使用ESP32開發智慧燈管裝置MQTT控制篇

自序
目錄
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表目錄
物聯網系列
開發板介紹
NodeMCU-32S Lua WiFi 物聯網開發板
ESP32 C3 Super Mini 物聯網開發板
外接電源
進入燒錄模式
章節小結
控制LED燈泡
控制LED發光二極體
發光二極體
控制LED程式
解說控制LED程式
章節小結
控制雙色LED 燈泡
雙色LED 模組
控制雙色LED 程式
解說控制雙色LED 程式
章節小結
控制全彩LED 燈泡
全彩發光二極體
全彩LED 模組
控制全彩LED 程式
解釋控制全彩LED 程式
章節小結
控制WS2812 燈泡模組
WS2812B 全彩LED 模組特點
主要應用領域
串列傳輸
WS2812B 全彩LED 模組
民間延伸應用
多形狀模組之延伸應用
安裝WS2812B 函式庫
函式庫下載與安裝
手動安裝函式庫
控制WS2812B全彩LED模組
開發控制WS2812B的程式
解說控制WS2812B的程式
章節小結
智慧燈管裝置專案架構介紹
MQTT Broker 傳輸架構介紹
MQTT Broker伺服器基本運作原理
MQTT Broker伺服器基本應用
MQTT Broker伺服器基本元素
MQTT Broker伺服器基本常見之設計方法
設計客戶端邏輯
性能與擴展性
測試與偵測
MQTT Broker伺服器示例應用場景
智能家居系統
車聯網
健康監控
非接觸式操控面板之系統架構
建立發佈者與訂閱者交互關係之系統架構
發佈者與訂閱者的交互過程
交互的核心：MQTT Broker 伺服器
發佈者與訂閱者的關係
例子說明
JSON 簡介
WS2812B 模組電路介紹
WS 2812B 電路組立
開發透過命令控制WS2812B 顯示顏色之程式
解釋透過命令控制WS2812B 顯示顏色之程式
使用WS2812B 模組
控制命令解釋
章節小結
硬體開發與組裝
第二代氣氛燈泡與智慧燈管控制器
硬體組立
筆者開發之智慧燈泡
筆者開發之智慧燈管
控制器組立
認識第二代氣氛燈泡控制器PCB
第二代氣氛燈泡控制器PCB組立步驟
組立E27 金屬燈座殼
接出E27 金屬燈座殼電力線
接出AC交流電線
準備WS2812B 彩色燈泡模組
WS2812B 彩色燈泡模組電路連接
NODEMCU-32S LUA WIFI 物聯網開發板置入燈泡
確認開發板裝置正確
裁減燈泡隔板
WS2812B 彩色燈泡模組黏上隔板
WS2812B 彩色燈泡隔板放置燈泡上
蓋上燈泡上蓋
完成組立
燈泡放置燈座與插上電源
插上電源
智慧燈管組立
章節小結
MQTT Broker模式開發
MQTT Broker控制架構
受控端控制命令
發布與訂閱主題之設定
控制命令之設計與解析
開發MQTT Broker 伺服器讀取控制命令系統
ESP32 C3 Super Min 開發板腳位圖介紹
從MQTT Broker 伺服器讀取控制命令
主程式程式解釋
MQTTLib 程式解釋
commlib 程式解釋
initPins 程式解釋
進行測試
發送控制命令到MQTT Broker 伺服器程式
ESP32 C3 Super Min 開發板腳位圖介紹
透過簡易命令轉換控制命令傳送到MQTT Broker
MQTT_Publish_ESP32_C3 主程式解釋
MQTTLib 解釋
initPins 程式解釋
進行測試
解析控制命令控制WS2812B 燈泡
透過MQTT Broker 伺服器接受彩色發光命令控制燈泡
開發透過MQTT Broker 伺服器接受彩色發光命令控制燈泡程式
主程式程式解釋
MQTTLib程式解釋
initPins程式解釋
進行測試
透過MQTT Broker伺服器接受燈泡開啟關閉命令控制燈泡
開發透過MQTT Broker伺服器接受燈泡開啟關閉命令控制燈泡程式
MQTT_Subscribe_to_WS2812B_ESP32_C3主程式解釋
MQTTLib副函式庫解釋
WS2812BLib副函式庫解釋
進行測試
章節小結
本書總結
作者介紹
附錄
NodeMCU 32S腳位圖
ESP32 C3 Super Mini腳位圖
建國老師開發燈泡PCB板圖
建國老師開發燈泡PCB 板圖(二代圖)
建國老師開發燈泡控制器組立圖
第一代變壓器腳位圖
燈泡變壓器腳位圖
雲端書庫官網
參考文獻

自序（節錄）

　　物聯網系列系列的書是我出版至今十多年，出書量也破百本大關，到今日最受歡迎的系列。當初出版電子書是希望能夠在教育界開一門Maker自造者相關的課程，沒想到一寫就已過十多年，繁簡體加起來的出版數也已也破一百七十多本的量，這些書都是我學習當一個Maker累積下來的成果。

　　這本書是之前筆者在國立暨南國際大學109年光電科技在職碩士班期間，在物聯網系統整合開發與設計課程中教學生如何運用氣氛燈泡相同電路與原理，開發一個輕鋼架LED燈管之智慧燈管，隨著課程進展，筆者教導上課學生一步一步從原理、電路、到洞洞板實作、輕鋼架LED燈座與LED日光燈管改裝，融入到課程之中，到今年已經超過五年了，上課的學生也都順利取得碩士學位並在社會之中貢獻專長，歷時這麼長的時間才將書籍出書，只因為筆者一直忙於大學教書與其他研究、論文、演講與實作，當然期間也先出版許多專業書籍，到今天才有空將內容付梓出版，真是歷時多年的時間來完成這個如何利用氣氛燈泡的原理與架構，修改到輕鋼架LED燈管之智慧燈管。

　　這本書是運用NODEMCU-32SLUAWIFI物聯網開發板，從之前的NodeMCU32S(38Pins)到今日特別為本書設計之第二代氣氛燈泡控制器，使用迷你型的ESP32C3SuperMini開發板，本書更是筆者之前寫過這些書：『藍芽氣氛燈程式開發(智慧家庭篇):UsingNanotoDevelopaBluetooth-ControlHueLightBulb(SmartHomeSeries)』、『Ameba8710Wifi氣氛燈硬體開發(智慧家庭篇):UsingAmeba8710toDevelopaWIFI-ControledHueLightBulb(SmartHomeSerise)』、『Ameba氣氛燈程式開發(智慧家庭篇):UsingAmebatoDevelopaHueLightBulb(SmartHome)』、『Pieceduino氣氛燈程式開發(智慧家庭篇):UsingPieceduinotoDevelopaWIFI-ControledHueLightBulb(SmartHomeSerise)』(曹永忠,許智誠,&蔡英德,2018,2021b)、『Wifi氣氛燈程式開發(ESP32篇):UsingESP32toDevelopaWIFI-ControledHueLightBulb(SmartHomeSeries)』(曹永忠,楊志忠,許智誠,&蔡英德,2020,2021)，筆者已經可以透過物聯網中，強大的MQTTBroker伺服器與通訊，可以達到智慧家庭中多對多的控制與被控制的系統架構，比起原有只透過藍芽傳輸、WIFI控制、無線網路等等控制RGBLed燈泡，但是我們發現，使用手機與藍芽，只能同時控制一顆燈泡，本書在教導學子上，學習產業可以實用的開發技術，更進一步介紹給讀者與學子學習之用。