ESP32 #4: ประกอบหุ่นยนต์ DevKitC ESP32

การจะทดสอบผลลัพธ์ การเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และ การทำงานของ ไมโครคอนโทรลเลอร์ หุ่นยนต์ DIY (DIY  ย่อมาจาก Do it yourself ซึ่งมีความหมายว่า ทำสิ่งต่างๆด้วยตัวเอง) ก็เป็นทางเลือกหนึ่ง ซึ่งทั้งให้ความรู้ และ ความสนุก ให้กับผู้ทดสอบ และ ยังใช้ประยุกต์ไปใช้ กับงานด้านอื่นๆ รวมทั้งเป็นพื้นฐานในการ  พัฒนาหุ่นยนต์ ในระดับ ต่อๆไปได้อีกด้วย

ดังนั้นเราจึงเลือก สร้างหุ่นยนต์ DIY สำหรับ ไว้ใช้ ทดสอบผลลัพธ์ การเรียนรู้ การเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และ การทำงานของ ไมโครคอนโทรลเลอร์ DevKitC ESP32 ของเรา


### อุปกรณ์ที่ใช้ ###


1 . 4WD Smart Robot Car Chassis Kits

2. DevKitC V2 ESP32 Development Board

3. Micro USB Cable Wire 1m

4. Breadboard 8.5CM x 5.5CM 400 holes  //  จำนวน 2 ชิ้น

5. Motor Driver Module L298N

6. สกรูหัวกลม+น็อตตัวเมีย ขนาด 3มม ยาว 12มม

7. Jumper 20cm Male to Male

8. Jumper 20cm Female to Male

9. เพาเวอร์สวิตซ์สำหรับเปิดปิด

10. รางถ่าน 18650 แบบ 2 ก้อน

.

เริ่มต้น ด้วย ใช้  Jumper 20cm Male to Male ผู้-ผู้ บัดกรี เข้ากับ มอเตอร์ ทั้ง 4 ตัว โดยเลือกสีของ Jumper  ให้เหมือนกัน เป็นคู่ๆ เพื่อกำหนดขั้วของมอเตอร์ และ การจับคู่มอเตอร์

*** ในตัวอย่าง  ****

มอเตอร์ 2 ตัวบน ใช้ Jumper สีขาว อยู่ด้านล่าง และ สีดำ อยู่ด้านบน
มอเตอร์ 2 ตัวล่าง ใช้ Jumper สีม่วง อยู่ด้านล่าง และ สีเทา อยู่ด้านบน

ประกอบมอเตอร์ 2 ตัว ด้านบน เข้ากับโครงของหุ่นยนต์ชั้นที่ 1

โดย... เชื่อมต่อสาย สีดำ จาก มอเตอร์ตัวที่ 1 ไปยัง มอเตอร์ตัวที่ 2 ที่เป็นสายสีดำเหมือนกัน และ เชื่อมต่อสาย สีขาว จาก มอเตอร์ตัวที่ 1 ไปยัง มอเตอร์ตัวที่ 2 ที่เป็นสายสีขาวเหมือนกัน

ประกอบมอเตอร์ 2 ตัว ด้านล่าง เข้ากับโครงของหุ่นยนต์

โดย... เชื่อมต่อสาย สีเทา จาก มอเตอร์ตัวที่ 3 ไปยัง มอเตอร์ตัวที่ 4 ที่เป็นสายสีเทาเหมือนกัน และ เชื่อมต่อสาย สีม่วง จาก มอเตอร์ตัวที่ 3 ไปยัง มอเตอร์ตัวที่ 4 ที่เป็นสายสีม่วงเหมือนกัน

เมื่อประกอบเสร็จ จะเหลือสาย 2 คู่ สำหรับ ต่อเข้ากับ Motor Driver ดังรูป

ยึดเสา 6 เสา สำหรับ วาง โครงหุ่นยนต์ชั้นที่ 2

ใช้ สกรูหัวกลม+น็อตตัวเมีย 12 มม.  ยึด รางถ่าน และ Motor Driver  เข้า กับ โครงหุ่นยนต์ชั้นที่ 2 ดังรูป

เพื่อให้การใช้งาน DevKitC ESP32 ให้เต็มประสิทธิภาพ ได้ครบทั้ง 38 ขา จึงแนะนำให้ ประกอบ Breadboard 2 ชิ้น เข้าด้วยกัน

โดย แยกชิ้นส่วนของ Breadboard ด้านล่าง นำส่วน ไฟ + - ออกไป ดังรูป

ประกอบ Breadboard 2 ชิ้น เข้าด้วยกัน ดังรูป

แล้วจึง ติดลงบน ของโครงหุ่นยนต์ชั้นที่ 2

เสียบ DevKitC ESP32 ลงไบที่ Breadboard ดังรูป

ประกอบ โครงหุ่นยนต์ชั้นที่ 2 เข้ากับ โครงหุ่นยนต์ชั้นที่ 1

เชื่อมต่อสายจากมอเตอร์ ทั้ง 2 คู่ เข้า กับ Motor Driver โดยเชื่อมต่อ สีของสายไฟ และ ด้านซ้าย- ด้านขวา ดังรูป

เชื่อมต่อ สายสีดำจากรางถ่าน ไปยัง ไฟ-  (สีฟ้า) ของ Breadboard

สวิตซ์สำหรับเปิดปิด จะมี 2 ขา ให้เชื่อมต่อสายสีแดงจากรางถ่านเข้ากับ ขาของ สวิตซ์สำหรับเปิดปิด ด้านนึง และ เชื่อมต่อ จากขาของ  สวิตซ์สำหรับเปิดปิด ด้านที่เหลือ ไปยัง ไปยัง ไฟ+  (สีแดง) ของ Breadboard

ใช้สายสีแดง เชื่อมต่อสาย จาก ไฟ+  (สีแดง) ของ Breadboard เข้ากับ ไฟ+ ของ Motor Driver และ ใช้สายสีน้ำตาล เชื่อมต่อ จาก ไฟ-  (สีฟ้า) ของ Breadboard เข้ากับ GND ของ  Motor Driver ดังรูป

เชื่อมต่อ สายสีน้ำเงิน เข้าที่ IN1 , สายสีเขียวเข้าที่ IN2 , สายสีเหลือง เข้าที่ IN3 , สายสีส้ม เข้าที่ IN4 ของ Motor Driver ดังรูป

เชื่อมต่อไปยัง DevKitC ESP32 โดย

สายสีน้ำเงิน ไปยังขา IO13
สายสีเขียว ไปยังขา IO12
สายสีเหลือง ไปยังขา IO33
สายสีส้ม ไปยังขา IO32

ภาพการเชื่อมต่อ ระหว่าง Motor Driver กับ DevKitC ESP32

ใช้สายสีแดง เชื่อมต่อสาย จาก ไฟ+  (สีแดง) ของ Breadboard เข้ากับ 5V และ ใช้สายสีน้ำตาล เชื่อมต่อ จาก ไฟ-  (สีฟ้า) ของ Breadboard เข้ากับ GND ของ  DevKitC ESP32

โดย สายสีแดงเข้าที่ขา 5V และ สายสีน้ำตาลเข้าที่ขา GND ดังรูป

ภาพรวม การประกอบหุ่นยนต์ DevKitC ESP32 ด้านซ้าย

ภาพรวม การประกอบหุ่นยนต์ DevKitC ESP32 ด้านขวา

ภาพรวม การประกอบหุ่นยนต์ DevKitC ESP32 ด้านหน้า

ถึงขั้นตอนนี้ หุ่นยนต์ DevKitC ESP32 ของเรานั้นก็พร้อมจะทำงานในขั้นตอนต่อไป

ESP32 #3: โปรแกรมแรก Hello World กับ DevKitC ESP32

Hello World เป็นโปรแกรมไหว้ครู เป็นการฝึกการเขียนโปรแกรมครั้งแรกกับบอร์ด DevKitC ESP32 


บอร์ด DevKitC ESP32 ที่เรากำลังใช้อยู่นั้นสามารถติดต่อสื่อสารกับอุปกรณ์ภายนอกได้ และการทดลองติดต่อสื่อสารที่ทำได้ง่ายและเห็นภาพที่สุดคือการสั่งงานให้ DevKitC ESP32 สื่อสารกับคอมพิวเตอร์ของเรา ผ่านทางพอร์ทอนุกรม (Serial Port) โดยการให้มันส่งข้อความอะไรบางอย่างมาที่คอมของเรา สำหรับในส่วนนี้ยังไม่มีการต่อวงจรเพิ่มเติม มีเพียงแค่มีสาย MicroUSB กับบอร์ด DevKitC ESP32 ก็เริ่มทดลองกันได้เลย

อุปกรณ์ที่ใช้

1. DevKitC V2 ESP32 Development Board WiFi + Bluetooth

2. Micro USB Cable Wire 1m for NodeMCU

3. Breadboard 8.5CM x 5.5CM 400 holes (โฟโต้บอร์ด)


หมายเหตุ : ก่อนทำการทดลองนี้ ต้องผ่านการติดตั้ง Arduino core for ESP32 WiFi chip มาก่อน

ถ้ายังไม่ได้ติดตั้ง ให้ติดตั้งตามขั้นตอนลิงค์ด้านล่าง ก่อน


https://esp32robot.blogspot.com/2017/11/esp32-2-arduino-core-for-esp32-wifi-chip.html

โปรแกรมแรก Hello World กับ DevKitC ESP32

ประกอบ DevKitC ESP32 เข้ากับ Breadboard

เชื่อมต่อสาย Micro USB ระหว่าง คอมพิวเตอร์ กับ ESP32

ตรวจสอบการติดตั้งไดร์เวอร์ ของ DevKitC ESP32

ที่หน้าจอคอมพิวเตอร์ คลิกขวาที่ Computet -> Properties

  

คลิกที่ Device Manager

ที่ Ports (COM & LPT) จะพบ ไดร์เวอร์ ของ ESP32

ในตัวอย่างเป็น  Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge (COM12)

เปิด โปรแกรม Arduino IDE ขึ้นมา

โครงสร้างการทำงานของ Arduino IDE

โปรแกรม หรือ  Sketch ของ Arduino IDE จะมี ฟังก์ชัน อย่างน้อย 2 ฟังก์ชัน คือ "void setup" กับ "void loop"

อธิบายการทํางานหลักๆได้ดังนี้


void setup() //ฟังก์ชันส่วนนี้จะทำงานครั้งแรก เพียงครั้งเดียวเท่านั้น
{ //เริ่มการทำงานของฟังก์ชัน setup

  //ส่วนของคำสั่ง

} //สิ้นสุดการทำงานของฟังก์ชัน setup

void loop() //ฟังก์ชันส่วนนี้จะทำงานซ้ำ วนลูป ไปเรื่อยๆ
{ //เริ่มการทำงานของฟังก์ชัน loop

//ส่วนของคำสั่ง

} //สิ้นสุดการทำงานของฟังก์ชัน loop แต่ให้กลับไปทำงานใหม่



คำสั่งแรก ของฟังก์ชัน setup ที่ต้องใช้ในการเริ่มต้นสื่อสารคือ การกำหนดความเร็วในการสื่อสาร ด้วยคำสั่ง

Serial.begin(115200);


โดยตัวเลขที่อยู่ในวงเล็บคือค่าความเร็วในการรับ-ส่งข้อมูล ค่ามาตรฐานสำหรับ ESP32 คือ 115200 


และคำสั่ง ของ ฟังก์ชัน loop สำหรับสั่งให้ บอร์ดส่งข้อความมาที่คอมพิวเตอร์ของเรา คือ

Serial.println("Hello World");



เริ่มเขียนโปรแกรม หรือ  Sketch  ตามโค้ดด้านล่างนี้

void setup() 

{

   Serial.begin(115200);

}

void loop() 

{

   Serial.println("Hello World");

}

ไปที่ Tools -> Board เลือก "ESP32 Dev Module"

ไปที่ Tools -> Port แล้วเลือกพอร์ตที่ปรากฏ (กรณีใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มี COM Port ให้เลือกตัวอื่นที่ไม่ใช่ COM1)

ในตัวอย่างเลือกเป็น "COM12"

ไปที่ Tools -> Upload Speed : เลือกเป็น "115200"

กดปุ่ม  เพื่ออัพโหลด

ตั้งชื่อไฟล์ เป็น Hello_World_DevKitC -> Save

โปรแกรม จะทำการ อัพโหลด

ถ้ามีปัญหา อัพโหลด ไม่เข้า


ให้กดปุ่ม  BOOT บนบอร์ด ของ DevKitC ESP32 ค้างไว้สักครู่ ในขณะที่ทำการอัพโหลดโปรแกรม แล้วปล่อยเมื่อโปรแกรมเริ่มอัพโหลด

หากสามารถอัพโหลดโปรแกรมลงบอร์ดได้สำเร็จ จะแสดงคำว่า Done uploading. ที่แถบด้านล่าง

ไปที่เมนู Tools -> Serial Monitor

เลือก Both NL & CR และ เลือก 115200 baud

ถ้าได้ข้อความดังรูป แสดงว่า DevKitC ESP32 ของเรา นั้นพร้อมใช้งานกับ Arduino IDE แล้ว

ESP32 #2: การติดตั้ง Arduino core for ESP32 WiFi chip

ในบทความนี้จะเป็นการแนะนำการติดตั้งโปรแกรม Arduino IDE ตั้งแต่ต้น ไปจนถึงการติดตั้งชุดพัฒนา Arduino core for ESP32 WiFi chip และ การตรวจสอบว่าติดตั้งสำเร็จหรือไม่

“Arduino” แต่เดิมเป็นแพลตฟอร์มที่ใช้ในการพัฒนาเฟิร์มแวร์ให้กับบอร์ด Arudino เท่านั้น แต่ภายหลังกลุ่มผู้พัฒนาโปรแกรม Arduino IDE ได้เริ่มรองรับการติดตั้งชุดพัฒนาเฟิร์มแวร์ให้กับบอร์ดอื่น ๆ ด้วย ทำให้บอร์ดอื่น ๆ ที่รองรับการเขียนโปรแกรมด้วยภาษา C/C++ สามารถเข้ามาใช้โปรแกรม Arduino IDE ในการพัฒนาได้ นอกจากข้อดีของโปรแกรม Arduino IDE แล้ว ชุดไลบารี่ต่าง ๆ ที่ทำมารองรับกับแพลตฟอร์ม Arduino ก็จะสามารถนำมาใช้งานกับบอร์ดอื่น ๆ ได้ด้วย


การจะใช้ Arduino core for ESP32 กับ Arduino IDE ได้นั้น มีขั้นตอนดังนี้ คือ



1. ติดตั้งโปรแกรม Arduino (IDE)


ลิงค์ดาวโหลด Arduino (IDE) https://www.arduino.cc/en/Main/Software

2. ติดตั้ง แพลตฟอร์ม ESP32


ในการเริ่มต้นเราจะต้องอัปเดตผู้จัดการบอร์ดด้วย URL ที่กำหนดเอง

เปิด Arduino IDE และไปที่ File > Preferences

คัดลอก URL ด้านล่างลงใน Additional Board Manager URLs: แล้ว คลิก OK

https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

จากนั้นไปที่ตัวจัดการบอร์ดโดยไปที่ Tools > Board: > Boards Manager...

ที่ช่องค้นหา พิมพ์ esp32 จะพบ esp32 by Espressif Systems แล้วคลิก Install

แสดงการติดตั้งสำเร็จ แล้วปิดหน้าต่างลงไป

ตรวจสอบว่าติดตั้งสำเร็จหรือไม่ โดยไปที่ Tools > Boards 

เลื่อน ลงล่าง จนพบ ESP32 Dev Module แสดงว่าการติดตั้ง แพลตฟอร์ม ESP32 ของเราสำเร็จแล้ว