學習目標 : 認識faya WI-FI 模組的功能及使用方式
學習時間 : 45mins
示範模組 : (1) fayaduino Nano
(2) faya Wi-Fi模組
其他工具 : (1) 樂高積木底板 (相容)
(2) 無線基地台
====================功能介紹====================
faya Wi-Fi模組採用了ESP-8266無線模組，它是一款超低功耗的 UART-WiFi 傳輸模組，專為移動裝置和物聯網應用設計，可將用戶的物理裝置連線到 Wi-Fi 無線網路上，進行互聯網或區域網路通訊，實現聯網功能。 ESP8266 可廣泛應用於智能電網、智能交通、智能家具、手持裝置、工業控制等網域。
產品特徴 (取自ESP8266模組使用手冊)
- 支援無線 802.11 b/g/n支援 STA/AP/STA+AP 三種工作型態
- 內建 TCP/IP 協定堆疊，支援多路 TCP Client 連線
- 支援豐富的 Socket AT 指令
- 支援 UART/GPIO 資料通訊介面
- 支援 Smart Link 智能聯網功能
- 支援遠端韌體升級（OTA）
- 內建 32 位 MCU，可兼作應用處理器
- 超低能耗，適合電池電源供應應用
WiFi為常見的無線通訊設備，假如你手邊有行動裝置如：智慧型手機、平板電腦，絕大部分都有這功能。傳輸方式從簡單到難都有，使用UART資料傳輸，只需將模組上的TxD(資料傳送)、RxD(資料接收)連接到Arduino板，並將通訊速度(鮑率：baud rate)設定完成後，就可以傳送資料。
faya Wi-Fi模組將ESP8266的接腳轉換成排母，方便和Arduino或faya的電子積塊互相連接。
Arduino板的UART： TxD(1)、RxD(0)腳是用來燒錄程式用的，如果用來連接WIFI模組，會無法燒錄程式，所以必須使用程式指令(SoftwareSerial)模擬其他的UART腳位。
- #include<SoftwareSerial.h>;
- SoftwareSerial 物件名稱(RxDPin, TxDPin);
物件名稱 : 可自行命名
RxDPin : 連接到Arduino模擬的RxD腳位，對於Wi-Fi模組而言是TxD
TxDPin : 連接到Arduino模擬的TxD腳位，對於Wi-Fi模組而言是RxD
(例) 當建構物件名稱為"fayaWiFi"，RxD設到第4腳，TxD設到第5腳時，需宣告:
SoftwareSerial fayaBluetooth(4,5);
- 物件名稱. begin(BaudSpeed);
物件名稱 : 可自行命名
BaudSpeed : 設定以下常用的鮑率：2400、4800、9600、19200、38400、115200，ESP8266
內建的baudrate為115200，但新的韌體版本為9600，因此連不上時，可以兩種
速率都試試看。
(例) 當我們建構一物件名稱為"fayaWiFi"，鮑率為9600bps時，程式中需宣告
fayaBluetooth.begin(9600);
以上舉了幾個模擬的串列連接埠使用範例，基本上用法和一般的串列連接埠使用方式 相同，有興趣的人可以參考官方網站
====================原理知識====================
無線網路的傳輸原理相當繁雜，無法靠一篇文章就能通盤理解，幸運的是複雜的動作都已經交由硬體晶片(ESP8266)來完成，使用者只要了解如何讓資料正確地透過網路傳送和接收即可即可，因此我們這一篇教學希望能夠用邊做邊解釋的方式，讓大家能夠順利地初步控制wi-fi模組，在下一篇教學才能銜接進階的應用。
有興趣深入了解ESP8266的使用者，可以參照模組資料集。faya Wi-Fi模組電路圖如下，模組單純地將ESP8266腳位引出，並將電壓轉成3.3V。
====================範例實作(一)=================
了解模組功能(原理)後，我們用以下範例來展示模組的功能:
目標:
(1) 利用Arduoino Serial Monitor手動輸入AT Command讓Wi-Fi模組與無線基地台連線
接線:
(1) 電源線連接如下圖所示，連接的說明請看這篇文章或簡易版(2) 訊號線連接:
Arduino ==> faya Wi-Fi 模組
D4 ==> TX
D5 ==> RX
範例程式:
備註:
- L22~25:將wifi模組baudrate設為9600，方便和Arduino的9600 baudrate傳輸，避免兩邊速度不一致，造成讀取資料時會有誤碼產生。
- L22~25: ESP82662預設的baud rate為115200，最新的版本為9600，使用這四行的程式可以將baudrate強制轉為9600 (無論原始baudrate為多少)。L22先設定baudrate為115200:
- 假設使用者的模組baudrate為115200，此時就會繼續執行L23~25，將baudrate轉成9600。
- 假設使用者的模組baudrate為9600，此時由於baudrate不正確，無法讀取L22的指令，因此L23和L24的指令也會失效，但L25的指令是會執行的，因此同樣得到9600bps 的baudrate
~L30: Arduino讀到WiFi傳來的字串，會顯示在電腦終端機上
~L32: Arduino獨到電腦終端傳來的字串，會送給WiFi執行
範例結果:
程式下載完成，開啟終端機，右下角的地方選擇[Both NL & CR] / [9600 baud]，出現以下畫面後，我們就可以對WiFi模組輸入AT指令了
關於ESP8266 AT指令，大家可以參考這邊
首先輸入[AT] ，看是否獲得[OK]的回應，以確認連線已建立
輸入[AT+GMR]，取得韌體版本
輸入[AT+CWMODE=1]，將WiFi模組設成Station 模式
輸入[AT+CWLAP]，顯示附近的無線基地台
上圖列了4個無線基地台，我們用指令[AT+CWJAP="TECH4F","xxxxxxxxxx"]加入TECH4F基地台，其中的xxxxxxxxxx是無線基地台的密碼
連上無線基地台後，我們用[AT+CIFSR]指令查看ESP8266的IP位址和MAC位址
完成了以上動作後，我們就可以透過WiFi模組和其他的裝置連線，我們會在下一次的教學中介紹。
討論:
- ESP8266中很多的設定只要下一次指令，就會把設定永久存在ESP8266模組中，例如我們在程式中把baudrate設定成9600bps，下次開機時，模組就直接變成9600bps，我們又手動將模組設定成Station模式，並且設定了無線基地台的帳號和密碼，這些動作讓下次開基的時候，模組就會搜尋此基地台並且進行連線。
- 在範例中我們介紹如何手動設定指令讓WiFi連線，那麼如何自動的設定指令已達成自動連線個功能呢? 只要利用println指令即可，請參考下面的程式，將手動連線的動作轉成程式碼，連線成功後，一樣可以利用終端機手動下[AT+CIFSR]指令查詢是否連到基地台。
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