การใช้โปรโตคอล ESP-NOW

1. การแนะนำฟังก์ชัน

ESP-NOW เป็นโปรโตคอลการสื่อสารไร้สายอีกอย่างหนึ่งที่ถูกพัฒนาโดย Espressif ซึ่งทำให้อุปกรณ์หลายตัวสามารถสื่อสารกันได้โดยไม่ต้องใช้ Wi-Fi หรือใช้ Wi-Fi ได้ตามต้องการ โปรโตคอลนี้คล้ายกับการเชื่อมต่อไร้สาย 2.4GHz แบบพลังงานต่ำที่พบได้บ่อยในเม้าส์ไร้สาย โดยอุปกรณ์จะถูกเชื่อมต่อกันก่อนที่จะสื่อสารกันได้ หลังจากการเชื่อมต่อแล้ว การเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์จะเป็นต่อเนื่องแบบ peer-to-peer และไม่ต้องมีการสร้าง handshake protocol โดยเป็นเทคโนโลยีการสื่อสารที่เร็วและมีการส่งข้อมูลแบบสั้นๆ โดยไม่ต้องมีการเชื่อมต่อ ซึ่งช่วยให้คอนโทรลเลอร์พลังงานต่ำสามารถควบคุมอุปกรณ์อัจฉริยะได้โดยตรงโดยไม่ต้องเชื่อมต่อกับเราเตอร์ นี่เหมาะสำหรับสถานการณ์เช่นไฟอัจฉริยะ การควบคุมระยะไกล และการส่งข้อมูลเซ็นเซอร์กลับมา

หลังจากใช้การสื่อสาร ESP-NOW ถ้ามีอุปกรณ์บางตัวสูญเสียพลังงานโดยไม่ได้ปิดเสียงเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่เหลือไว้ ให้เริ่มต้นอุปกรณ์นั้นใหม่ ก็จะเชื่อมต่อกับโหนดที่เหลืออยู่โดยอัตโนมัติเพื่อดำเนินการสื่อสารต่อไป

โหมดการสื่อสารที่รองรับโดย ESP-NOW มีดังนี้:

• one-to-one communication

• one-to-many communication

• many-to-one communication

ESP-NOW รองรับคุณสมบัติดังนี้:

• การเข้ารหัสแพคเก็ตแบบยูนิแคสต์หรือการสื่อสารแบบยูนิแคสต์โดยไม่มีการเข้ารหัสแพคเก็ต

• การใช้งานผสมระหว่างอุปกรณ์ที่มีการเข้ารหัสจับคู่และอุปกรณ์ที่ไม่มีการเข้ารหัสจับคู่

• สามารถบรรทุกข้อมูล payload ได้สูงสุดถึง 250 ไบต์

ต่อไปนี้เป็นข้อ จำกัด ของ ESP-NOW:

• ไม่รองรับการส่ง Broadcast packet ชั่วคราว;

• มีข้อจำกัดในการใช้กับอุปกรณ์ที่เป็นคู่ระหว่างการเข้ารหัส

  • ในโหมด Station รองรับคู่ระหว่างการเข้ารหัสได้สูงสุด 10 อุปกรณ์;

การควบคุมกลุ่ม Petoi สามารถใช้ฟังก์ชันการสื่อสาร ESP-NOW ของ ESP8266 ได้

2. Setup for ESP-NOW

2.1 Hardware setup

ในกรณีนี้ เตรียมอุปกรณ์ 2 ตัวของ Bittle (ที่มี ESP8266 ติดตั้งอยู่) และคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับ ESP8266 1 ตัว

ข้อมูลต่อไปนี้เกี่ยวกับการอัปโหลดโปรแกรมและการเรียกรูปแบบ MAC ของโมดูลในรูปภาพ

2.2 Software setup

ติดตั้งโปรแกรม Thonny บนคอมพิวเตอร์เพื่อให้สะดวกในการดีบั๊ก MicroPython ของโมดูล ESP8266 โดยใช้โปรโตคอล ESP-NOW ต้องใช้เฟิร์มแวร์ MicroPython เฉพาะ (ดูที่ ). เนื่องจากเวอร์ชันธรรมดาของฟิวเจอร์เซ็ต MicroPython สำหรับ 8266 จะแจ้งเตือนว่าไม่พบไลบรารี

เปิดโปรแกรม Thonny และใช้ USB uploader เพื่อเชื่อมต่อโมดูล ESP8266 แล้วป้อนคำสั่งต่อไปนี้ใน shell interface:

หากมีการแจ้งเตือนข้อผิดพลาดเช่น "ไม่พบโมดูล espnow" แปลว่ามีปัญหาในการอัพโหลดเฟิร์มแวร์ ในขณะที่หากไม่มีการแจ้งเตือน แปลว่าการอัพโหลดเฟิร์มแวร์เสร็จสมบูรณ์

3. Code introduction

โค้ดควบคุมกลุ่มถูกแบ่งเป็น 3 ส่วน:

• Query the MAC address of the module

• Transmitter program

• receiver program

3.1 Query the MAC address of the module

หมายเลข MAC คือหมายเลขที่ใช้ในการยืนยันตำแหน่งของอุปกรณ์เครือข่าย และรับผิดชอบในชั้นที่สอง (data link layer) ของโมเดลเครือข่าย OSI หมายเลข MAC ยังเรียกว่าที่อยู่ฟิสิกส์ (physical address) และที่อยู่ฮาร์ดแวร์ (hardware address) มันถูกเขียนลงบนหน่วยความจำที่ไม่สูญเสีย (เช่น EEPROM) ของการ์ดเครือข่ายเมื่อผู้ผลิตอุปกรณ์เครือข่ายผลิตอุปกรณ์นั้นๆ ขึ้นมา

ที่อยู่ MAC เป็นที่อยู่ที่ใช้สำหรับยืนยันตำแหน่งของอุปกรณ์เครือข่าย และรับผิดชอบด้านชั้นที่สอง (data link layer) ของโมเดลเครือข่าย OSI ที่อยู่ MAC ยังเรียกว่าที่อยู่ฟิสิกส์และที่อยู่ฮาร์ดแวร์ จะถูกเขียนลงในหน่วยความจำที่ไม่สูญเสีย (เช่น EEPROM) ของการ์ดเครือข่ายเมื่อมันถูกผลิตโดยผู้ผลิตอุปกรณ์เครือข่าย

ความยาวของที่อยู่ MAC คือ 48 บิต (6 ไบต์) ซึ่งมักแสดงเป็น 12 ตัวเลขฐานสิบหก 3 ไบต์แรกแทนหมายเลขอุปกรณ์ซีเรียลของผู้ผลิตฮาร์ดแวร์เครือข่ายที่ได้รับมอบหมายโดย IEEE (สถาบันวิทยาการและอิเล็กทรอนิกส์) และ 3 ไบต์สุดท้ายแทนหมายเลขอุปกรณ์เครือข่ายบางอย่าง (เช่นการ์ดเครือข่าย) ที่ผลิตโดยผู้ผลิต

เพียงแค่คุณไม่เปลี่ยนที่อยู่ MAC ของคุณ ที่อยู่ MAC จะเป็นเอกลักษณ์ในโลก ด้วยภาพการมองเห็น ที่อยู่ MAC เหมือนหมายเลขบัตรประชาชนบนบัตรประชาชน เป็นเอกลักษณ์

วิธีที่ง่ายที่สุดในการใช้ ESPNOW คือการส่งข้อมูลด้วย MAC address โดยเราจะใช้โปรแกรมเล็ก ๆ เพื่อสอบถาม MAC address ของโมดูล

หลังจากการรันโปรแกรมใน Thonny เสร็จสิ้น โปรแกรมจะแสดง MAC address บน terminal ออกมา ในขณะนี้ คุณสามารถใช้สติ๊กเกอร์สำหรับเขียน MAC address ของโมดูลแล้ววางไว้บนโมดูลได้เลย

3.2 Transmitter program

โปรแกรมส่งประกอบด้วยส่วนต่อไปนี้:

• Enable the WiFi function of the module

• Configure the ESP-NOW protocol and enable it

• Add a node (peer) that needs to communicate

โค้ดที่เป็นตัวอย่างเฉพาะ:

3.3 Receiver program

โปรแกรมตัวรับประกอบด้วยส่วนต่อไปนี้:

• Enable the WiFi function of the module

• Configure the ESP-NOW protocol and enable it

• Add a node (peer) that needs to communicate

โค้ดที่เป็นตัวอย่างเฉพาะ:

โค้ดนี้ถูกแพ็กเก็ตไว้ในฟังก์ชันที่ชื่อว่า espnow_rx() เพื่อความสะดวกในการเริ่มโปรแกรมโดยอัตโนมัติหลังจากเปิดเครื่องขึ้นมา

มีวิธีสองวิธีในการเรียกใช้โปรแกรมโดยอัตโนมัติหลังจากเปิดเครื่อง:

• Rename the code file to main.py;

• Modify the boot.py ;

สำหรับผู้เริ่มต้นเราแนะนำอันแรก

3.4 Communication-Command Converter

การเขียนการแปลงคำสั่งผ่านทางซีเรียลที่ส่งมาจะทำให้โปรแกรมซับซ้อนและยากต่อการบำรุงรักษา ดังนั้นเราสามารถสร้างฟังก์ชันใหม่เพื่อทำการแปลงคำสั่งและส่งออกคำสั่งได้ โดยจะทำการเก็บคำสั่งที่รับเข้ามาเป็นตัวเลขเดียวกันกับคำสั่งที่ส่งออกไปยังฝั่งอีกข้าง ที่เขียนเป็นฟังก์ชันใหม่ ตั้งชื่อว่า“instruction_handle()” เพื่อแปลงข้อความที่ได้รับเป็นตัวเลขและส่งออกข้อความตามรูปแบบของคำสั่งที่ต้องการ