รีโมตของเล่นด้วย ESP-NOW บอร์ดคุยกันตรง ไม่ต้องมี เราเตอร์

ESP-NOW คือโปรโตคอลของ Espressif ที่ให้บอร์ด ESP32 ส่งข้อความหากันตรง ๆ ผ่านวิทยุ Wi-Fi โดยไม่ต้องมีเราเตอร์ ไม่ต้องจับคู่แบบ Bluetooth และเริ่มส่งได้เกือบทันทีที่เปิดเครื่อง เหมาะกับรีโมตรถ หุ่นยนต์ หรือปุ่มกดเกมที่พกไปเล่นนอกบ้าน บทนี้ทำรีโมต 4 ปุ่มด้วย MicroPython พร้อมระบบหยุดรถเมื่อสัญญาณหาย

ถ้ายังไม่เคยต่อปุ่ม อ่านต่อปุ่มกดกับ ESP32 ให้นิ่ง ก่อน ส่วนไฟเลี้ยงมอเตอร์หรือเซอร์โวดูบทเซอร์โว ทุกอย่างในบทนี้ใช้ไฟต่ำจาก USB หรือแบตก้อนเล็ก

ESP-NOW เทียบกับทางเลือกอื่น

	ESP-NOW	Wi-Fi ผ่านเราเตอร์	Bluetooth LE
ต้องมีเราเตอร์	ไม่ต้อง	ต้อง	ไม่ต้อง
เริ่มส่งได้	เกือบทันที	ต้องรอต่อเครือข่าย	ต้องจับคู่/เชื่อมต่อ
ขนาดข้อความ	250 ไบต์ (v1)	ใหญ่กว่ามาก	ขึ้นกับการตั้งค่า
คุยกับมือถือ	ไม่ได้	ได้	ได้
เหมาะกับ	บอร์ดคุยบอร์ด	ของที่ต้องเข้าเน็ต	ของที่คุยกับแอป

ข้อจำกัดหลักของ ESP-NOW คือมือถือคุยด้วยไม่ได้ อีกฝั่งต้องเป็นบอร์ด ESP เสมอ

ขนาดข้อความ: 250 กับ 1470 ไบต์

ESP-NOW รุ่นแรก (v1) รับข้อความได้ไม่เกิน 250 ไบต์ ตั้งแต่ ESP-IDF 5.4 บน ESP32 มี v2 ที่ยาวได้ถึง 1470 ไบต์ เช็กได้จาก espnow.MAX_DATA_LEN แต่บอร์ด v1 (รวม ESP8266) จะตัดหรือทิ้งข้อความที่ยาวเกิน 250 ไบต์ รีโมตของเล่นใช้แค่ไม่กี่ไบต์ จึงไม่ต้องกังวล แต่ถ้าออกแบบโปรโตคอลเอง เก็บไว้ไม่เกิน 250 ไบต์จะใช้ได้ทุกรุ่น

ตัวอย่าง: ข้อความรีโมตใหญ่แค่ไหน

รีโมต 4 ปุ่ม: หน้า หลัง ซ้าย ขวา

1. ปุ่ม 4 ปุ่มเก็บเป็นบิตใน 1 ไบต์ (bit 0 = หน้า, bit 1 = หลัง, bit 2 = ซ้าย, bit 3 = ขวา)
2. เพิ่มเลขลำดับ 1 ไบต์ วน 0–255 ไว้ดูว่าข้อความหายไหม รวม 2 ไบต์ต่อข้อความ
3. ส่งทุก 20 ms = 50 ข้อความต่อวินาที: 2 × 50 = 100 ไบต์ต่อวินาที
4. กดหน้ากับซ้ายพร้อมกัน ไบต์แรกเป็น 0b0101 = 5

เทียบกับงานหนักกว่า วิทยุสื่อสารในบทความของ Elektor ส่งเสียง 8,000 ตัวอย่างต่อวินาที ใส่ข้อความละ 250 ไบต์ ได้ 8,000 ÷ 250 = 32 ข้อความต่อวินาที นับขนาดรวม 255 ไบต์ต่อแพ็กเก็ต เท่ากับ 32 × 255 × 8 = 65,280 บิตต่อวินาที อัตราส่งเริ่มต้นของ ESP-NOW คือ 1 Mbit/s รีโมตของเราใช้น้อยกว่านั้นมาก

หา MAC ของบอร์ดรับ

ESP-NOW ส่งหากันด้วย MAC address แฟลช MicroPython ลงบอร์ดรถ แล้วรันใน REPL

import network
sta = network.WLAN(network.WLAN.IF_STA)
sta.active(True)
print(sta.config('mac'))

จะได้ค่าแบบ b'\xaa\xbb\xcc\xdd\xee\xff' จดไว้ใส่ในโค้ดรีโมต

โค้ดตัวส่ง (รีโมต)

เลขขาอิงผังขาของ ESP32-C3 บอร์ดอื่นเปลี่ยนตามผังขา และอย่าใช้ขา strapping กับขาที่ต่อ flash

import network, espnow, time
from machine import Pin

sta = network.WLAN(network.WLAN.IF_STA)
sta.active(True)
sta.config(channel=6)            # ต้องตรงกับฝั่งรับ

e = espnow.ESPNow()
e.active(True)
CAR = b'\xaa\xbb\xcc\xdd\xee\xff'  # MAC ของบอร์ดรถ
e.add_peer(CAR)

pins = [Pin(n, Pin.IN, Pin.PULL_UP) for n in (4, 5, 6, 7)]  # หน้า หลัง ซ้าย ขวา
seq = 0
while True:
    buttons = 0
    for i, p in enumerate(pins):
        if p.value() == 0:       # pull-up: กดแล้วเป็น 0
            buttons |= 1 << i
    e.send(CAR, bytes([buttons, seq]), False)
    seq = (seq + 1) & 0xFF
    time.sleep_ms(20)

send(..., False) คือไม่รอคำตอบ ส่งต่อเนื่องได้ไว ถ้าใช้ค่าเริ่มต้น sync=True จะรอให้ฝั่งรับตอบรับ และคืนค่า False ถ้าไม่ได้คำตอบ

โค้ดตัวรับ (รถ) พร้อมระบบหยุดเมื่อสัญญาณหาย

import network, espnow, time
from machine import Pin

sta = network.WLAN(network.WLAN.IF_STA)
sta.active(True)
sta.config(channel=6)

e = espnow.ESPNow()
e.active(True)
REMOTE = b'\x11\x22\x33\x44\x55\x66'  # MAC ของรีโมต

leds = [Pin(n, Pin.OUT) for n in (4, 5, 6, 7)]  # แทนมอเตอร์ไปก่อน

def drive(buttons):
    for i, led in enumerate(leds):
        led.value((buttons >> i) & 1)

last = time.ticks_ms()
while True:
    host, msg = e.recv(100)      # รอสูงสุด 100 ms
    if msg and host == REMOTE and len(msg) == 2:
        drive(msg[0])
        last = time.ticks_ms()
    elif time.ticks_diff(time.ticks_ms(), last) > 300:
        drive(0)                 # ไม่ได้ข้อความเกิน 300 ms ให้หยุด

ทดลองกับ LED ก่อน พอทำงานถูกค่อยเปลี่ยน drive() ไปคุมไดรเวอร์มอเตอร์ เช็ก host == REMOTE ไว้ เพื่อไม่ให้รีโมตของเพื่อนที่เล่นอยู่ใกล้ ๆ มาบังคับรถเราได้

ของที่ขยับได้ต้องหยุดเองเมื่อสัญญาณหาย อย่าให้รถวิ่งต่อด้วยคำสั่งสุดท้ายที่ได้รับ

โหมด long range

ESP32 (ยกเว้น ESP32-C2) มีโหมด long range ของ Espressif ที่ส่งช้าลงเพื่อให้ไปได้ไกลขึ้น ต้องตั้งทั้งสองฝั่ง

sta.config(channel=6, protocol=network.WLAN.PROTOCOL_LR)  # ทั้งสองฝั่ง
e.config(rate=espnow.RATE_LORA_250K)                      # ฝั่งส่งเท่านั้น

เลือกได้ RATE_LORA_250K หรือ RATE_LORA_500K เอกสารบอกว่าอัตราต่ำมักนิ่งกว่าในระยะไกล ข้อควรรู้: การตั้ง rate ใช้ไม่ได้บน ESP32-C6 และโหมดนี้ไม่เข้ากับอุปกรณ์ Wi-Fi ทั่วไป ใช้เฉพาะบอร์ด ESP ด้วยกัน

ข้อผิดพลาดที่เจอบ่อย

• ช่องไม่ตรงกัน ฝั่งหนึ่งต่อเราเตอร์อยู่ ช่องจึงย้ายตามเราเตอร์ อีกฝั่งยังอยู่ช่อง 6 ข้อความไม่ถึง ตั้งให้ตรงกันทุกบอร์ด
• ลืม sta.active(True) ต้องเปิด WLAN interface ก่อน send/recv แม้ไม่ต่อเครือข่าย
• ลืม add_peer() ก่อนส่งบน ESP32
• ต่อ Wi-Fi บ้านแล้วข้อความหายเป็นช่วง ๆ โหมดประหยัดไฟเปิดอยู่ ปิดด้วย sta.config(pm=sta.PM_NONE)
• soft reset แล้วงง MicroPython ไม่รีเซ็ต Wi-Fi ตอน soft reset ให้ปิด STA และ AP ก่อนตั้งค่าใหม่ตอนเริ่มโปรแกรม
• ไม่มีระบบหยุดเมื่อสัญญาณหาย รถวิ่งออกนอกระยะแล้วไม่หยุด
• มอเตอร์ใช้ไฟเส้นเดียวกับบอร์ด แรงดันตกจนบอร์ดรีเซ็ต แยกไฟมอเตอร์แล้วต่อกราวด์ร่วม

แหล่งข้อมูล

• espnow — support for the ESP-NOW wireless protocol — MicroPython docs
• network.WLAN — MicroPython docs
• DIY Walkie-Talkie Based on ESP-NOW — Elektor Magazine