樹莓派設定ArduinoIDE開發ESP8266

在樹莓派上使用 Arduino IDE 開發 ESP8266 相關應用，需要先安裝 ESP8266 的板卡支援套件。透過新增板卡管理網址，即可在 Arduino IDE 中安裝 ESP8266 by ESP8266 Community 開發板定義，並選擇對應的 Wemos D1 Mini 等開發板型號。設定完成後，即可透過 USB 連線，將程式碼上傳至 ESP8266 進行開發與測試，例如使用 Blink 範例程式驗證 LED 閃爍功能。過程中需注意選擇正確的開發板型號與串列埠設定，才能順利完成程式碼上傳與除錯。

使用小型WiFi啟用的Arduino相容板（ESP8266）

問題

您想要從樹莓派程式設計ESP8266 WiFi啟用的板子，例如Wemos D1 Mini。

解決方案

在樹莓派上的Arduino IDE中安裝ESP8266的板子支援，然後使用USB執行緒式設計板子。 ESP8266 WiFi啟用的微控制器晶片已經被應用到很多低成本的板子上。其中最受歡迎的一個是Wemos D1（圖18-15）。

圖18-15. Wemos D1 Mini 這個板子與Arduino Pro Mini類別似，甚至價格相近，但它包含了一個USB程式設計介面和WiFi硬體，使其成為一項極佳的價值選擇。要在Arduino IDE中新增對它的支援，您需要執行以下步驟。 假設您已經按照配方18.1在樹莓派（Raspberry Pi 3或4）上安裝了Arduino IDE（版本1.8.5或更新版本），請開啟檔案選單中的偏好設定選項，然後單擊“Additional Boards Manager URLs”行末端的按鈕（圖18-…）。

安裝 ESP8266 板卡支援

為了在 Arduino IDE 中使用 ESP8266 板卡，例如 WeMos D1，你需要新增額外的板卡管理 URL。以下是安裝步驟：

1. 新增板卡管理 URL：在 Arduino IDE 中，前往 檔案 > 偏好設定，然後在 額外的板卡管理 URL 欄位中新增以下 URL：http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json。
2. 安裝 ESP8266 板卡：重新啟動 Arduino IDE 後，前往 工具 > 板卡 > 板卡管理員。在搜尋欄位中輸入 esp8266，然後選擇 ESP8266 by ESP8266 Community 板卡，並點選 安裝 按鈕。
3. 選擇板卡：安裝完成後，前往 工具 > 板卡 中選擇你要使用的 ESP8266 板卡，例如 WeMos D1 R1。

測試 ESP8266 板卡

為了測試 ESP8266 板卡是否正常工作，你可以使用以下步驟：

1. 選擇範例程式：前往 檔案 > 範例 > 01.Basics > Blink。
2. 選擇板卡和序列埠：在 工具 > 板卡 中選擇 WeMos D1 R1，然後選擇正確的序列埠。
3. 上傳程式：點選 上傳 按鈕將程式上傳到板卡。
4. 觀察 LED 閃爍：如果一切正常，板卡上的 LED 應該會開始閃爍。

注意：編譯和上傳程式到 ESP8266 板卡可能需要較長時間，尤其是在 Raspberry Pi 4 上。

相關資源

• ESP8266 官方網站：http://arduino.esp8266.com/
• WeMos D1 官方網站：https://www.wemos.cc/

部件和供應商

以下是本文中使用的部件和供應商列表：

你也可以在 eBay 和 Octopart 上找到電子元件和套件。

原型設計裝置和套件

以下是原型設計裝置和套件的列表：

你可以在 SparkFun、Adafruit 和 MonkMakes 上找到這些裝置和套件。

Raspberry Pi 相關元件與工具

在開始 Raspberry Pi 的專案之前，準備適當的元件和工具是非常重要的。以下是您可能需要的部分元件和工具：

Raspberry Pi 主機板

• Raspberry Leaf (40-pin)：可在 Cool Components (編號 3408) 購買。

麵包板和擴充板

• Adafruit Perma-Proto for Pi (半面包板)：可在 Adafruit (編號 1148) 購買。
• Adafruit Perma-Proto for Pi (全面包板)：可在 Adafruit (編號 1135) 購買。
• Adafruit Perma-Proto HAT：可在 Adafruit (編號 2314) 購買。
• Pimoroni Breakout Garden HAT：可在 Pimoroni 官網購買。

電源和聯結器

• DC Barrel Jack-to-Screw Terminal Adapter (母頭)：可在 Adafruit (編號 368) 購買。

基本焊接工具包

• 基本焊接工具包：可在 Adafruit (編號 136) 購買。

電阻器和電容器

以下是部分電阻器和電容器的清單，以及其供應商：

熱敏電阻

• NTC 熱敏電阻 (T0 of 1k, Beta 3800)：Mouser: 871-B57164K102J (注意：Beta 是 3730)。

電晶體和二極體

以下是部分電晶體和二極體的清單，以及其供應商：

購買這些元件時，請確保您選擇了正確的型號和規格，以滿足您的專案需求。同時，請注意不同的供應商可能有不同的庫存狀態和運費政策。

電路元件與模組選型

在進行電子工程設計時，選擇合適的電路元件和模組是非常重要的。這不僅能夠確保專案的可靠性和效率，也能夠影響到整個系統的效能和成本。以下是幾種常見的電路元件和模組，以及如何選擇合適的供應商。

積體電路（IC）

積體電路是電子工程中的基本元件，負責執行特定的功能。以下是一些常見的積體電路：

• 7805 電壓調節器：用於將高電壓降低到穩定的 5V 電壓，適用於大多數電子工程專案。
• L293D 馬達驅動器：用於控制直流馬達的轉速和方向。
• ULN2803 達林頓驅動器：用於驅動高電流的負載，例如馬達和繼電器。
• DS18B20 溫度感測器：用於測量環境溫度，具有高精確度和低成本。
• MCP3008 8 通道 ADC：用於將類別比訊號轉換為數字訊號，適用於各種感測應用。
• TMP36 溫度感測器：用於測量環境溫度，具有簡單的介面和低成本。

光電元件

光電元件用於光訊號的傳輸和接收。以下是一些常見的光電元件：

• 5mm 紅色 LED：用於指示狀態或提供簡單的光訊號。
• RGB 共陰極 LED：用於顯示多種顏色，適用於各種顯示應用。
• TSOP38238 紅外線感測器：用於接收紅外線訊號，適用於各種遙控應用。

模組

模組是預先封裝好的電路元件和軟體，能夠簡化電子工程設計的過程。以下是一些常見的模組：

• Wi-Fi 模組：用於提供無線網路連線，適用於各種 IoT 專案。
• 藍牙模組：用於提供短距離無線通訊，適用於各種移動應用。
• GPS 模組：用於提供位置資訊，適用於各種導航應用。

供應商選擇

選擇合適的供應商是非常重要的，以下是一些常見的供應商：

• SparkFun：提供各種電子工程元件和模組，包括 Arduino 和 Raspberry Pi。
• Adafruit：提供各種電子工程元件和模組，包括 Arduino 和 Raspberry Pi。
• Mouser：提供各種電子工程元件和模組，包括積體電路和光電元件。
• CPC：提供各種電子工程元件和模組，包括積體電路和光電元件。

小型WiFi啟用Arduino相容板，如ESP8266，特別是Wemos D1 mini，顯著降低了物聯網裝置的開發門檻。其低廉的價格、便捷的USB程式設計介面和內建WiFi功能，使其成為原型設計和小型專案的理想選擇。然而，有限的處理能力和記憶體容量限制了其在複雜應用中的發展。透過Arduino IDE的整合開發環境和活躍的社群支援，開發者可以快速上手，利用豐富的函式庫和範例程式碼加速開發流程。但需要注意的是，ESP8266的功耗相對較高，對於電池供電的應用需要仔細考量。

此外，ESP8266的安全性也值得關注。雖然其支援WPA2加密，但其有限的資源和開源特性使其更容易受到攻擊。開發者需要採取額外的安全措施，例如韌體加密和安全啟動，以確保裝置的安全性。同時，選擇可靠的供應商和模組，例如SparkFun、Adafruit和Mouser Electronics等，對於確保產品品質和長期供應至關重要。

展望未來，隨著物聯網技術的持續發展，低功耗廣域網路（LPWAN）技術的興起可能會對ESP8266等短距離無線技術造成一定衝擊。然而，其易用性和低成本的特性仍將使其在特定應用場景中保持競爭力。持續關注新興的低功耗WiFi技術和安全強化方案，將有助於ESP8266生態系統的持續發展。玄貓認為，對於資源有限的創客和小型專案而言，ESP8266仍然是一個值得推薦的物聯網開發平臺。