在上一小節中示範了「WiFiConnect.h」函式庫的使用方法,而且也介紹了這個函式庫的安裝方式(【圖七•1-2_1】),其實這個安裝過程等於一口氣裝了兩個相關的函示庫,其中的第二個就是本小節要介紹的加上了OLED顯示器功能的「WiFiConnectOLED.h」函式庫。
這個函式庫主要是補強上一個在連線與使用的過程中,在ESPXX晶片端缺乏適當的人機提示介面的缺點,所使用的是目前很流行的OLED顯示器作為提示訊息的顯示元件;最重要的是簡單易用,使用者只要呼叫幾個內建的指令程式就可以上手!
◎ 功能與動作說明:
1、本範例和上一小節的範例功能類似,都在建構一具有0.96”OLED顯示器,且可由使用者自行選定所要使用的WiFi分享器之ESPXX系列晶片IOT物聯網系統,此系統可使用ESP8266系列或是ESP32系列的晶片模組,主要的差別在於晶片端多了一個可以顯示連線狀態的OLED顯示器。
2、此系統在開機時會自行連上最後一次連線的WiFi分享器,此時OLED顯示器的畫面訊息如下圖:
圖七•1-3_1 ESPXX晶片模組板開機連線WiFi分享器畫面
圖七•1-3_2 ESPXX晶片模組板進入本地AP模式設定畫面
如果連線失敗,如【圖七•1-3_1】所示,也就是連線次數到達3次之後,系統自動進入重新設定連線的狀態(【圖七•1-3_2】),也就是進入本地AP模式(IP預設為:192.168.4.1),使用者可使用如手機等具無線WiFi介面的行動通訊裝置,連線進入本機內建的網頁伺服器頁面進行重新設定的動作。
3、如果使用者沒有,或是太久(內定為3分鐘)才連線進入本機內建的網頁伺服器頁面進行重新設定的動作,則系統會結束連線設定的功能,並出現下列的畫面,這時使用者必須按下晶片的重置(Reset)按鈕重新開始。
圖七•1-3_3 ESPXX晶片模組板設定逾時進入手動重置畫面
4、不管是開機後就順利連線上WiFi分享器,或是由使用者設定後連線成功,OLED顯示器都會顯示下面的【圖七•1-3_4】畫面,告訴使用者連線成功,而上方的訊息代表我們這個ESPXX晶片模組板由連線上WiFi分享器所分配到的本地IP位址。
圖七•1-3_4 ESPXX晶片模組板連線成功畫面
◎電路圖:
圖七•1-3_5 使用NodeMCU開發板I2C介面電路圖
由於我們使用的OLED顯示器是使用I2C的匯流排介面,而在ESP8266晶片系列中,目前大部分的沿伸模組板都是使用ESP12X系列的郵票板,標準的ESP8266預設I2C匯流排介面接腳為SDA 🡪 GPIO4及SCL🡪 GPIO5;可是在NodeMCU這類的發模組板上,並不是沿用原來的GPIO腳位,而是改用DX的方式來編號,其中的D1 🡪 GPIO5 而D2🡪 GPIO4,所以使用NodeMCU開發板的時候,就必須使用【圖七•1-3_5】的接線方式。
圖七•1-3_6 使用WeMos D1 R2開發板I2C介面電路圖
假如使用的是WeMos D1 R2開發板,由於板子上已經內建I2C的獨立接腳,所以可以使用【圖七•1-3_6】的接線方式。
圖七•1-3_7 使用ESP32 NodeMCU開發板連接I2C介面電路圖
至於ESP32 NodeMCU開發板,前面已經介紹過ESP32的預設I2C匯流排介面接腳為SDA 🡪 GPIO21及SCL🡪 GPIO22,也就是【圖七•1-3_7】的接線方式。
◎ 程式列表與說明:
#include "WiFiConnectOLED.h" //include before SSD1306.h if using custom fonts
#include <Wire.h> // 使用I2C匯流排必須因用的函式庫
#include "SSD1306.h" // OLED顯示器所使用的函式庫
#ifdef ESP32
#define OLED_RESET 16
#else
#define OLED_RESET 10
#endif
#ifdef ESP32
SSD1306 display(0x3c, 21, 22); // 定義ESP32所使用的I2C匯流排腳位
#define oledPWR 16 //Pin to supply power to OLED
#else
SSD1306 display(0x3c, 4, 5); // 定義ESP8266所使用的I2C匯流排腳位
#define oledPWR -1 //Pin to supply power to OLED
#endif
WiFiConnectOLED wc(&display, oledPWR); //宣告一WiFiConnectOLED類別物件變數
const byte indLED=2; // ESPXX系列模組郵票板指示用LED腳位
// 連線設定回應副程式:
void configModeCallback(WiFiConnect *mWiFiConnect) {
Serial.println("Entering Access Point!");
Serial.println("進入 AP 存取點模式!");
}
// WiFi連線副程式 :
void startWiFi(boolean showParams = false) {
wc.begin(true); // 初始化使用OLED顯示器連線函式庫
// 啟動函式庫內建偵錯副程式
wc.setDebug(true);
// 設定連線回應副程式
wc.setAPCallback(configModeCallback);
//wc.screenTest(); //test screen by cycling through the presete screens
// 啟動WiFi連線參數清除
// wc.resetSettings(); //helper to remove the stored wifi connection, comment out after first upload and re upload
/*
AP_NONE = Continue executing code
AP_LOOP = Trap in a continuous loop
AP_RESET = Restart the chip
*/
if ( !wc.autoConnect()) { // try to connect to wifi
// 測試ESPXX系列晶片有沒有再自動連上WiFi分享器
LED_Blink(5,300);
wc.startConfigurationPortal(AP_LOOP);//如果晶片沒連線則進入設定模式
}
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(indLED,OUTPUT);
pinMode(setConnectPin,INPUT_PULLUP);
digitalWrite(indLED,1);
Serial.println();
Serial.println("Program Start!");
Serial.println("程式開始!");
delay(100);
// 啟動WiFi連線副程式
startWiFi();
// WiFi連線成功 :
Serial.println();
Serial.print("WiFi Connected, IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
Serial.print("連線成功, 本地WiFi的IP位址為 : ");
Serial.println(WiFi.localIP());
Serial.println();
LED_Blink(5,400);
delay(1000);
digitalWrite(indLED,0); // 最後讓指示LED恆亮代表已經連線成功
delay(1000);
}
void loop() {
delay(100);
wc.displayLoop();
if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
if (!wc.autoConnect()) wc.startConfigurationPortal(AP_RESET);
}
}
// 讓指示LED快閃count次,亮滅時間為dTime秒
void LED_Blink(int count,int dTime)
{
for(int i=0;i<count;i++)
{
digitalWrite(indLED,0);
delay(dTime);
digitalWrite(indLED,1);
delay(200);
}
}
程式名稱:ESP_CH7_AutoConnectOLED0.ino
在程式的第一行先宣告本範例主要的函式庫"WiFiConnectOLED.h",這個函式庫和上一個範例用到的只差了”OLED”這幾個字,很明顯就可以看出來會使用到OLED顯示器;不過原作者並未採用之前介紹過的Adafruit公司的函式庫,而是另外一個名為”SSD1306.h”的函式庫,這個函式庫還引用了另外一個專門在處理I2C介面匯流排的"Wire.h"函式庫,使用者可以不用管他們之間的關係,只要直接帶入就好。
#include "WiFiConnectOLED.h" // include before SSD1306.h
#include <Wire.h> // 使用I2C匯流排必須因用的函式庫
#include "SSD1306.h" // OLED顯示器所使用的函式庫
由於原作者在開始設計這個函式庫時,就考慮到可以同時給ESP8266及ESP32兩種系列的晶片使用,所以在程式前面的編譯引入部分(11~17行),就把這兩種晶片的條件考慮進去了;因此如果在編譯程式時選的是ESP32系列的晶片,就會以第12行的宣告去定義OLED顯示器所使用的接腳,反之如果選的是ESP8266系列的晶片,就會以第15行的宣告去定義。
#ifdef ESP32
SSD1306 display(0x3c, 21, 22); // 定義ESP32所使用的I2C匯流排腳位
#define oledPWR 16 //Pin to supply power to OLED
#else
SSD1306 display(0x3c, 4, 5); // 定義ESP8266所使用的I2C匯流排腳位
#define oledPWR -1 //Pin to supply power to OLED
#endif
SSD1306 display(0x3c, 4, 5);
在上面所宣告的「display()」這個OLED物件變數,後面括弧中的三個參數,第一個是系統使用的OLED顯示器它在I2C匯流排上所占用的位址,而接著的第二、三兩個參數,則分別是I2C匯流排的SDA和SCL這兩根接腳的號碼,這些腳位值跟前面電路圖部分必須相同!
如果仔細比較本範例程式與上一個的不同之處,其實只有兩個地方而已,分別是下面宣告的WiFi連線物件變數的類別(第19行,多了”OLED”這幾個字),和初始化部分(setup())的第32行,多了一個初始化OLED顯示器的指令,其他的部分可說幾乎一模一樣,也就是說使用者要不要加上OLED顯示器作為連線時的人機溝通介面,基本上不需要多做改變,可說是非常容易轉換。
WiFiConnectOLED wc(&display, oledPWR); //宣告一WiFiConnectOLED類別物件變數
32. wc.begin(true); // 初始化使用OLED顯示器連線函式庫
由於本範例程式其他的部分和上一個相同,在此就不多贅訴,請自行參閱上一小節的說明。
◎ 執行結果:
前面的【圖七•1-3_1】至【圖七•1-3_4】其實就是此範例程式執行結果影片畫面的截圖,至於下面的第一段影片是ESPXX晶片使用OLED顯示器開機後,啟動連線未連上WiFi分享器進入AP模式及設定畫面,若3分鐘未進入連線狀態就必須按下重置(Reset)鍵重新開始!由於等待時畫面會停在AP模式,要看到最後重置畫面可快轉到最後面。
而第二段影片則是ESPXX晶片使用OLED顯示器開機後,啟動連線成功連上WiFi分享器畫面,這時OLED顯示器上會顯示分配到的本地IP位址,也就是【圖七•1-3_4】的內容。
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