (html) อยู่ในรูปแบบ char array

• actionpage.h: หน้าควบคุมการทำงาน (html) อยู่ในรูปแบบ char array

โปรดใส่ไฟล์เหล่านี้ลงในโฟลเดอร์ชื่อ "ESP8266WiFiController" แล้วเปิดไฟล์ ino และดาวน์โหลดไปยังโมดูล WiFi ESP8266

How to Use

หลังจากโปรแกรมถูกดาวน์โหลดลงในโมดูล WiFi แล้ว เราขอแนะนำให้ทดลองรันโปรแกรมด้วย USB downloader เพื่อให้สามารถเช็คผลลัพธ์ที่ออกมาจากโปรแกรมได้ผ่าน Arduino serial monitor อย่างแม่นยำ

เปิดแอปสแกน WiFi ของสมาร์ทโฟนของคุณแล้วค้นหาจุดเข้าถึงที่มีชื่อว่า "Bittle-AP" ที่ไม่ได้เข้ารหัสข้อมูล แล้วเชื่อมต่อกับมัน

แอพของคุณอาจกระโดดไปยังหน้า "WiFiManager" โดยอัตโนมัติเมื่อเชื่อมต่อกับ "Bittle-AP"

หากไม่ได้รับการเชื่อมต่อกับ "Bittle-AP" โดยอัตโนมัติ โปรดเปิดเบราว์เซอร์ของคุณแล้วป้อน 192.168.4.1 เพื่อเข้าสู่หน้าการกำหนดค่าการเชื่อมต่อ WiFi ด้วยตัวเอง

ที่หน้าเว็บไซต์ WiFiManager, โมดูลไร้สายของ Bittle จะค้นหา SSID ของ WiFi ที่อยู่ใกล้เคียงทั้งหมดและแสดงผลให้เห็น หลังจากคลิกที่ SSID ของ WiFi ของคุณและใส่รหัสผ่าน Bittle จะเชื่อมต่อกับเครือข่ายนี้ก่อน

เมื่อ Bittle เชื่อมต่อกับ WiFi ได้สำเร็จ มันจะพิมพ์ที่อยู่ IP ที่ได้รับจาก DHCP ผ่านพอร์ตช่องต่อออกแสดงผล คุณยังสามารถกำหนดที่อยู่ IP คงที่ใน Arduino ได้เช่นกัน

กรอกที่อยู่ไอพีของโมดูล WiFi เพื่อควบคุม Bittle ผ่าน WiFi ได้แล้ว!

About the Sample Code

โค้ดตัวอย่างเป็นตัวอย่างเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่เรียบง่าย ประกอบด้วย 2 หน้า HTML โดยจะเก็บไว้ใน 2 ไฟล์ส่วนหัวในรูปแบบของค่าคงที่ข้อความ (string constants) เพื่อลดการเรียกใช้ฟังก์ชั่น client.print อย่างต่อเนื่อง

3.1 Set Up the WiFi Networks

ก่อนที่เราจะเริ่มต้นเว็บเซิร์ฟเวอร์ของเรา เราควรตั้งค่า WiFi เพื่อเชื่อมต่อกับเครือข่าย LAN (Local Area Network) ของคุณ ในอดีตเราใช้การป้อนชื่อและรหัสผ่าน WiFi ในโปรแกรม แต่มันไม่สะดวกเมื่อเราต้องเปลี่ยนแวดวงเครือข่าย

เราใช้ไลบรารี WiFi manager เพื่อกำหนดค่าข้อมูล WiFi ผ่านเว็บไซต์

  // WiFiManager
  WiFiManager wifiManager;

  // Start WiFi manager, default gateway IP is 192.168.4.1
  wifiManager.autoConnect("Bittle-AP");

3.2 Web server

สร้างเว็บเซิร์ฟเวอร์ใหม่และกำหนดพอร์ต 80 (พอร์ตเซิร์ฟเวอร์ HTTP ที่ใช้งานมาก)

ESP8266WebServer server(80);

3.3 Configure 3 HTTP service handler

ฟังก์ชันการตอบกลับ HTTP ใช้สำหรับการจัดการคำขอ HTTP ที่เข้ามา

void handleMainPage() {
 //Serial.println("GET /");
 server.send(200, "text/html", mainpage);
}
void handleActionPage() {
 //Serial.println("GET /actionpage");
 server.send(200, "text/html", actionpage);
}

ฟังก์ชัน handleMainPage และ handleActionPage จะตอบกลับสถานะ 200 (OK) และรหัส HTML เพื่อให้กับเบราว์เซอร์ของคุณ (client) ที่ส่ง HTTP requests เข้ามา.

void handleAction(){
  String argname = server.arg("name");

  if(argname == "gyro"){              // gyro switch
    Serial.print("g");
  }
…

ฟังก์ชั่น HandleAction ต่างจาก HandleMainPage และ HandleActionPage นิดหน่อย โดยเป็นการประมวลผลคำขอ HTTP ที่มีการส่งพารามิเตอร์ โดยเมื่อพารามิเตอร์เป็น "gyro" ฟังก์ชั่นจะส่งคำสั่งไปยังพอร์ตซีเรียลของโมดูล WiFi ("g" เปิดการใช้งาน IMU) เพื่อให้ Bittle ของเราดำเนินการตามคำสั่งนั้นๆ

พารามิเตอร์ "gyro" นี้สร้างและส่งผ่านอย่างไร เนื่องจากเราส่งคำขอ HTTP พร้อมค่าไปยังเซิร์ฟเวอร์:

http：//IP address or DomainName/action?name=gyro

เซิร์ฟเวอร์แยกวิเคราะห์พารามิเตอร์การดำเนินการตามฟังก์ชันและแก้ไขว่าชื่อคือ "gyro"

เราสามารถพิมพ์ URL นี้โดยตรงในเบราว์เซอร์และดำเนินการด้วยคีย์บอร์ดได้เลย วิธีที่พบบ่อยกว่าคือการเพิ่มลิงก์ไปยังปุ่ม "Walk" ในหน้าเว็บเพจ ActionPage โดยเมื่อกดปุ่ม gyro URL ด้านบนจะถูกส่งไปยังโฮสต์

การกำหนดปุ่ม Walk ที่สมบูรณ์ครบวงจรดังนี้:

<button style="width: 25%" onclick="location.href='/action?name=gyro'">GyroOn/Off</button>

หลังจากแยกวิเคราะห์พารามิเตอร์ "name" แล้ว เราจะส่ง actionpage อีกครั้ง

server.send(200, "text/html", actionpage);

เราผูกเมธอดผู้จัดการกับ URL ที่สอดคล้องกัน

server.on("/", handleMainPage);
server.on("/actionpage", handleActionPage);
server.on("/action", handleAction);

3.4 Start the Web Server

server.begin();
Serial.println("HTTP server started");

3.5 Handle Client Requests

void loop(void){
 server.handleClient();
}

More Ways Playing the WiFi Module

เมื่อเทียบกับ ATMega328P บน NyBoard ESP8266 มีทรัพยากรด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์มากกว่า คุณสามารถทำการทดลองได้มากขึ้นด้วยมัน

Connect your Bittle to IoT platforms with HTTP restful APIs.

MQTT and node-red.

OTA with WiFi.

Make ESP8266 a strong co-processor for NyBoard for motion data fusion.