ESP-NOW使無線ESP32通信變得簡單。廣播傳感器數(shù)據(jù)或立即創(chuàng)建設備到設備的網(wǎng)絡，用最少的代碼。

忘掉NRF、藍牙、433MHz模塊——甚至Wi-Fi!有一種更好的無線方式。我是來自educ8s的尼克。今天，我要向你們展示的是ESP32內置的一種改變游戲規(guī)則的協(xié)議，它可以讓你的設備即時、可靠地通話，而且沒有傳統(tǒng)無線設置的麻煩。

我們將用它來建立一個無線氣象站，在esp32之間傳輸實時傳感器數(shù)據(jù)，并將其顯示在大屏幕上，我們將在不到10分鐘的時間內完成。你準備好升級你的無線游戲了嗎?我們開始吧!

部件清單

?ESP32

?ESP32S3

?BME280傳感器

?2.8" ILI9341顯示屏

?USB電纜

?試驗板(可選)

?跳線

步驟1:ESP-NOW：快速概述

你知道這個小小的ESP32板…在不使用Wifi的情況下，我們已經(jīng)擁有了將數(shù)據(jù)無線發(fā)送到另一臺設備所需的一切?這是正確的!沒有任何額外的模塊，天線或其他任何東西!這一切都是與生俱來的!這要感謝一種叫做ESP-NOW的東西。

ESP-NOW是ESP32的制造商expressif開發(fā)的一種輕量級無連接無線協(xié)議。Wi-Fi或藍牙需要握手、認證和復雜的設置過程，而ESP-NOW不同，它允許設備之間即時直接通信?？梢园阉胂蟪蒭sp32的對講機系統(tǒng)——一臺設備發(fā)送數(shù)據(jù)，另一臺設備接收數(shù)據(jù)，而不需要互聯(lián)網(wǎng)連接、路由器，甚至不需要事先配對。這使得它快速，高效，并且非常容易用于物聯(lián)網(wǎng)項目，傳感器網(wǎng)絡和實時數(shù)據(jù)共享。

ESP-NOW最大的優(yōu)點之一是它的低功耗。因為它不依賴于持續(xù)的網(wǎng)絡連接或后臺通信開銷，所以非常適合遠程傳感器、氣象站和智能家居設備等電池供電的應用。它還支持一對一、一對多甚至多對多通信，這意味著您可以建立一個由ESP設備組成的網(wǎng)絡，方便地交換數(shù)據(jù)。盡管它很簡單，但ESP-NOW可以加密數(shù)據(jù)以確保安全，使其成為傳統(tǒng)無線選項的強大而輕便的替代品。

好的,太棒了!現(xiàn)在你知道了ESP-NOW是什么，讓我們實際一點。在本指南中，我們將展示最簡單的方法來開始使用ESP-NOW。我們將設置一個ESP32來發(fā)送消息…但不是針對任何特定的設備!

而不是針對一個特定的地址，我們將使用一種叫做廣播的東西。這意味著我們發(fā)送的ESP32將向任何正在收聽ESP-NOW頻道的人發(fā)出它的信息。

最酷的是……附近的任何ESP32設備都可以接收到此消息!不需要預編程地址，不需要復雜的配對列表。只需將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線以太網(wǎng)，任何準備好偵聽的ESP32都可以接收到數(shù)據(jù)。

這對于簡單的數(shù)據(jù)廣播來說是完美的，就像我們的氣象站，我們想要發(fā)送傳感器讀數(shù)給任何顯示單元。

請記住，ESP-NOW實際上是一個非常先進的協(xié)議，具有許多功能，但今天我們只是邁出了我們的第一步，我將準備更多先進的視頻，以探索其未來的全部潛力。

步驟2：設置你的第一個ESP-NOW項目

為了使ESP-NOW的使用變得非常簡單，我創(chuàng)建了一個特殊的ESPNowEasy類!這個類以兩個簡單文件的形式提供——一個espno鼬.h文件和一個espno鼬.cpp文件。您只需要將這兩個文件包含在您的Arduino項目中，然后您將擁有這個類的所有魔力!

在Arduino代碼中使用這個類之前，我們需要導入它的頭文件。就像使用任何Arduino庫一樣，您可以在草圖的最頂部使用#include語句完成此操作。

這使得ESPNowEasy類的所有特性都可以在你的代碼中使用。

現(xiàn)在，在我們創(chuàng)建“ESP-NOW助手”對象之前，我們首先需要告訴ESPNowEasy類它將發(fā)送什么樣的數(shù)據(jù)。記得嗎，在我們的基本例子中，我們說過我們會發(fā)送一個數(shù)字和一條消息?為了定義這些數(shù)據(jù)，我們創(chuàng)建了一個自定義數(shù)據(jù)結構?？梢园阉胂蟪稍O計一個特殊的“盒子”來保存我們的特定數(shù)據(jù)。

它看起來像這樣：};在這個結構體中，我們定義了“盒子”將保存的數(shù)據(jù)塊。對于我們的例子，我們想要發(fā)送：

?一個整數(shù)，我們叫它counter。

?還有一個消息——一個文本字符串，“Hello World!”，存儲在一個名為text的字符數(shù)組中。

一旦我們定義了這個消息結構——告訴ESPNowEasy期待什么樣的數(shù)據(jù)——那么我們就可以創(chuàng)建ESPNowEasy對象，我們的“ESP-NOW助手”。當我們創(chuàng)建這個對象時，我們需要告訴它要使用哪個消息結構。

我們用這行來做：

看到了嗎?只需一行，我們現(xiàn)在就有了espNow對象，專門設計用于處理消息數(shù)據(jù)類型，準備好使無線通信變得超級簡單!

步驟3：發(fā)送代碼：發(fā)送計數(shù)器和文本

現(xiàn)在，讓我們發(fā)送一條消息。首先，我們需要初始化ESP-NOW協(xié)議。在我們的ESPNowEasy類中，這非常簡單-只需使用這一行：

接下來，讓我們準備第一個數(shù)據(jù)包。我們將計數(shù)器設置為0，并將短信設置為“Hello World!”。一旦我們的dataToSend結構中填充了這些信息，無線發(fā)送它就很容易了：

這就是它的全部!信不信由你，使用ESPNowEasy庫，發(fā)送數(shù)據(jù)真的很簡單——只需要幾行代碼。為了使我們的示例更具動態(tài)性，讓我們將數(shù)據(jù)發(fā)送和計數(shù)器增量移到loop()函數(shù)中。這樣，我們可以在發(fā)送每個消息后增加計數(shù)器，確保每次傳輸不同的值。最后，在每次發(fā)送之間增加一秒鐘的短暫延遲，將使觀察數(shù)據(jù)傳輸變得更容易。

以下是完整的發(fā)射機代碼：

步驟4：接收代碼：顯示接收到的數(shù)據(jù)

現(xiàn)在，讓我們創(chuàng)建接收器草圖。接收方代碼和發(fā)送方代碼一樣簡單!事實上，它有很多相似之處。

首先，就像發(fā)送方一樣，接收方需要理解它將要接收的消息的結構。這意味著我們需要在接收器代碼中定義完全相同的Message結構!

接下來，就像在發(fā)送器中一樣，我們創(chuàng)建ESPNowEasy對象，專門用于處理我們的消息數(shù)據(jù)類型，如下所示：

現(xiàn)在，在setup()函數(shù)中，第一個關鍵步驟是使用espNow.begin();初始化ESP-NOW協(xié)議本身。然后，我們通過調用onReceive()方法并告訴它使用我們的onmessagerreceived函數(shù)作為處理程序來配置接收器以偵聽傳入的消息。

可以把這個函數(shù)看作是ESP32接收器內的一個專門的小工作人員。它唯一的工作就是耐心地等待無線ESP-NOW消息到達。當有消息進來時，這個功能會自動啟動!

這種類型的函數(shù)通常被稱為“回調函數(shù)”。它不是我們在主循環(huán)()中直接調用的函數(shù)。相反，我們用這行代碼注冊它：espNow.onReceive(onmessagerreceived);在注冊之后，ESPNowEasy庫接管并在新消息到達時自動為我們調用onmessagerreceived函數(shù)。在onmessagerreceived函數(shù)中，魔術變量是receivedMessage。

注意，receivedMessage的類型是Message&。這意味著它是對Message結構的引用。當ESPNowEasy調用onmessagerreceived時，它會自動用來自無線接收消息的數(shù)據(jù)填充這個receivedMessage結構!

因此，在onmessagerreceived中，我們可以使用receivedMessage直接訪問來自傳入消息的數(shù)據(jù)。計數(shù)器和receivedMessage.text。然后，我們可以對接收到的數(shù)據(jù)做任何我們想做的事情——在我們的示例中，我們只是將其打印到串行監(jiān)視器。但在實際項目中，您可能會使用這些數(shù)據(jù)來更新顯示、控制電機、觸發(fā)動作或任何您可以想象的事情!

以下是完整的接收器代碼：

步驟5：測試基本ESP-NOW通信

我們快到了!現(xiàn)在是時候對我們的代碼進行測試了。

首先，確保您已將發(fā)射器代碼上傳到一個ESP32板，并將接收器代碼上傳到另一個ESP32板。

在Arduino IDE中打開接收器ESP32的串行監(jiān)視器。將波特率設置為115200，與代碼中的Serial.begin()調用相匹配。

一旦兩個ESP32板都上電，您應該開始看到消息出現(xiàn)在接收器的串行監(jiān)視器中。輸出應該看起來像這樣：

您將注意到計數(shù)器的值隨著接收到的每條消息的增加而增加，這表明正在成功地傳輸和接收數(shù)據(jù)。

為了真正向您展示ESP-NOW的多功能，我甚至將使用不同的ESP32型號作為接收器-這次是ESP32- s3板!看看這個，效果很好!在串行監(jiān)視器上，我們可以看到無線發(fā)送的消息!這表明ESP-NOW廣播與各種ESP32板兼容。

如果沒有看到任何輸出，請仔細檢查以下內容：

?接線：確保兩塊ESP32板都已正確接通電源。

?波特率：確保串口監(jiān)視器的波特率為115200。

?代碼上傳：檢查每個ESP32上傳的代碼是否正確。

?距離：確保ESP32板之間的距離在合理范圍內。

一旦您在串行監(jiān)視器中看到消息，您就已經(jīng)成功地使用ESP-NOW和ESPNowEasy類在兩個ESP32板之間建立了基本的無線通信!

步驟6：搭建無線氣象站：發(fā)射機

現(xiàn)在我們有了基本的ESP-NOW通信的堅實基礎，讓我們繼續(xù)我們的無線氣象站項目。我們將從修改發(fā)射器代碼開始，從BME280傳感器發(fā)送真實世界的傳感器數(shù)據(jù)。

正如您所料，主要的調整是修改我們的數(shù)據(jù)結構以匹配傳感器讀數(shù)。讓我們看一下氣象站的WeatherData結構。你會發(fā)現(xiàn)，我們已經(jīng)重新設計了“數(shù)據(jù)盒”，專門用來保存溫度、濕度和壓力值。

下面是新的WeatherData結構：

我們現(xiàn)在不再使用直接的Adafruit BME280庫調用，而是使用一個單獨的Sensor .h文件和一個Sensor類來封裝傳感器交互。這使得主代碼更簡潔、更有條理。

以下是更新后的發(fā)射機代碼：

變更說明：

?#include "sensor.h"：包含自定義傳感器處理代碼。

?Sensor Sensor (true);：創(chuàng)建一個Sensor對象，初始化它以使用公制系統(tǒng)。

?sensor.begin()：通過sensor類初始化BME280傳感器。

?sensor. gettemperature()、sensor. gethumidity()、sensor. getpressure()：使用sensor類的方法檢索傳感器數(shù)據(jù)。

?錯誤處理：增加了espNow.begin()和sensor.begin()的檢查，以確保正確的初始化。

?2000ms延遲：延遲已更改為2000ms。

接線說明:

有關BME280傳感器連接到ESP32的詳細說明，請參閱附件接線圖。確保傳感器的VCC、GND、SDA和SCL引腳正確連接。

現(xiàn)在，把這個代碼上傳到你的ESP32發(fā)射機。您將開始看到傳感器數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送!

步驟7：搭建無線氣象站：接收器

現(xiàn)在，讓我們把注意力轉向氣象站的接收端。我們將修改接收器代碼，以便在il9341顯示器上顯示傳入的天氣數(shù)據(jù)。

首先，我們需要包括必要的庫并定義WeatherData結構，就像在發(fā)送器代碼中一樣。我們還將包含一個定制的display .h文件來處理顯示交互。

接收器代碼中的關鍵變化是：

?包括display. h文件：這允許我們與ILI9341顯示器進行交互。

?創(chuàng)建顯示對象：該對象將管理顯示。

定義onWeatherDataReceived回調函數(shù)：該函數(shù)對于處理傳入的天氣數(shù)據(jù)至關重要。函數(shù)如下：

當ESP32從發(fā)射器接收到天氣數(shù)據(jù)時，該功能自動觸發(fā)。它首先將接收到的數(shù)據(jù)打印到串行監(jiān)視器進行調試和驗證。然后，它調用display.update()函數(shù)，傳遞接收到的數(shù)據(jù)，以更新ILI9341的顯示。

?在setup()函數(shù)中初始化顯示：我們調用display.begin()來設置顯示。

?實際上，我們正在添加代碼來接收天氣數(shù)據(jù)，然后將其發(fā)送到ILI9341顯示器以進行可視化。

上傳守則：

?使用USB電纜將ESP32接收器連接到計算機。

?打開Arduino IDE，選擇正確的板和端口。

?確保Display.h和Display.cpp文件正確放置在Arduino項目文件夾中，或作為IDE中的選項卡包含。

?驗證代碼，然后點擊“上傳”按鈕。

接線說明:

請參考附件接線圖，了解連接ILI9341顯示器到ESP32的詳細說明。確保顯示器的VCC、GND、SDA、SCL和其他必要引腳正確連接。

現(xiàn)在，一旦代碼上傳到您的ESP32接收器，并且發(fā)射器正在運行，您將看到從發(fā)射器接收到的天氣數(shù)據(jù)顯示在ILI9341屏幕上。串行監(jiān)視器也將顯示數(shù)據(jù)。

步驟8:ESP-NOW的范圍和可靠性

現(xiàn)在我們的無線氣象站已經(jīng)建立并運行，讓我們談談ESP-NOW的范圍和可靠性。

在我的測試中，ESP-NOW的性能出奇地強勁。我已經(jīng)能夠帶著這些esp32在我的房子里走來走去，天氣數(shù)據(jù)一直保持完美的流-沒有丟失一個數(shù)據(jù)包!老實說，對于這種本地的家庭無線通信，我發(fā)現(xiàn)ESP-NOW比我用過的任何藍牙、433MHz或NRF模塊設置都要可靠得多。它就是有效，而且一直有效。

更令人興奮的是，ESP-NOW能夠實現(xiàn)更大的范圍——高達400米。

這種可靠性使ESP-NOW成為傳感器網(wǎng)絡、智能家居應用以及任何數(shù)據(jù)傳輸一致性至關重要的項目的理想選擇。雖然障礙物、干擾和天線放置等因素會影響探測范圍，但ESP-NOW為ESP32項目提供了強大而可靠的無線解決方案。

步驟9 .結論

這就是答案!我們已經(jīng)成功地使用ESP-NOW建立了一個無線氣象站，證明了該協(xié)議對于ESP32通信是多么容易和可靠。

我們已經(jīng)學會了如何：

?建立基本的ESP-NOW通信來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

?為我們的天氣數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個自定義數(shù)據(jù)結構。

?使用ESPNowEasy庫來簡化這個過程。

?集成BME280傳感器，捕捉實時環(huán)境數(shù)據(jù)。

?在ILI9341屏幕上顯示該數(shù)據(jù)。

ESP-NOW提供了一種強大而高效的方式來創(chuàng)建無線項目，而無需傳統(tǒng)Wi-Fi或藍牙設置的復雜性。其低功耗和可靠的通信使其成為廣泛應用的完美選擇。

本文編譯自hackster.io