如何利用ESP-NOW 技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效物聯(lián)網(wǎng)通信

作者：Lashley Wang

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用急促發(fā)展, 市場(chǎng)需要一種高效、低成本的解決方案, 本期將為你詳細(xì)探討ESP-NOW技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的應(yīng)用,包括其技術(shù)特點(diǎn)、適用場(chǎng)景以及如何利用它實(shí)現(xiàn)多設(shè)備之間的高效無線通訊。

本系列第三集，依然是我們的老朋友DFRobot 高級(jí)工程師夏青（Rockets Xia）給大家講解。

主講嘉賓：

夏青（Rockets Xia），DFRobot高級(jí)工程師，蘑菇云創(chuàng)客空間共同創(chuàng)始人

夏青經(jīng)常活躍于國內(nèi)外創(chuàng)客社區(qū)。從2008起開始致力推廣創(chuàng)客文化，促進(jìn)創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)在中國的發(fā)展，2010年與中國創(chuàng)客教父李大維等打造國內(nèi)首個(gè)創(chuàng)客空間"新車間"。2013年在DFRobot和浦軟集團(tuán)的支持下建設(shè)蘑菇云創(chuàng)客空間。作為蘑菇云創(chuàng)客空間共同創(chuàng)始人，經(jīng)常鼓勵(lì)和推動(dòng)社區(qū)創(chuàng)客項(xiàng)目的推進(jìn)。作為DFRobot高級(jí)工程師，積極致力于推動(dòng)人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)在創(chuàng)客及創(chuàng)客教育領(lǐng)域的落地和推廣。

本期首先介紹了ESP-NOW，這是一種由[樂鑫公司] 定義的無連接WiFi通信協(xié)議，類似于低功耗的2.4GHz無線連接。ESP-NOW在通信前需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行配對(duì)，配對(duì)完成后連接是安全、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)且持久的，適合于多設(shè)備的低功耗低延遲數(shù)據(jù)傳輸。但同時(shí)也與傳統(tǒng)WiFi不同，ESP-NOW不需要路由器或接入點(diǎn)，而是通過設(shè)備MAC地址進(jìn)行識(shí)別和通訊。

（圖片來源：DFRobot）

接下來，我們來看一看由 [DFRobot] 提供的[Beetle ESP32-C3] 。它不僅支持 ESP-NOW 通信，還具備低功耗和小尺寸的優(yōu)勢(shì)。

（圖片來源：DFRobot）

Beetle ESP32-C3 在僅有硬幣大小的體積上，引出了多達(dá) 13 個(gè) I/O 口，同時(shí)主控板還集成鋰電池充電管理功能，可以直接連接鋰電池，不需要外圍模塊。

（圖片來源：DFRobot）

（圖片來源：DFRobot）

Beetle ESP32-C3 配套的擴(kuò)展板在未增加太大體積的情況下，引出了更多的接口，在制作項(xiàng)目時(shí)焊接更加方便。板載的GDI顯示屏接口，解決使用屏幕時(shí)的接線煩惱。Beetle ESP32-C3 支持Wi-Fi和Bluetooth 5 (LE)雙模通訊，并且擁有詳細(xì)的示例[教程] ，通過教程可以輕松地使用控制器的無線功能，連接物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

（圖片來源：DFRobot）

DFRobot 的 Beetle 系列開發(fā)板以其小巧且功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)著稱，非常適合空間有限的項(xiàng)目。無論在性能還是靈活性方面，相信它們都能夠完美滿足大家的需求。

接下來介紹基于Beetle ESP32-C3開發(fā)板的運(yùn)動(dòng)按鈕項(xiàng)目。Beetle ESP32-C3具有小尺寸、低功耗、支持WiFi和藍(lán)牙等優(yōu)點(diǎn), 非常適合該項(xiàng)目。項(xiàng)目包括4個(gè)運(yùn)動(dòng)按鈕、WS2812燈帶、蜂鳴器等組件，通過ESP-NOW實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的同步和交互。項(xiàng)目設(shè)計(jì)了3種游戲模式: 打地鼠、接力和擊鼓傳花, 可以用于多人游戲或智能家居控制等應(yīng)用場(chǎng)景。

（圖片來源：DFRobot）

（圖片來源：DFRobot）

（圖片來源：DFRobot）

硬件組裝完成后，進(jìn)入編程環(huán)節(jié)。首先我們將使用 Arduino IDE 來編寫和上傳代碼。如果你習(xí)慣使用其他編程環(huán)境，也可以選擇自己熟悉的工具和代碼。選取 Arduino 中的 ESP-NOW 的示例代碼，我們來看看 ESP-NOW 的能力到底怎么樣。

（圖片來源：DFRobot）

上傳燒錄以后我們就可以看到，發(fā)射和接收信息的延時(shí)是 2~4 ms 左右，單向傳播的延時(shí)約為 2 ms 左右，相當(dāng)于 1/100 秒，速度非常快。

（圖片來源：DFRobot）

確保每個(gè)設(shè)備都能正常識(shí)別和通信后，接下來就可以進(jìn)入下一步的功能實(shí)現(xiàn)。為了方便大家理解，這里用腦圖的方式將程序結(jié)構(gòu)做了梳理，供大家參考。

（圖片來源：DFRobot）

現(xiàn)在和大家簡(jiǎn)單說下游戲規(guī)則的設(shè)置。在現(xiàn)有的程序里預(yù)設(shè)了三個(gè)模式，可以用短按來選擇，長(zhǎng)按 3 秒來確認(rèn)選擇。需要切換的時(shí)候，隨時(shí)可以用長(zhǎng)按來進(jìn)入菜單。

模式 1 是打地鼠模式，這個(gè)模式下，我們的程序會(huì)隨機(jī)在 4 個(gè)運(yùn)動(dòng)按鈕上出現(xiàn)紅色的信號(hào)，需要在最短時(shí)間內(nèi)按下，才能獲得成績(jī)。

（圖片來源：DFRobot）

模式 2 是接力模式，在這個(gè)模式下，每按一次運(yùn)動(dòng)按鈕上出現(xiàn)綠色按鈕，下一個(gè)運(yùn)動(dòng)按鈕就會(huì)變成另外一個(gè)顏色，也就是說你需要依次按動(dòng)按鈕，這個(gè)時(shí)候就是接力模式。

（圖片來源：DFRobot）

模式 3 是擊鼓傳花模式，進(jìn)入此模式時(shí) 4 個(gè)按鈕依次循環(huán)亮藍(lán)燈，按下帶屏幕的主按鈕，此時(shí)亮藍(lán)燈的那個(gè)按鈕，就是被選中的“天之驕鈕”了。

（圖片來源：DFRobot）

在這個(gè)項(xiàng)目中，按鈕的狀態(tài)將通過 ESP-NOW 實(shí)時(shí)同步到所有設(shè)備，LED 和蜂鳴器會(huì)根據(jù)按鈕狀態(tài)作出相應(yīng)的反饋。此外，此項(xiàng)目還可以展示不同的游戲模式，比如多人對(duì)戰(zhàn)或合作模式，讓大家看到這個(gè)項(xiàng)目在實(shí)際應(yīng)用中的各種可能性和互動(dòng)方式。

運(yùn)動(dòng)按鈕項(xiàng)目不僅可以用于簡(jiǎn)單的游戲和互動(dòng)，還可以擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，比如智能家居控制器、物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目等。歡迎大家發(fā)揮創(chuàng)意，探索 ESP-NOW 和 DFRobot 開發(fā)板的更多可能性。無論是改進(jìn)現(xiàn)有項(xiàng)目，還是開發(fā)新的應(yīng)用，這些技術(shù)都能為你帶來無限的創(chuàng)作空間。

這就是本期的所有內(nèi)容啦，感謝大家觀看，希望大家可以從中獲得有用的信息和靈感。下一期我們會(huì)進(jìn)一步介紹 ESP32 另外一個(gè)高階玩法，《ESP32在邊緣計(jì)算使用 tinyML 項(xiàng)目的應(yīng)用》，歡迎大家關(guān)注。

審核編輯 黃宇