ESP32工業物聯網6門課 The Six Basic Cours...

工業4.0 系列的書是我出版至今十年多，出書量也破一百六十本大關，當初出
版電子書是希望能夠在教育界開一門Maker 自造者相關的課程，沒想到一寫就已過
4 年，繁簡體加起來的出版數也已也破百本的量，這些書都是我學習當一個Maker
累積下來的成果。
這本書可以說是我的書另一個里程碑，很久以前，這個系列開始以駭客的觀點
為主，希望Maker 可以擁有駭客的觀點、技術、能力，駭入每一個產品設計思維，
並且成功的重製、開發、超越原有的產品設計，這才是一位對社會有貢獻的『駭客』。
如許多學習程式設計的學子，為了最新的科技潮流，使用著最新的科技工具與
軟體元件，當他們面對許多原有的軟體元件沒有支持的需求或軟體架構下沒有直接
直持的開發工具，此時就產生了莫大的開發瓶頸，這些都是為了追求最新的科技技
術而忘卻了學習原有基礎科技訓練所致。
筆著鑒於這樣的困境，思考著『如何駭入眾人現有知識寶庫轉換為我的知識』
的思維，如果我們可以駭入產品結構與設計思維，那麼了解產品的機構運作原理與
方法就不是一件難事了。更進一步我們可以將原有產品改造、升級、創新，並可以
將學習到的技術運用其他技術或新技術領域，透過這樣學習思維與方法，可以更快
速的掌握研發與製造的核心技術，相信這樣的學習方式，會比起在已建構好的開發
模組或學習套件中學習某個新技術或原理，來的更踏實的多。
目前許多學子在學習程式設計之時，恐怕最不能了解的問題是，我為何要寫九
九乘法表、為何要寫遞迴程式，為何要寫成函式型式…等等疑問，只因為在學校的
學子，學習程式是為了可以了解『撰寫程式』的邏輯，並訓練且建立如何運用程式
邏輯的能力，解譯現實中面對的問題。然而現實中的問題往往太過於複雜，授課的
老師無法有多餘的時間與資源去解釋現實中複雜問題，期望能將現實中複雜問題淬
鍊成邏輯上的思路，加以訓練學生其解題思路，但是眾多學子宥於現實問題的困
惑，無法單純用純粹的解題思路來進行學習與訓練，反而以現實中的複雜來反駁老
師教學太過學理，沒有實務上的應用為由，拒絕深入學習，這樣的情形，反而自己
造成了學習上的障礙。
本系列的書籍，針對目前學習上的盲點，希望讀者當一位產品駭客，將現有產
品的產品透過逆向工程的手法，進而了解核心控制系統之軟硬體，再透過簡單易學
的Arduino 單晶片與C 語言，重新開發出原有產品，進而改進、加強、創新其原有
產品固有思維與架構。如此一來，因為學子們進行『重新開發產品』過程之中，可
以很有把握的了解自己正在進行什麼，對於學習過程之中，透過實務需求導引著開
發過程，可以讓學子們讓實務產出與邏輯化思考產生關連，如此可以一掃過去陰
霾，更踏實的進行學習。
這十年多以來的經驗分享，逐漸在這群學子身上看到發芽，開始成長，覺得
Maker 的教育方式，極有可能在未來成為教育的主流，相信我每日、每月、每年不
斷的努力之下，未來Maker 的教育、推廣、普及、成熟將指日可待。
最後，請大家可以加入Maker 的Open Knowledge 的行列。
曹永忠 於貓咪樂園

工業4.0 系列的書是我出版至今十年多，出書量也破一百六十本大關，當初出
版電子書是希望能夠在教育界開一門Maker 自造者相關的課程，沒想到一寫就已過
4 年，繁簡體加起來的出版數也已也破百本的量，這些書都是我學習當一個Maker
累積下來的成果。
這本書可以說是我的書另一個里程碑，很久以前，這個系列開始以駭客的觀點
為主，希望Maker 可以擁有駭客的觀點、技術、能力，駭入每一個產品設計思維，
並且成功的重製、開發、超越原有的產品設計，這才是一位對社會有貢獻的『駭客』。
如許多學習程式設計的學子，為了最新的科技潮流...

工業40 系列

開發板介紹
　　ESP32 WROOM
　　NodeMCU-32S Lua WiFi 物聯網開發板
　　安裝ESP 開發板的CPX 晶片USB 驅動程式
　　章節小結

第一門課 溫溼度感測器模組
　　XY-MD02 溫溼度感測模組
　　開啟軟體
　　XY-MD02 溫溼度感測器通訊命令解析
　　讀寫請求資料發送資料方法
　　感測模組回應請求後回饋資料發送資料方法
　　請求發送溫度資料
　　請求發送濕度資料
　　請求發送溫溼度資料
　　讀寫單一暫存器資料發送資料方法
　　感測模組回應請求暫存器後回饋資料發送資料方法
　　請求發送裝置位址資料
　　請求修改裝置位址資料
　　請求發送傳輸速率資料
　　請求修改傳輸速率資料
　　章節小結

第二門課 溫溼度感測器傳送雲端
　　XY-MD02 溫溼度感測模組
　　顯示XY-MD02 溫溼度感測器顯示介面
　　將溫XY-MD02 溫溼度感測器透過資料代理人傳送到雲端平台
　　章節小結

第三門課 Modbus RTU 繼電器模組
　　八組繼電器模組
　　Modbus RTU 繼電器模組電路控制端
　　電磁繼電器的工作原理和特性
　　繼電器運作線路
　　完成Modbus RTU 繼電器模組電力供應
　　完成Modbus RTU 繼電器模組之對外通訊端
　　開啟軟體
　　開始測試繼電器開啟與關閉
　　通訊命令解析
　　控制繼電器之Modbus 控制碼
　　測試軟體進行連線與控制測試
　　完成Modbus RTU 繼電器模組之對外通訊端
　　實際進行連線與控制測試
　　章節小結

第四門課工業通訊四繼電器模組
　　四組繼電器模組
　　開啟軟體
　　Modbus RTU 四路繼電器模組命令解析
　　單獨打開單一繼電器
　　開啟/關閉所有繼電器
　　讀取/設定控制器
　　讀取繼電器器
　　讀取IO 光耦合
　　電磁繼電器的工作原理和特性
　　繼電器運作線路
　　完成Modbus RTU 繼電器模組電力供應
　　完成Modbus RTU 繼電器模組之控制家電
　　章節小結

第五門課 整合MQTT 控制裝置
　　MQTT Broker 訂閱功能開發
　　MQTT Broker 訂閱接收後回饋功能開發
　　透過串列埠控制裝置並回傳裝置狀態
　　透過MQTT Broker 傳送控制裝置並回傳裝置狀態
　　回饋控制器狀態之功能開發
　　章節小結

第六門課 使用Python 控制工業裝置
　　透過MQTT Broker 控制開發裝置
　　安裝與設定Python 開發視覺化界面
　　開發控制Modbus 控制器之功能問題
　　解決重複產生視窗程式碼的問題
　　產生視窗操作之程式碼
　　完成傳送json 文件到MQTT Broker 伺服器程式碼
　　小結
　　本書總結

作者介紹

附錄
　　NodeMCU 32S 腳位圖
　　ESP32-DOIT-DEVKIT 腳位圖
　　ESP32 物聯網基礎10 門課:The Ten Basic Courses to IoT Programming

Based on ESP32
　　ZQWL-IO-1CNRR8-I 使用手册V14
　　XY-MD02 溫溼度感測模組
　　顯示XY-MD02 溫溼度感測器實驗實體圖
　　Modbus RTU 四路继电器模块
　　Modbus RTU 四路繼電器模組命令一覽表

參考文獻

工業40 系列

開發板介紹
　　ESP32 WROOM
　　NodeMCU-32S Lua WiFi 物聯網開發板
　　安裝ESP 開發板的CPX 晶片USB 驅動程式
　　章節小結

第一門課 溫溼度感測器模組
　　XY-MD02 溫溼度感測模組
　　開啟軟體
　　XY-MD02 溫溼度感測器通訊命令解析
　　讀寫請求資料發送資料方法
　　感測模組回應請求後回饋資料發送資料方法
　　請求發送溫度資料
　　請求發送濕度資料
　　請求發送溫溼度資料
　　讀寫單一暫存器資料發送資料方法
　　感測模組回應請求暫存器後回饋資料發送資料方法
　　請求...