螺絲轉換表  inches 到公分 

2017.03.24 星期五

      許多文章都會提到ESP8266 對外部電源的要求是出名的嚴格(耗電)，外部電源不稳定可能會造成ESP模組莫名其妙的Reset，因此我們要去思考要如何考慮一個問題，我們要使用什麼稳壓電路或稳壓ＩＣ才能提供足夠電壓、電流供電給ESP模組，另外除了ESP本身模組外我們的專案可能還有其他的傳感器也需要外部電源，例如我們設計一個IoT（物聯網）的專案時，你的偵側節點地理位置可能是置放在戶外，你要確保該裝置能持續的工作。因此我的IoT節點外部電源能夠維持多久，大約的功率消耗是多少？要使用什麼電池種類當做電源，多久要回收更換電池或再充電，需要設計太陽能自足充／供電嗎？這些問題將會使得電源設計變成了一個很大的研究問題。

　　　就目前針對大部份的專案需求，通常至少需要二種電壓5V和3.3V，許多幑控制器或開發版需要5V例如像Arduino Uno、Raspberry，而有些傳感器卻是需要3.3V的工作電壓。另外則是工作電流的問題要提供多少的電源才足夠。我們的原則仍是使用最便宜但技術可行的解決方案去解決這個問題。

　ESP8266模組使用者手册中有提到的一個ESP8266的耗電量平常是100mA，最多是200mA。電流消耗可能依工作型態不同而不同，例如在持續傳送資料時可能消耗電流從平圴值0-70mA，甚至於到200mA。

資料來源：ESP8266 WiFi 模組用戶手册 V1.0 [1]

  Espressif針對ESP8266模組的電源消耗作了一個統計，發現當ESP8266作Wi-Fi網路傳輸時會消耗比較多的電力。這個表格顯示當ESP8266模組使用802.11b 11Mbps資料傳輸時要消耗170mA的電力，而在Sleep模式消耗值大約在10mA~15mA，因此ES8266模組作資料傳輸時會比較耗電，如在執行程式或利用傳感器收集I/O資料會如上表所示平均值在~12mA之間。

  是故，在設計專案時ESP8266模組專案時當系統處於無工作或閒置時應該設計讓晶片進入Sleep狀態，以節省電源。其實從微處理器工作負載量的角度而言，晶片90%的時間都是閒置的，因此當無工作或任務時ESP晶片應該要進入休眠模式以可以節省較多的電力。至於如何實作下次再寫一篇敍述或可參考這篇Espressif的技術文件-ESP8266 Low Power Solutions。

資料來源: Espressif - ESP8266 Power Consumption

問題(1):使用Arduino Uno版的3.3V輸出電源是否可以當做ESP8266的外部電源？

    根據Arduino Uno的官方技術規格書中寫到3.3V的輸出電源只能提供50mA 的電流（DC Current for 3.3V Pin 50 mA），但是ESP8266的平常耗電量可能要0~100mA，因此感覺上這種的供電方式似乎是不太足夠的。但是有作者做過測試，利用這種方式跑測試資料，開Client模式傳資料時，整個板(USB電壓電流檢測器)最多寫吃100mA，沒出什麼問題，但是作者提到在作程式實作時會影響耗電，特別是在燒錄程式時，板子就會變得不穩定[2]。因此如我們從Arduino供電給ESP8266運作的技術文件上來看，實際上是不太足夠的，特別時在開發階段要燒錄資料或修改程式都會有問題，甚至於在執行階段要做資料傳輸工作電流有時是足夠、有時是不夠的，因此所以最好的方式還是要另接外部電源。否則在需要高電流的需求情況下，有可能燒毀Arduino Uno開發版。

 問題(2): 許多USB to Serial 晶片(例如PL-2303HX晶片)會產出3.3V的DC，ESP8266模組是否可以使用這個3.3V的電壓 ?

    許多教學網站皆會使用到USB to Serial 晶片(例如PL-2303HX晶片)，該晶片會提供3.3V的直流電壓，有些網站會直接利用這個輸出接到ESP8266模組，並没有外接3.3V的電源，這是可行的嗎 ? 其實答案跟上面一樣，有些會成功，有時會有問題，為什麼? 因為這要看你給予ESP8266模組什麼樣的工作或任務，如僅使用在教學或技術展示使用，個人覺得或許可行，但在產品開發或專案執行可能是不恰當的。因為從FT2303 IC
內的技術規格書中提到在巾部線部內有個5 to 3.3V 的稳壓電路，3.3V的輸出電壓為3.0V~3.6V，平均輸出電壓是3.3V，但在輸出電流部份只有描述到5V輸出端最大電流為150mA，但没寫到3.3V輸出端的最大輸出電流是多少。那我們假設這晶片將可輸出最大輸出電流為150mA。因此我們可以結論如使用PL-2302晶片供電給ESP8266模組有些作業是可以，但有些作業可能會不稳定。

問題(3): USB to Serial 晶片的TX接脚是否可以直接連接到ESP8266模組的RX接脚 ?

    根據FT2303 IC 內的技術規格書中的通訊接脚TX輸出是3.3V ，因此此脚直接連接到直接連接到ESP8266模組的RX接脚是没有問題的。但是如我們是使用Arduino來傳資料，將Arduino的TX(傳送資料)接脚直接連接到ESP8266的RX(接收資料)接脚，但Arduino 的TX接脚輸出壓為5V，但ESP8266的RX接脚為3.3V的輸入電壓，所以如用上圖的而Arduino TX0接ESP8266 RX可能會有燒毀ESP8266的可能性，因此建議使用二個電阻(1K及2K或10K及 20K)分壓，使5.5V的輸出電壓變成3.3V的電壓。而Arduino RX與ESP8266 TX不需要分壓電路，因為當TX為High電位(3.3V)時， Arduino的RX能偵測到這是高電位，所以不需要分壓電路 (更多資訊請參考ESP8266硬體連接這篇文章)。

問題(4): 什麼是較好的電源供應方式 ?

   就目前針對大部份的專案需求，通常至少需要二種直流電壓5V和3.3V，許多幑控制器或開發版需要5V例如像Arduino Uno、Raspberry，而有些傳感器卻是需要3.3V的工作電壓。因此我們最好設計一個能同時提供雙電源的電路，也就是一個輸入源而輸出二個輸出源的供電方式，參考下面方式:

　
資料來源：於電源穩壓 IC　　    

問題(4): 什麼是較好的電源供應來源 ?

    就目前市面上的電源供應來源，大部份仍是使用電池為主，下表可參考各電池種類的工作電壓及容量，各種電池有不同的工作特性及優缺點，列出各種種類電池的用意在比較電容量，那一種較電池技術較適合你的專案計劃。有些電池可再充電重覆使用，有些電池需要經過穏壓電路後才可供電ESP8266模組。

資料來源：#64 What is the Ideal Battery Technology to Power 3.3V Devices like the ESP8266?

有數個提供5V或3.3V穩壓IC的方案可供選擇，使用者應該考慮全部5V和3.3V的負載需求選擇適當的穩壓IC，輸出電流愈高，價錢當然就愈貴，要自行評估選擇。

1. AMS1117 為可調整或固定輸出電壓3.3V的穩壓IC，輸入電壓範圍從4.8V~ 15V，可提供800mA的輸出電流。
2. LD1117輸入電壓範圍從4.75V ~ 15V，可提供800mA的輸出電流。
3. LMS7833輸入電壓範圍從3.3V ~ 18V，可提供1A的輸出電流，如整個專案需要3.3V負載很多，可以考慮使用這個輸出電流較大的IC。
4. HT7833輸入電壓範圍從1.8V ~ 8V，可提供500mA的輸出電流。
5. MIC5219輸入電壓範圍從2.5V ~ 12V，可提供500mA的輸出電流，雖然輸出電流没有前面大，但已經足夠應付ESP8266模組的最高需求電流200mA。
6. LM317輸入電壓範圍從3V~40V直流電壓，輸出可提供1.5A的輸出電流。
   
   以上這些穩壓IC有些是調整或固定輸出電壓，其實最重要的是穩壓IC的輸入耐壓範圍,這些大概都可耐壓12V以下的電壓，所以不管是 9V 方形電池, 還是 12V 23A 的 L1208 鹼性電池，或者12V鉛酸電池都可以作為其輸入來源。在露天都可找到 3.3V 與 5V 這兩種晶片,而且價格也很親民。為了增加電源穩定度通常都會在穩壓IC加上電容,這些要考就需要參考規格書才可以了，但我看很多教學網站直接也能成功，但端看你的使用目的而定了，教學實驗用或是專案產品設計用，重要的是使用這些穩壓IC就可以滿足你雙電源的需求了，不要因為電源的問題造成電話不稳定，有時做不出來花費很多時間和金錢但卻找不到原因。

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參考資料

1. ESP8266 WiFi 模組用戶手册 V1.0
2. 便宜大碗的WiFi 晶片 ESP8266入手 － 與Arduino對接

ESP8266 是一個由大陸上海樂鑫信息(Espressif Systems)公司所生產的wifi低價格晶片，該晶片內建TCP/IP協定堆疊的通訊架構和擁有微控制器(MCU-Micro Controller Unit)的處理能力，ESP8266 有分成一大堆 ESP01 ~ ESP12E/F，這些不同型號是由 ai-thinker 製造的，依照用途不同型號有不同的規格，因此在使用上使用者依你的應用程式或專案需求選擇不同的型號。編號愈小晶片功能會較差例如記憶體容量較少，可容納的韌體容量會比較小或者使用不同天線形式或晶片大小會有所不同，使用上會比較麻煩，但價格相對會比較便宜，但每個型號的價格差異不太，因此個人建議剛入門的使用者從ESP12E或ESP12F開始玩起，可以少走一些比較複雜之路，(ESP-12E 和 ESP-12F 外觀的最大差異為ESP-12F為ESP-12E加強版,天線全新改版射頻性能優化。) 當你能夠有成功的駕馭該晶片後，再依自己的專案需求選擇不同的晶片。所有型號差異可參考下面表格，或至ES8266 community 查詢比較。另外該公司最近也會發表一些新的ESP8266晶片，使用者可以自己評估該晶片功能再選購。

ESP8285 是一個ESP8266 模組新增內建1 MB 的flash ROM

ESP32是較新的模組，它的最主要特點是新增內建藍芽功能。  

下面網址有列出所有ESP8266晶片家族的列表

ESP8266 From Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266
 

  如果你還看不懂的話，就依我的建議到網站選購ESP12X系列晶片，不一樣的型號還有不同的 flash size， 要特別注意 flash size，因為Flash是用來存放韌體及你的程式，它們會影響韌體可以更新的版本，所以較新版的晶片flash size 會比較大！大小由 512KBytes 到最大 16 MBytes，像最早的ESP-01(藍色板) 僅有標準的4Mb (512KB) of FLASH。現在 (黑色板) 都是 1MBytes 的 Flash 設置；ESP-12F 就使用 4MByte 的 Flash ... 等(要小心注意b和B的不同,b是指bits,而B是指bytes)。當選購完晶片後再依照我的網站教學，一個步驟一個步驟的實作。如此你將可以完全的掌控及享受ESP8266無線自動控制之路。

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ESP8266 是一個wifi且SOC (system on a chip)的晶片，Soc就是一個將電腦或其他電子系統集成到單一晶片的積體電路，並且ES8266本身也可稱為一個Microcontroller(微控制器)又可簡稱MCU,也有人稱為單晶片微控制器(Single Chip Microcontroller),MCU將ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一個晶片中，為不同的應用場合做不同組合控制.微控制器在藉由這幾年不斷地研究,目前MCU發展歷經4位元、8位元、到現在的16位元及32位元甚至64位元。

典型的系統單晶片(MCU)通常具有以下部分：

1. CPU:至少一個微控制器或微處理器、數位訊號處理器，但是也可以有多個中央控制核心。CPU的運作完全由儲存於記憶體內、依照指令順序執行的程式而決定。CPU只是以預先定義的順序讀取並執行這些指令。
2. Memory記憶體則可以是唯讀記憶體、隨機存取存儲器、EEPROM和快閃記憶體中的一種或多種，MCU的記憶體用於儲存程式碼與資料，記憶體主要有兩種類型：ROM與RAM
   (2.1)ROM唯讀記憶體）:即使關閉電源，此記憶體仍會保留內容。ROM通常用於儲存啟動程式（開啟電源或重設後立即執行）以及儲存可透過執行程式自由存取的常數。許多MCU皆使用快閃記憶體(flash)取代ROM。快閃記憶體與ROM一樣皆可在關閉電源時保留內容，但與ROM不同的是快閃記憶體中保留的內容可被覆寫。

    (2.2)RAM（隨機存取記憶體）: 此記憶體可任意重新寫入，但缺點在於電源關閉時，內容便會遺失。RAM主要用於儲存程式變數。許多單晶片MCU使用靜態RAM（SRAM）作  為內 建RAM。SRAM具備兩大優點：支援更快的存取速度、不需定期更新整理。缺點則是內部電路系統複雜，無法在晶片有限空間內容納大量內容。SRAM不適合用於實作大容量記憶體。SRAM的替代品稱為DRAM（動態RAM）。DRAM由於結構簡單，可在小型空間內提供大容納量。標準的DRAM尺寸會比標準SRAM尺寸略大，但於單一晶圓上要整合DRAM與高速邏輯相當不易，也因此單晶片MCU中通常不會使用DRAM。DRAM通常與晶片連接，作為周邊連接裝置的電路系統。

3. 不同標準的連線介面: 如通用串行匯流排、火線、乙太網、通用異步收發和序列周邊介面等，微控制器內含Serial I/O是為了提供對外部週邊Device的通訊管道，各家種類不同，常見的有以下幾種:

◆UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter):Intel,Atmel;通用非同步收發傳輸器是一種異步收發傳輸器，是電腦硬體的一部分，將資料由串行通信與並行通信間作傳輸轉換。UART通常用在與其他通訊介面（如EIA RS-232）的連結上。

◆USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter ):Siemens;

◆SPI(Serial Peripheral Interface):Motorola;序列周邊介面，是一種用於短程通訊的同步串行通訊介面規範，主要應用於單晶片系統中。類似I²C。 這種介面首先被Motorola（摩托羅拉）公司開發，然後發展成了一種行業規範。典型應用包含SD卡和液晶顯示器。 SPI裝置之間使用全雙工模式通訊，包含一個主機和一個或多個從機。

◆SCI(Serial Communications Interface):這是UART的加強版;

◆I2C bus(lnter Integrated Circuit bus): 積體電路匯流排字面上的意思是積體電路之間，它其實是內部整合電路的稱呼，由飛利浦公司在 1980 年代為了讓主機板、嵌入式系統或手機用以連接低速週邊裝置而發展。是一種串列通訊匯流排，使用多主從架構，I²C 的正確讀法為 "I-squared-C" ，而 "I-two-C" 則是另一種錯誤但被廣泛使用的讀法

◆Microwire/Plus:National Semiconductor;

目前以Arduino、Raspberry Pi開發板而言就有這些介面。以Arduino而言，最原初的Arduino就有UART，而演化不久後也加添了I2C，現在無論Arduino家族開發板如何演化，多會具備UART與I2C。

資料來源: 【Maker進階】認識UART、I2C、SPI三介面特性

資料來源: Raspberry Pi and Pi2, Pi3 接腳圖 (Pinout)

  ESP晶片的MCU的連線介面至少有提供UART、SPI、I2C、GPIO。而我們在連線介面使用較簡單的UART方式，即是使用非同步的的傳送及接收方式，但因為是利用資料序列的傳送方式，所以MCU與周邊裝置須要經過一個Serial轉換器USB-to-TTL adapter (有時稱為USB-to-UART bridge)，最常使用的轉換模組為FT232 模組或PL2303模組或是CH340、FT232RL、CP2102。另外有時會聽到一個名詞FTDI，其實FTDI 是USB-to-TTL (or serial) 轉換器的另一個專業用語。

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2017年3月20日 星期一

    一個大哉問，ESP8266能做什麼? 不知位讀者是否有思考一問題，我們花費這麼時間，金錢，人力，物力去學習ESP8266的相關技術，那ESP826晶片在我的專案或應用程式中扮演什麼角色，角色確定了在設計整個專案時我們才可能檢視它是否有按照我們的設計理念去完成工作。其實這才是讀者要去思考的問題，如你不能了解ESP8266可以做的事情，你必須花費更多的時間去尋找更多學習的更多的技術，花費更多的金錢去建構你的專案。如此你的專案在功能在技術上是可行的，但在商業模式考量下是毫無競爭力可言的。

註:單一節點的元件內容可能是不同的，可能一個簡單地的ESP模組，或ESP模組+傳感器或是Arduino+ESP8266+傳感器，要依你的專案特性決定。

               ESP8266 三種應用模式

   下面文章可以幫助你思考你可以如何應用ES8266，ESP8266是目前市場上較便宜的晶片，如可以使用ESP8266在你的專案設計，將可以降低你整個專案的開發成本。根據Wfi 無線網路的使用方式可分為AP模式及STA模式，且根據ESP8266的規格書說明，ESP支援STA/AP/STA+AP 三種模式，那這三種模式是什麼意思?目前ESP8266大致可以扮演3種應用角色：

1. AP (Access Point-又叫SoftAP,HostAP)模式: ESP8266當作被動方或Server端，當作網站連線時的接受者。 AP 模式是最常見也是應用最廣泛的運作模式。它可將無線訊號轉換為數據封包，讓智慧型手機、平板電腦…等行動裝置，透過實體線路上網。而這種運作方式在自動控制或物聯網領域中扮演Arduino的功能擴充的角色，正如眾所皆知，Arduino本身並沒有Wi-Fi功能，但ESP8266有Wi-Fi功能，所以我們在Arduino的專案中需要進行Wi-Fi無線收發時，要透過ESP8266來實現。使Arduino可以連上網路進而傳輸資料至後端或雲端。簡單說，這是把ESP8266當成Arduino的一個Wi-Fi擴充卡（Shield）來用，如此Arduino+ESP8266就可透過Wifi和外界無線傳輸資料至後端設備。所以當ESP8266設定在AP模式時，我們必須知道並且設定你的SSID和 password如此我們即可建立連線和無線傳輸資料。例如我們可將溫溼度傳感器與ESP8266連接建立一個偵測的節點，而在設計節點時預先在ESP8266的執行程式中寫入SSID=xxx，Password=yyy，讓ESP8266以Server的角色，定時把遠端的溫溼度資料回傳ESP8266上，再透過路由器傳遞到區域網路上的某個網站（Web Server）或雲端，以便定時統整記錄溫溼度資料。這方面的技術，例如安裝方式、指令、程式可在很多Arduino的相關書籍中找到。
   例如參考下面的網址
   #使用ESP8266 wifi模組+DHT 溫溼度感測器上傳thingspeak
   簡單說AP mode 是為了讓ESP8266當做Server，讓其他設備連線至ESP8266。你可以使用這模式將ESP8266去建立自己的私人網路。

2. STA(Station) 模式： STA模式在Wifi無線路中扮演獨立運作的Client角色，當作網站連線時的發動者，將ESP8266連線到現有網路。例如在實例應用中我們可以把ESP8266獨立運作當做client端連線至後端的Server。簡單說Station mode (工作站模式)是為了讓ESP8266 連線至附近的路由器，這是預設的模式。
   例如參考下面的網址    

    # ESP8266 Web Server Tutorial
    # How To Use the ESP8266 and Arduino as a Webserver

3. STA+AP模式：AP_STA模式可扮演獨立運作的Client+Server的混合角色，當ESP8266當作Server，即可開放線讓 Client來連線取得服務，這種應用方式最少，原因是ESP8266硬體規格、效能擔任此角色會比較吃力，在ESP8266的規格書中有提到，最多僅能有5個TCP連線，但不表示這類的應用不存在，實際上在網路上也有人實作類似的專案。例如用ESP8266連接一個電源插座，然後透過Web瀏覽器遙控插座的開或關，這是當做Server的角色，但有時我們也會希望這個裝置傳送Client的訊息給Server傳。這種也可想成是P2P的運作模式。 
   # ESP-8266 Smart Dishwasher (smart Plug / Smart Socket) 

   知道了這些模式的差異，相信讀者可以明白ESP8266可做的事情，也可思考出什麼專案應用要設定成什麼運作模式，因為ESP8266運算能力可能會有所限制，但有些專案可能不需要很強的運算能力但需要傳輸能力，或者有些專案需要有個存取點，偵測點等等，了解這些有幫助讀者思考ESP8266的應用方向。

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1> 自動割草機器人 

本研究為自動割草機器人，此研究之發展主要目的是為了能夠節省割草工作之人力資源與大量能源與時間的損耗，以促進生活便利與進步。旨為發展自動化控制集環境感測與執行路徑規劃自動導航之智慧型割草機，系統控制晶片主要以 Arduino晶片負責系統控制與訊號處理，包含有機器人行走的控制，結合超音波與紅外線偵測障礙物的距離，以 GPS 系統來定位割草的路線與範圍，使用電子羅盤量測機器人目前所在的方位，加速度感測器計算行走的距離，配合馬達上的編碼器計算馬達轉速來校正機器人所在的位置，影像處理偵測障礙物大小與顏色辦別，割草導桿輔助輪使割草機的刀片能貼近地面一定的距離，提高割草的品質[1]。
個人心得: 這個不錯值得學習，但成本應該也不少，技術不容易達成。 
影片介紹連結

<2> 自製電動割草機
自己製作一台充電式割草機
1.馬達採用汽車水箱散熱風扇馬達改裝(好處是:轉速快.重量輕.體積扁小)
2.手持棒是用廢棄不用的拖把鋁桿
3.電池是自製DC-15.8V鋰電池(電力強.重量輕.但是貴)
4.電池可用一般市售DC-12V乾式電池(重量較重.但價格便宜)
5.割草使用牛筋繩
6.使用後心得:採用鋰電池.電力約可除草2小時[2]。

<3> 我也來一發-自製除草機
主要元件表列
1. 風扇馬達
2. 65AH的電瓶
3. 鋼索， 牛筋繩
實驗結果: 鋼索效果不理想， 牛筋繩可以。[3]

<4> [ 分享 ] 電動除草機DIY鋰電版 (圖多)
主要元件表列
1. 風扇馬達
2. 18650鋰電池
3.  風扇 + 牛筋繩
實驗結果: 18650當電源，效果不理想 [4]

<5> autoCut  

功能描述

autoCut is an automatic lawn mower. The goals are: 
- Fully automatic operation 
- Battery changing station instead of charging 
- Long term: Do not drive through the garden in a random manner but with a plan.

詳細規格

- Four weel drive with kink steering 
- Electric mowing height leveling 
- Two 85 watt mowing motors, each equipped with two very sharp blades, able to snap back on hard obstacles 
- On the fly interchangeable LiPo-battery with voltage monitoring, about 1 hour of battery live on active mowing
- Wifi network connection for web interface which includes gamepad/joystick remote control 
- Modular electronics: a cuple of modules, connected with a power- and I²C-bus with a Raspberry Pi as master

元件列表

1 × TP-Link USB Wifi dongle with wide range antenna
1 × Power supply module
provides UBat, 5V; Battery voltage monitoring, 5V fallback system, fuses
1 × Driving module
4 H-Bridges, Back-EMF speed measurement; hinge angle measurement, automatic drive regulation
1 × Mowing module
2 H-Bridges + ADC for electronic mowing heigt setting, 4 FET driven PWM channels with Back-EMF for mowing motors
2 × 14.8V 5Ah rechargeable LiPo batteries
Main power supply
2 × 5V USB power bank Fallback for the system to run even if main batteries disconnected (change batteries)
4 × 6-24VDC geared motors for driving (CHM-2435-1) - 45 RPM 24 VDC GEARMOTOR
2 × 12VDC mowing motors (CHM-2435-1)
1 × 12VDC geared motor for setting mowing height
http://www.pollin.de/shop/dt/MjM1OTg2OTk-/Motoren/DC_Getriebemotoren/DC_Getriebemotor_mit_Spindel_200680_12_V_rechts.html

影片介紹連結

<6>How to Make a Mini DIY LAWN MOWER / Tutorial

 没提到電池及馬達規格,但使用電鑽頭及刀片當做割草刀片

 <6>DIY Lawn Mower – An easy and affordable way to build a grass cutter

特點: 遠端遙控,簡單,但無說明如何建構

 <7>Tertill: The solar powered weeding robot for home gardens

http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4573352/Solar-powered-Tertill-robot-autonomously-weeds-gardens.html

特點: 使用鋰電池，太陽能/USB充電、防水、藍芽手機通訊、自動化且小巧的除草機器人，尺寸為21*21*12.1公分，重量為1.1公斤， 它隨時在你的菜園巡邏清理雜草， 目前整個專案正在集資建構中，早晨專案每個價格大約6000元且要到2018年才可拿到貨。

<8>高精度機器人割草機

特點: 定位精度是它的一大特點，可以誤差±5cm在預設路線上運行，這臺機器人應用了稱為RTKLIB的資料庫，其集合了GPS等全球定位衛星系統資料。文中也談到了決定定位基準點的方法。

<9>這個戶外「機器人」已經學會了躲雨(Worx Landroid)

特點: 

這款機器人割草機尺寸是370 x 260 x 550 mm，重量約為8.3kg。外形酷似一輛電動遙控車，通過底部的三片鋒利的旋轉刀片和內置的各種傳感器，Worx可以輕鬆地穿越和修剪各種草坪。Worx割草機非常的智能化，它不僅能穿越狹窄的通道，更能輕鬆爬過超過20度的斜坡。另外，它還會自動調節割草深度。一般情況下用戶可以根據需求設置2-6cm的割草深度。如果是在坡上運行，Worx會自動調節參數，將每一寸草都修剪得平整一致。並且它所經過的每一次你地方不會留下任何軌跡。Worx內置機械規避傳感器，當它碰到石頭、玩具、或會損壞刀片的障礙物時，會自動的改變運作軌跡。更有趣的是，它還能感知雨水。若天空突然下起大雨，它便會自動停止工作，開到旁邊躲雨，而一旦天空放晴，草地不再濕漉漉時，它又會開始工作。

但是操作上相比機器人吸塵器可能稍稍麻煩一點，使用前需要進行預編程以及在草坪上鋪線規定好作業範圍（最好是將線埋在地下），定好充電基座。不過，一切準備就緒後，Worx工作起來就非常簡單了。每次只需啟動開關，在機身的命令板上規定好工作行程，發出割草指令，它就可以開始工作了。

<10>省力割 三用改裝割草機

<11>Cut Your Grass with a DIY Robot Lawn Mower!

元件列表:

RGB sensor

OLED display

Lithium ion batteries

Wheels

Wood

Motors -DC 12V 25 RPM

Ultrasound sensors

Arduino Mega Arduino Mega 2560

問題或特色:

(1) 使用 Lithium ion batteries , 充電及持續力是一個問題。
(2) 没有詳細的規格

<12>ARDUMOWER - DO IT YOURSELF ROBOTIC MOWER!

• Powerful gear motors and mower motor
• Wireless configuration, monitoring, debugging of your robot mower via Bluetooth (Android App)
• Mowing programs: random, lane-by-lane mowing using a map (in development)
• Robot dimension (L/B/H): 60x36x25cm
• Robot total weight: approx 9 kg (including all components - motors, battery, PCB etc.)
• Adjustable mower motor height
• Mowing motor: 24V DC, 3150 rpm
• Mowing disc: 190mm diameter, 3 blades
• Wheels: 250mm diameter
• Gear motors: 2 x DC 24V planetary drive, 33 rpm, 2.45 Nm(24.9 kg-cm), with integrated encoders
• Battery: Lithium-Ion 29.4V
• Obstacle detection via motor current
• Optional: perimeter wire, intelligent bumper sensor, ultrasonic-sensor, GPS, IMU, charging station, model R/C control, positioning system via camera or UWB (in development)

問題或特色:

(1) OPEN SOURCE & 可買零件自行DIY
(2) 仍要使用perimeter 的方式,比較費工
(3) 國外購買,所以維修是一個問題

<13>THE LAWNMOWER ROBOT

• Tracks and wheels: Procured from Commercial market (check here)
• DC geared motors (2): for Driving wheels type: ( jga25-370-12V-120)
       120 RPM with high torque reaching 8 kg.cm
• Brushed DC gear motor (1): For blades (6-24 V/0.240A/ 11 000 RPM) MO103 ELAK electronics
        High RPM low torque motor.
• Cooling fan (1): as Heatsink (12 volts)
• Ultrasonic Sensors (2): 1 parallax ping, 1 hc sr04. or the use of 2 hc sr04 is possible.
• Battery 12V DC - (1)
• Arduino-Mega (1)
• Adafruit motor shield Version 1 :   driving 4 dc motors, and can withstand maximum current of 2 Amp per channel
• 6P toggle switch (1)
• Tactile Bump Sensor (2)

<14> lawna - A robotic lawnmower

• The Cutting Motor: 12VMFA 457 540/1  motor (12380 RPM 152.2 g-cm,21W) ,(規格)
• Blade Height: optimistic Height : 4CM,  realistic value : 10CM
• Banebot wheels and chose the large 124mm wheels. 
• drive motor : MFA 918D250112/1, (load) speed of 7000 rpm and it is driving a 250:1 gearbox. The geared down speed is therefore 7000/250 = 28 rpm.
• Mower Locomotion Speed: The wheels(5 inch) used are 128mm in diameter, so in one revolution they will move pi * 128 = 0.4 metres. This  speed is  28 * 0.4 = 11.2 metres/min or 19 cm/sec so it will take approximately 5 seconds to travel 1 metre.
• Battery Monitoring range: 3.45 volts.~4.99 volts.
• Modifications to the Cutting Motor: 21W=>6W , 6 Watt device with a 6:1 gearbox which gives it a torque of 392 g/cm and 2100 rpm , ( lower speed of rotation )

問題或特色:

1. 很詳細的描述實作過程,好的文章
2. 作者考慮電力的持續性，改變馬達從高速低扭力到低速中扭力，值得參考。
3. 20131213的文章没再更新了。

<15> 邁向農業4.0 德國研發雷射除草機器人

德國政府的EXIST種子基金創業計畫。藉由EXIST計畫，波昂大學的教授與學生組成了創業團隊，設計出能精準以雷射光除草的機器人，這項研究計畫也成為國際產學合作成功的經典案例。 除草機器人具有照相辨識系統，就像農民的眼睛，能夠精準辨認田間草相；經過電腦運算後，搭配雷射裝置，便以雷射光「砍」斷雜草。被雷射光照射過的植株，莖桿變得脆弱導致生長受阻，最後死亡。更棒的是，這系統還能搭載至各式各樣的移動式農機具，讓各種機具都變成「除草機器人」。 

<16>除草坦克！30 度斜坡、高低起伏都難不倒　日研發 3 輪驅動除草機

《 日刊工業新聞 》報導， MR-300 除草機 長、寬、高分別為 84.5 公分、52公分、36 公分，重量達 15 公斤，最大作業面積可對應至 3 千平方公尺，需要鋪設區域纜線。其最大的特性在於透過 3 輪驅動，能夠攀爬 30 度的斜坡、作業於凹凸不平的土地，密集、有長度的雜草都能一網打盡。

搭載超音波感測器和觸摸感測器，當靠近障礙物時會自動減速。舉例來說，於障礙物周圍或密集雜草區進行除草作業時，可以絲毫不遺漏的完成任務，且不傷害到樹木等周圍的物體。由於未搭載引擎，因此得以零排放二氧化碳。

而 MR-300 除草機採用鋰離子電池，充飽電可使用約 1 個小時。值得一提的是，能夠透過手機確認充電所需時間和運作時間，還可設置密碼，避免遭到偷竊。考慮到使用者的安全，當抬起除草機本體時，刀刃和輪子皆會即時停止。

不僅如此，用戶還能夠選擇加購太陽能板零件安裝於充電器上。然而，目前該除草機售價、上市日期皆未公布。

<16>英國 Gtech 小綠 充電式無線割草機 CLM001

• 商品特色
  • 強勁電力充飽電可使用40分鐘
  • 免油耗無線阻礙，暢快享受除草的樂趣
  • 精密碳鋼刀片和強力馬達
  • 輕鬆按壓啟動鎖後按壓啟動桿即可開始除草，放開即停
  • 雙重安全鎖設計，避免機器誤觸運轉
  • 隨心所欲調整除草高度3cm-8cm
  • 寬幅度43cm大範圍除草
• 銷售重點
  • 強勁電力充飽電可使用40分鐘
  • 

參考文獻

1 . 2016，105年度全國微電腦應用系統設計創作競賽，自動割草機器人
2 . 2012，Mobile，自製電動割草機
3 . 2013，Mobile，我也來一發-自製除草機
4 . 2014，Mobile，電動除草機DIY鋰電版 
5 . 2014，Hackaday.io， autoCut
6 . 2016，How to Make a Mini DIY LAWN MOWER / Tutorial
7 . 2016，DIY Lawn Mower – An easy and affordable way to build a grass cutter
8 . 2017，Tertill: The solar powered weeding robot for home gardens
9 . 2017，高精度機器人割草機
10.2015，這個戶外「機器人」已經學會了躲雨(Worx Landroid)
11. 2016, 英國 Gtech 小綠 充電式無線割草機 CLM001

原文網址：https://read01.com/PomGjg.html

下面文章是參考網路資訊收集而來的文章，摘錄一些科技重點。最主要用意是用來記錄目前科技在農業上的應用，緣由是作者本身是主修資訊及電子相關科系，平時在資訊部門上班，但本身又下班之餘又必須下田工作，所以一直在思考一個問題，如何使用較新的科技技術應用到農業產業上，科技帶進農業，特別是在水稻種植上，收集文章及學習目地是為了要用較低的建置成本輔助農業生產，希望以科技之力節省人力之需。

如果你也有此興趣，不論是在科技上或農業上皆歡迎留信交流。

智慧農業IoT定義

智慧農業IoT，由政府協助小農轉型才能對抗氣候變遷的糧食問題
   智慧農業(Smart farming)，是一項結合大數據分析、精準農業、物聯網( IoT, Internet of Things)、M2M(Machine to Machine )等科技，適時適地的調整栽培管理的新型態農業操作技術。[8]

大數據能應用在農業的範圍非常廣泛，如農業機械、農地規劃、畜產管理、水資源管理、植物工廠等領域，都是很適合與農業大數據結合的黃金產業。另外像是以結合GPS定位系統的農業機具，搭配各種感測器（溫度、濕度、風向、光照），讓農民能即時調整田間管理時程（噴藥、除草、施肥等），在第一時間解決各項病蟲害問題，便能有效提高作物產量與品質。

英國市場分析公司(Beecham Research)提出了2個智慧農業未來的推廣策略以及發展方向。未來的兩項技術結合物聯網與M2M的新型智慧農業。然而這些技術需要龐大資金與人才，普通的小型農場無力負擔。

IoT定義: IoT(物聯網)將各種信息傳感設備與網際網路相結合從而形成一個巨大網絡。通過IoT技術實現了高度精準作物控制、有效數據收集和自動耕種，另外也注重水資源的高效管理，減少廢棄物和降低成本。[10]

科技應用新聞

(1) 用科技收成！新世代農夫下田，讓農業變得更性感

提到農業，總是會讓人聯想到揮汗如雨的農夫。而今農業與科技的距離越來越近，農夫的形象已經不若以往，農場也逐漸朝自動化、無人化的方向前進。新世代的農夫，不再只是用勞力耕作，還需花更多腦力決策。唯農夫從繁瑣艱辛的體力勞動中解放出來，才能為農業創造更大價值。
農民的經驗還是很重要，不過科技是很好的輔助。──科技農夫．陳蒼鄢[1]

(2) 科技農夫陳新豪──從車庫裡誕生的「微氣候」哲學

越來越多的年輕人夢想回鄉務農，真正實行起來卻沒想像中那麼簡單。不過，在陳新豪和陳祈華、焦盛明研發的監控系統協助下，青年農夫也許可以少走一點冤枉路。
特色1：農民可以從手機App中即時監控園區內的溫度、濕度和照度，能隨時掌握當下狀況，並且做出最恰當的判斷。[2]

(3) 非典型農民」蘇建鈞：用視覺化管理提高效率

由於土地意識抬頭，再加上台灣產業結構變化，近年有許多具有科技背景的青年返鄉務農。這些「科技農夫」和傳統農民有什麼不同？蘇建鈞的例子是一個很好的時代縮影。
特色1：這款App的設計理念來自蘇建鈞，農委會在去年投入資源助力。透過App，農民可以做到耕地管理、定位導航和生產履歷。[3]

(4)科技農夫陳幸延──農田裡的開源自造者

近年來，台灣出現一股返鄉務農風潮。然而小農資本少、土地面積小，如何用最低成本達到最高效益？崇尚開源精神的陳幸延用自製小型農具，為傳統農事注入新思維。農田裡的許多問題其實可以透過簡單自製的軟、硬體解決。因此，他發揮過去所學，開發出用廢料和電子零件組裝的電動割草機、可以測量和記錄天氣變化的天氣盒、能自動調節水田水位的水閘門和雷射驅鳥槍等各式小型農具，並且放在村中和其他農民共享。
特色1：電動割草機: 以廢料組成的割草機，材料分別來自修車廠、鐵工廠、木材行和電子零件。一般電動割草機售價約2萬元，自製成本為零。
特色2：天氣盒可以測量每天的光照、紫外線、風速、風向、雨量、空氣品質和大氣壓力等天氣狀況並且記錄下來，之後會放在百葉箱中。
特色3：水閘門: 一般老農是憑經驗和習慣管理水田的水位，但是透過這項裝置，不僅可以記錄水位、水溫和土溫，未來還可以用馬達自動控制水閘門。[4]

(5)科技農夫陳蒼鄢──舒緩缺工困境，用App遠端灌溉

台灣農村缺工問題嚴重，農人要如何以最精簡的人力條件達成最高效益？陳蒼鄢的小黃瓜園在一年前導入滴灌系統，不僅省水，還能減輕農人的工作負擔。

特色1：導入的滴灌技術--水分和液態肥料可以直接送到植物的根系間，減少浪費。除了可以依照氣候狀況做調整，還能用手機App遠端操控和事先排程，用最少的人力達到最高效益。
特色2：App還有記錄功能，農民不僅可以看到每天的灌溉歷程，隨時掌握園區的用水和施肥量，當作物生長狀況不理想時，也可以從灌溉記錄中推敲出修正方法。[5]

雷射驅鳥 在家顧田水…資訊人帶科技下田

省思科技製造業易導致資源浪費，資訊人學務農。

設計田間監控設備和實用小農機，成「科技農夫」[16]

(6) 為農村找新路，讓原住民不再漂流都會

從工程師改當農夫，陳建泰也把科技帶入田園。
特色1：像是透明的苗圃溫室，便以風力跟太陽能發電，多餘電力還可供應旁邊的社區教室。

特色2：其他如改善土質的稻殼炭化技術、免沖水的生態廁所、太陽能曝氣設備、可當倉庫的廢棄貨櫃等。[6]

(7)〈中部〉用機械專長 廠長轉當高科技農夫
特色1：自製授粉棒及溫室用水自動控制系統，並結合遠端遙控技術，結合高科技來進行農業耕種。[7]

(8) 農業4.0物聯網運用案例
智慧葡萄園:

無線傳感器網絡（WSN）可用於監測與農業相關的溫度、濕度、土壤溫度/濕度、葉面濕度和許多各種不同的環境參數。所有數據從傳感 器節點發送到雲端平台，透過PC和智慧手機應用程式，幫助用戶管理灌溉系統，此模型還可從數據上監測環境是否感染病疫，讓管理者可 提前防範可能發生的疫情。

特色1：本案例採用Siega系統進行各種環境參數之監測與控制。Siega系統節點使用 Waspmotes傳輸感應器板，並能夠測量不同的參數，包括：環境溫度/濕度、 氣壓、雨量計、風速表、紫外線輻射、太陽輻射、土壤溫度、土壤濕度、葉面濕度。這些節點(Waspmote)的主要特徵包括：  偵測環境相關數據，提供創建統計預測模型使用。節點可控制灌溉系統。使用RFID技術控制其他節點。由太陽能電池充電存於鋰電池。所有這些節點都是自動的，利用平日太陽能儲存電力於鋰電池中作為動力來 源，驅動Siega系統，每15分鐘或每5分鐘傳感器節點會自動獲取環境中各種 相關數據，經過閘道(Gateway)，再上傳到雲端平台，可提供葡萄園管理者藉 由PC和智慧手機直接下載App應用程式，進行讀取、模擬、分析、預測、診斷、 控制及最佳化之應用。 

特色2：傳感器節點利用谷歌地圖，讓葡萄園管理者透過谷歌地圖標籤的視覺化，迅速找到不同節點的地理圖資座標。

林業生產管理系統:

透過遙感探測(Remote Sensing, RS),無人機(UAV),地載光達 (Terrestrial Laser Scanner, TLS)來調查森林資源及分析山區資 料。藉由此數據建立3D森林模型，進行山林採收計畫和模擬，透過 多個感測器，在採伐木材時均以RFID標示，進行採收控制、分析及模擬。

特色1：RFID 即時記錄樹木相關數據(體積 和重量等)及其品質，上傳到雲端中央林業調查資訊系統（FIS）

特色2：此一供應鏈中，整合了木材的產地、品質及可用性的資訊系統，即時同步提供營運商有用的資訊（如物流營運商、經紀人、森林所有者、鋸木廠等）

米蘭世博會垂直農場:

其他案例:

    高經濟價值的特殊品種動植物(金線蘭、水族箱魚類等)，透過物聯網數據，可精準掌控蘭花土壤中需要之滴灌、施肥，或者水族箱內水溫、水質之變化，並定期餵養飼料。 [9]

<9>日本農業IoT技術新突破，世界首款多功能土壤感測單晶片亮相

日本半導體廠商研發出世界首款多功能土壤感測單晶片，整合土壤酸鹼值、導電率和溫度3種感測功能，不只能用於農業IoT，甚至也可做為防災環境監控應用

特色1：多功能土壤感測單晶片，整合土壤酸鹼值、導電率和溫度3種感測功能

特色2：這個Lazurite模組也具有低功耗特色，只要2個3號電池，就可使用長達1年，而在資料傳送上亦可支援160∼960MHz的無線RF頻段。[11]

<10> 用E-mail發送通知監控水稻生長進度

日本新潟市有水稻農戶在2016年4月開始導入了NTT DoCoMo的一套水稻栽培管理系統PaddyWatch，來進行稻米栽培的監控試驗，利用這套系統自動遠端監控水稻田的水位、水温、温度和濕度的變化情形，替農民做更有效的栽培管理，並且還能夠在水位或水溫設定出現異常時，能以電子郵件的方式即將時發送訊息通知，讓收到訊息的農主可以立即採取相對應的措施，以避免損失災情擴大[12]。

<11>農業IoT也開始結合LTE通訊

日本京都府與謝野町、山形縣莊內町在內等23個都縣市，在2015年12月開始陸續採用了由日本系統整合廠商PS solutions銷售的一套農業IoT應用解決方案，稱之為e-kakashi，來幫助他們實現遠端農地的監控作業，利用LTE通訊技術，將從農地感測裝置蒐集到的溫度、土壤濕度，太陽輻射和二氧化碳排放量等數據，來加以分析，協助農民找出適合不同農作物栽種的生長環境，提高農作物的產量[12]。

<12>日本新潟如何用無人機巡田？

無人機的「水稻專案」目標是稻熱病的早期發現，特別是日本近年推行農業大規模化、集約化，在田間管理方面必須特別留意，萬一讓病蟲害發生，屆時將面臨更大的損失。

無人機的水田巡檢運用是結合了 NTT docomo 人工智慧系統的深度學習（deep learning），還有 vegetalia 公司從東京大學獲得的農業 IoT 遠距離監測技術，先以無人機在 30 至 50 公尺的高度進行多光譜攝影，針對稻葉的葉綠素多寡和稻穗的含水量，搭配水溫、氣象數據進行水田病害的預警，以及稻米收穫量的預測[13]。

<13> 自動割草機器人

本研究為自動割草機器人，此研究之發展主要目的是為了能夠節省割草工作之人力資源與大量能源與時間的損耗，以促進生活便利與進步。旨為發展自動化控制集環境感測與執行路徑規劃自動導航之智慧型割草機，系統控制晶片主要以 Arduino晶片負責系統控制與訊號處理，包含有機器人行走的控制，結合超音波與紅外線偵測障礙物的距離，以 GPS 系統來定位割草的路線與範圍，使用電子羅盤量測機器人目前所在的方位，加速度感測器計算行走的距離，配合馬達上的編碼器計算馬達轉速來校正機器人所在的位置，影像處理偵測障礙物大小與顏色辦別，割草導桿輔助輪使割草機的刀片能貼近地面一定的距離，提高割草的品質[14]。

<14> 自動噴霧機器人

噴霧機器人是以履帶式的搬運車加上噴霧器為主體，加入前進與後退及速度換檔的機構設計，改變剎車線的鬆緊度來控制履帶前速度達到轉彎的目的，控制引擎的轉速來改變機器人的行進速度與噴霧器的流量，以Arduino晶片負責系統控制與訊號處理整合超音波感測器、無線傳輸模組與GPS感測模組，影像處理偵測噴霧區域，達到具有遙控與自主規劃路徑的噴霧機器人，減少農藥的使用量，提高噴霧的覆蓋率[15]。

<15>美濃農夫「無人機巡田」　蕭旦倫：務農也可以很快樂！

目前蕭旦倫所使用的無人機是法國派洛特(Parrot)四軸高清紀錄飛行器，約3萬元，不僅能遙控，更可以設定軌跡讓它在指定的路線裡平穩飛行，從影片中可以看到較細部的畫面，畫質清晰和平穩飛行不晃動影像，是蕭旦倫選購機器的主要考量。
像是他觀察以久的「遙控除草機」，目前國外進口要價20萬，沒有財力的小農根本買不起，更不要說鼓勵青年回鄉做這些「粗重工作」。
蕭旦倫說，一般農民需要下田一一檢查稻子或果樹的狀況，但利用無人機先勘查較廣泛的區域，發現問題後，再親自下田確認，「比以往較有效率，現在用輔具來巡田的話，也可以省去外部勞力。」利用無人機不僅可以巡水田，還可以趕鳥，是一舉數得。[17] 

<16>科技防蟲避免農藥過量

散佈田間的誘蟲盒捕獲的蟲隻數，運用大數據演算法，即時計算出該地區害蟲密度，甚至推估下兩期的蟲害狀況，讓農民藉由行動應用程式（Mobile Application，APP）快速獲知當前蟲害級數。此外，系統還利用微電腦計算出最適合的農藥劑量進行防治，達到「合理化用藥」[18]

<17> 智慧型害蟲監測系統   keyword:害蟲監測
人工式的蟲害監測需要大量的人力資源，而且因為不易及時獲悉田間蟲口密度，讓害蟲偶有發生危害作物之虞，爰此為增加監測資料同步性與節省人力資源，本局與臺灣大學、中興大學、農業試驗所及臺南區農業改良場與高雄區農業改良場所組成的研究團隊，已運用物聯網(Internet of Things, IoT)技術開發一套智慧型害蟲監測系統，可取代過去傳統人力監測病蟲害的方式，並即時蒐集田間的環境參數(氣溫、相對濕度與照度)與害蟲數量，透過簡訊傳輸至資料庫。目前本局已於104年架設5處假臺南市南化區一處芒果園佈置一套智慧型害蟲監測系統(圖1)，由六套智慧型害蟲誘捕裝置與一臺資料匯集器所構成。本監測系統所得資料可由時間、雨量與農藥噴灑時間，比對分析東方果實蠅蟲數密度較高的時段，藉由此方法可提供農民確切的數據來判斷此時是否及時進行防治工作，讓農民精簡使用農藥，並降低農民耕種成本及提昇鮮果品質[19]。

<18>蟲害自動偵測系統
研究昆蟲危害農作物之調查研究包括田間特定害蟲之專一性誘捕方式、雷達誘導監測方式、攝錄影技術監測方式、熱紅外線影像技術監測方式、光感測器與昆蟲陷阱誘捕方式、蜂窩結構式設備的誘捕方式、無線電射頻波識別鑑定誘捕方式、衛星遙測技術監測方式、全球定位系統的監測技術、壓控聲波監測方式等。以上各種方法都需花費人力協助，也無法做到即時得知、即時回報蟲害資訊。以果實蠅為例，目前在疫情偵測方式大都藉由人力定點定期到田間調查蟲口密度，費時費力[20]。

參考文獻:

1.   數位時代，用科技收成！新世代農夫下田，讓農業變得更性感
2.   數位時代，科技農夫陳新豪──從車庫裡誕生的「微氣候」哲學 
3.   數位時代，非典型農民」蘇建鈞：用視覺化管理提高效率
4.   數位時代，科技農夫陳幸延──農田裡的開源自造者
5.   數位時代，科技農夫陳蒼鄢──舒緩缺工困境，用App遠端灌溉
6.   為農村找新路，讓原住民不再漂流都會
7.  〈中部〉用機械專長 廠長轉當高科技農夫
8.   有機農業全球資訊網，智慧農業IoT，由政府協助小農轉型才能對抗氣候變遷的糧食問題
9.   中興大學，農業4.0物聯網運用案例
10. 壹讀，IoT帶來農業變革？
11. IThome，日本農業IoT技術新突破，世界首款多功能土壤感測單晶片亮相
12. IThome，顛覆產業的19個IoT應用 
13. INSIDE，日本新潟如何用無人機巡田？
14. 105年度全國微電腦應用系統設計創作競賽，自動割草機器人
15. 105年度全國微電腦應用系統設計創作競賽，自動噴霧機器人
16. 聯合報FOCUS，雷射驅鳥 在家顧田水…資訊人帶科技下田
17. ETtoday東森新聞雲，美濃農夫「無人機巡田」　蕭旦倫：務農也可以很快樂！
18. 科技防蟲避免農藥過量
19.104Q3 V0.35，農業科技應用發展電子報，智慧型害蟲監測系統
20.2007，生物產業機械，蟲害自動偵測系統   

105年度全國微電腦應用系統設計創作競賽

首先我們必先談ESP8266晶片的電氣特性及工作模式。ESP8266的工作電壓在2.8 ~3.5伏特，工作電流大約300mA~500 mA, 所以可以使用二顆或二顆以上AA型式的電池供電或者使用一個5V的外部電源連接一個3.3伏特的稳壓IC (AMS1117，它可接受輸入4.6V to 15V的工作電壓並且提供3.3V的輸出電壓及1A的輸出電流)去提供ESP8266電源

ESP8266晶片對電源的穏定供應要求較高，不好或不稳定的電源供應會引起ESP8266模組不預期的重置進而造成程式除錯的困難度。ESP8266 工作模式有兩種的模式狀態，該晶片是利用IC接腳的不同電位去操作工作模式。

一種為燒錄模式:

1. CH_PD = HIGH (3.3V) 啟動ESP8266晶片
2. GPI0 = Low啟動ESP8266燒錄軟體模式, 在ESP8266 內的boot ROM 接管並且開始透過UART開始通訊，使用boot ROM 我們能夠載入程式到 flash 記憶體內。簡單地說ESP8266模組開始可以透過串列傳輸的方式傳輸資料,將別人寫好的韌體或你撰寫的程式燒寫並儲存到ESP8266 的記憶體內。更簡單的說:這個步驟在安裝作業系統，將作業系統程式傳輸到硬碟。

另一種為正常操作模式:

1. GPIO0=HIGH (3.3V)，在ESP8266 內的啟動程式將從ESP8266的記憶體的軟體開始載入到ESP8266的IRAM內並且從頭開始執行使用者的程式。簡單的說:這個步驟在電腦開機，電腦開機後開始載入作業系統並且執行使用者的程式。

VCC : HIGH (3.3V) 電源供應

GPIO0:可當作一般性的數位控制接脚，但它兼做模式操控。

GPIO2:可當作一般性的數位控制接脚，但它兼做模式操控。但 GPIO2 也可以不使用,所以我們把它接High電位。

CH_PD:晶片啟動接脚。正常操作模式保持在High (3.3V)。

RST: Reset:晶片重置接脚。正常操作模式保持在High (3.3V)，Low電位將整個重置晶片。

Tx: 傳送資料。

Rx: 接受資料。(需要電壓調整)

GND:Low(接地)。

 在了解ESP8266 的電氣特性和工作模式後,我們對ESP8266晶片的使用會有更進一步的了解，也就會明白你在其他網站上看到的電路圖或接線圖是如何連接的。

回ESP8266文件主目錄

ESP8266是可程式化的通用微控制器(具有WiFi功能)，具有少數的 GPIO。ESP模組要能順利動作需要軟體及硬體相互配合宜，而且使用者如能了解目前ESP模組的發展趨勢及開發環境才能了解網路上的文章在寫什麼，而你也能了解搜尋到的技術或文章是否能為你所用，作者就因為發現目前ESP模組正在火熱發展各種開發平台及方式正在不斷的出現及發展，每個廠商或技術擁抱者在網路發表自己的使用心得，但正因為技術掘起但開發方式正處於兵荒馬亂時代，有各種不同的開發方式且網路文章及技術分類很混亂，本人才會才會整理出這篇文章，意旨在幫忙自己溫故自新另一方面也可幫助讀者了解目前的最新使用方式。

ESP模組要能使用，首先要確定模組已有燒錄韌體在裡面，否則你下的指令是無法被ESP模組所接受，ESP模組從拍賣網站上買到手的時候，或許裡面已經有燒好最新版本的韌體，第一步模組內有燒錄韌體，ESP模組即可支援 AT command。而我們就能利用AT command 來操控ESP模組動作，當ESP模組即可支援 AT command即表示我們的硬體連接及軟體指令已没問題，如此我們可以開始使用複雜的軟體去建構開發環境進而開發複雜的ESP應用程式。正因為硬體有數種的連接方式而軟體也有數種的開發方式，所以讀者在網路上搜尋出技術文章時往往不知作者在什麼且為什麼要寫這些。目前網路上較舊的技術文章即在指導如何更新韌體，但没有說明為何需要更新韌體及更新韌體完後要做什麼事情，而較新的技術文章就會說明如何使用開發平台及使用何種語言去撰寫ESP專案的應用程式。

因此目前市場上的韌體新方式大概可分為以下幾種:

(1)AT 指令 : 透過串列傳輸, 直接下達 AT 指令進行操作. 比較常見的像是以 Arduino 為主要核心, 透過 Rx Tx與 ESP8266連接,進而擴展無線上網能力，使用這種方式需要使用Arduino和 USB線與電腦連接。在程式當中，我可以透過 Serial 與 Serial1分別與電腦和 ESP8266通訊，並且AT指令去操控ESP8266。我們在電腦端發送 「AT」指令給Arduino，而Arduino再與 ESP8266通訊，相對地 ESP8266 收到指令後，會執行指令而指令執行成功後會傳送回覆訊息給Arduino，最後再回到電腦端。用這種開發方式是開發者首先需要安裝或更新韌體程式，且必須了解控制ESP8266的AT指令且撰寫的通訊程式碼會比較複雜。這種的方式大部份僅在測試ESP8266的通訊功能或硬體操控功能。

(2)使用 NodeMCU 的 ESP8266 韌體平台 : NodeMCU是一個充許你使用 LUA 語言去控制ESP8266的開發韌體, 其實你會發現它的開發方式很類似於Arduino的作業方式，但它必須用 LuaLoader或ESPlorer程式把程式燒寫到 ESP8266 的記憶體中，它的好處是你只要使用少許的程式碼即可建立Wifi連線、控制ESP8266的GPIO,轉變你的ESP8266變成一個Http server¸Web Service 等等專案。但缺點是你必須再學習一種新的程式語言 。.目前目前普遍的IoT架構，就是利用ESP8266 再運用常見的protocol –MQTT來傳遞訊息資料，以完成完成物聯網應用開發。

(3)MicroPython開發平台: MicroPython是由來自英國劍橋的理論物理學家Damien George 博士建立的kickstarter專案所發展出的MCU控制器。它可支援 ESP8266 晶片和其它任何的開發板。MicroPython是開源硬體，使用如其名的Python 語言來做開發。有別於Arduino使用的類C/C++語言開發， Python 相較於 C/C++ 屬於高階語言，語法上相對比C/C++ 友善直觀容易閱讀。Python程式誩言的優點是它包含了一組功能完備的標準庫，能夠輕鬆完成很多常見的任務。並且它的語法簡單，與其它大多數程式設計語言使用大括弧不一樣，它使用縮排來定義語句塊。Python的設計哲學是「優雅」、「明確」、「簡單」。Python開發者的哲學是「用一種方法，最好是只有一種方法來做一件事」，也因此它和擁有明顯個人風格的其他語言很不一樣。另外Python是一種直譯式語言，你可以直接就在命令列上就開始下達程式指令而不用經過編譯的程序。但不知道是什麼原因MicroPython這塊開發板在國內似乎不是很流行，相關網頁也很少。官方網頁如下http://micropython.org/。

(4)使用官方原生的 ESP8266-RTOS-SDK:上海樂鑫提供兩種的SDK - NonOS and RTOS(， RTOS透過 C/C++ 直接撰寫程式碼，呼叫SDK提供的API。這個難度最高級，但優點是它可以提供多工及多時序的工作方式。而缺點是這種作業方式比較適合在Linux的作業平台，它需要重新利用像gcc的compiler重新編輯Native SDK, 所以在Window 作業平台需要再外加gcc 的編輯程式，比較繁瑣。而Non-OS的開發方式類似於下面Arduino IDE作業方式。

(5)Arduino IDE : 使用Arduino軟體的IDE界面去寫ESP8266程式是最簡單的方式，最主要是要把ESP8266 的SDK 匯入至Arduino 軟體內,所以我們就可以利用Arduino軟體的IDE界面去撰寫程式、再編輯程式成Bin檔，再匯入ESP8266 的記憶體內。如此我們便可利用Arduino的語法及程式架構去控制ESP8266晶片，進而達到我們專案所需要的功能。將原生的 Non-SDK 重新改寫並支援 Arduino IDE 環境, 就像在寫 Arduino 一樣，一樣的IDE界面可以讓原本就會撰寫 Arduino 的人很快地移轉到 ESP8266的開發環境。

下面三種是WEB 開發平台

(6)WF8266R.js:這是台灣自主研發設計的 WEB 開發平台，使用 ESP12F做為 MCU 並設計多樣的開發板以滿足不同需求的環境，並為物聯網開發者搭建了一整合方案。WF8266R.js目標是建構完整的 WoT(Web of Things)方案也就是IoT + Web-enabled 技術。其目地是為降低前端設計師(設計類,軟體類)對於硬體和網路通訊的門檻, 研發了WF8266R 開發板以及WF8266R 物聯雲 APP和相同豐富的Web DevKit，混合運用這些 API 讓設計師們快速建立自已的物聯網應用。因此初學者或設計師,不需要很強的程式和硬體背景就能完成一些互動性作品。有興趣讀者可參考http://code.unumobile.com/wf8266r/。

(7)愛爾蘭Cesanta Smart.js:這是由愛爾蘭 Cesanta Software發展,是一種JavaScript-based韌體IoT開發平台，它目前僅支支援ESP8266的模組開發，把javascript當作最主要的開發語言並且把javasceipt引擎內置於ESP8266,直接用網頁將js傳入 ESP8266 執行. 有興趣讀者可參考https://github.com/cesanta/smart.js。

(8) ESP8266Basic–ESP Baisc 也是開放源碼，這是較新開發平台及語言，它最主要的特點是Basic，使用傳統80年代簡單的Basic當做開發誩言，希望開發過程及程序Basic化， 所以它完全針對ESP8266模組提供基本的ESP8266 Basic直譯器，它的官網提供燒錄程式，編輯器，程式參考手册，及簡易GUI的小工具並且網站提供不少的範例程式。官方網址 https://www.esp8266basic.com/

回ESP8266文件主目錄

讓 ESP8266跟電腦連接。

幫 ESP8266更新韌體。

透過指令(AT Command)去操作 ESP8266。

等我們把這三個步驟都完成，熟悉並駕馭了 ESP8266後，我們就不需要再用電腦去連接 ESP8266，而可以改用 Arduino去連接，並對 ESP8266發送指令了。

(1) 材料淮備

硬體:

WIFI數據機 or 手機熱點分享 

Arduino 板子 (Uno、Nano、Mega、Mini、Yun...都可) *1塊

FT232  *1塊

ESP8266  (鮑率9600)*1塊

軟體:

Arduino IDE
PUTTY(WIN7用終端機) 

，也有人稱"USB轉TTL"...等等
但我用的是長的跟上圖一樣，網拍一個賣25元。

它有兩大功用: 

1.是用來燒錄ESP8266內建韌體用的，就是修改鮑率。

2.可以隨時用簡單的Realterm(終端機)來測試ESP8266是否正常。(這非常重要，因為常常有人遇到問題就認為ESP826燒壞了!)

FT232在本實驗是一大功臣，我當初玩ESP8266時沒有順便買FT232，就玩不起來，因為不知道原廠的鮑率，ESP8266就不會回話，然後也不知道怎下手，弄得自己吃不到魚，卻惹得一身腥。

http://lolwarden.pixnet.net/blog/post/82031214###