ประกอบร่าง ESP32-Nano-I2C เป็น datalogger อย่างเซียน ตอนที่ 1

May 1, 2020 admin 2467 Views

บทความนี้เกิดจากความต้องการสร้างระบบ Datalogger ที่ต้องวัดค่าฝุ่น ค่าแอมโมเนีย โดยจะต้องแสดงผล ที่เครื่องมือวัด และส่งค่าผ่านไปยัง server ด้วย
ส่วนประกอบของงาน

เครื่องวัดฝุ่น PM2.5 ของ Sharp รุ่น ….(มาเติมใหม่อีกทีนะ เขียนเนื้อหายาวๆ ไปก่อน)
เครื่องวัดแกสแอมโมเนีย MQ137 (ตัวนี้ราคาไม่เบาทีเดียว และเล่นไม่ง่ายเลย)
จอ LCD 16×2
ESP32
ATMega2560
Arduino Nano

แต่ก่อนจะจบลงด้วยรายการตามข้างต้นนั้น เดิมทีตั้งใจจะใช้ ESP32 เพียงตัวเดียว เพราะ IO มันน่าจะพอ แต่ประเด็นปัญหาก็คือ
ผลการวัดค่า PM2.5 และ MQ137 นั้น ต้องวัดผ่าน ADC และจะมีปัญหาเมื่อมีการเปิดใช้ WiFi โดยค่าวัดจะเพี้ยนไปอย่างมโหฬาร

ประกอบกับ จะต้องมีการแสดงผลออกจอ LCD16x2 ที่จะต้องใช้ port SDA, SCL ด้วยนั้น ก็จะต้องออกแบบการเชื่อมต่อใหม่ทั้งหมด กล่าวคือ

ใช้ Arduino Nano เป็นบอร์ดจัดการการวัดแอมโมเนีย และทำหน้าที่เป็น Slave ส่งข้อมูลให้ Master อีก
ใช้ ATMega 2560 แทน Arduino Nano ไปก่อน สิ้นเปลืองหน่อยแต่ก็เอาให้สำเร็จก่อน (สุดท้ายควรเปลี่ยนมาใช้ Nano แทนจะดีกว่า ประหยัดตังก์และพื้นที่น้อยกว่า)
ใช้ ESP เป็น Master ที่จะรับข้อมูลการวัด จาก ATMega และ Arduino Nano และส่งข้อมูลขึ้น Server ด้วย WiFi และให้ ESP32 แสดงผลออกจอ LCD16x2 ได้ด้วย
สำหรับการรับส่งข้อมูล จะต้องส่งด้วย I2C ซึ่งงานนี้จะต้องใช้อุปกรณ์ Slave ถึง 3 ตัวด้วยกัน

โครงงานนี้จึงเป็นตัวอย่างการทดสอบการสื่อสาร I2C ได้เป็นอย่างดี เหมาะสำหรับเป็นตัวอย่างนำไปดัดแปลงใช้งานได้

และต้องขอขอบคุณที่มาของโค้ด ต่างๆ ที่จะได้อ่างอิง รวมทั้งคำอธิบายอย่างละเอียดที่สุด
ก่อนอื่นจะต้องดำเนินการดังนี้

สร้างโค้ดสำหรับการทดสอบ port address ของ slave ทั้ง 3 ตัว คือ จอ (1)LCD, (2)ATMega และ (3)Nano
ทำให้บอร์ด และอุปกรณ์วัด PM2.5 ทำงานได้ก่อน
ทำให้บอร์ดและอุปกรณ์วัด แอมโมเนีย MQ137 ทำงานได้่ก่อนด้วย
ทำให้ ESP32 คุยกับ WiFi ให้ได้ แสดงผลออกจอได้ และส่งผลขึ้น server ให้ได้ก่อน
สุดท้ายก็นำมายำรวมกัน และทดสอบผล เปรียบเทียบค่าวัดฝุ่นและแอมโมเนียกับเครื่อวัดจริง ๆ

เราจึงจะนำเสนอเรื่องราวเป็น 5 ตอน แต่ละตอนก็จะเล่าปัญหาที่เจอกันแบบมันส์ เป็นบันทึกสำหรับตัวเอง และทุกท่านที่แวะมาอ่านกันนะครับ
เริ่มกันที่
สร้างโค้ดสำหรับการทดสอบ port address ของ slave ทั้ง 3 ตัว คือ จอ (1)LCD, (2)ATMega และ (3)Nano

โค้ดสำหรับการทดสอบ Address ตามนี้เลย คัดมาจากหนังสือตัวอย่างตามแนบ

#include <Wire.h>
void setup(){
  Wire.begin();
  Serial.begin(9600);
  while(!Serial);
  Serial.println("\nI2C Scanner");
}
void loop(){
  Serial.println("Scanning ...");
  byte count = 0;
  for (byte i=8;i<120;i++){
    Wire.beginTransmission(i);
    if(Wire.endTransmission()==0){
      Serial.print ("I2C device found at address : ");
      Serial.print(i,DEC);
      Serial.print(" (0x");
      Serial.print(i,HEX);
      Serial.println(")");
      count++;
    }
  }
  Serial.println("Done.");
  Serial.print("Found ");
  Serial.print(count,DEC); แสดงค่า address ที่พบเป็นเลขฐาน 10
  Serial.println(" device(s).\n");
  delay(5000);
}

การทดสอบตอนแรก ๆ ก็ทดสอบ คู่เดียวก่อน (เพราะก่อนหน้านี้เคย ประกอบหลายตัว และประกอบผิดมั้ง เจ๊งเลย 555 ) แต่ตอนหลังก็ทดสอบพร้อมกันเลย แต่ต้องระมัดระวังการต่อขา SDA SCL และไฟเลี้ยงต่างๆ กันให้แม่นๆ ละกัน และมีตารางสรุปไว้อ้างอิงดังนี้นะฮะ
และหากทำการเชื่อมต่ออุปกรณ์ทั้งหมดคือ ESP32 (run โปรแกรมทดสอบด้านบน) และเชือมต่อ ATMega, Nano, LCD ให้ถูกต้อง และไม่ต้องลงโค้ดใด ๆ ใน Slave ก่อน
ผลการทดสอบก็จะได้ว่า