從Arduino IDE透過Wi-Fi無線網路上傳ESP8266程式檔（OTA更新）

《超圖解物聯網IoT實作入門》第13章「透過OTA更新ESP8266的韌體」一節的程式，採用瀏覽器，用Wi-Fi連線方式更新ESP8266程式，也就是以OTA（Over the Air programming）方式更新軟體。

本文則使用ArduinoOTA程式庫建立直接從Arduino IDE，以Wi-Fi無線方式上傳新檔的ESP8266程式。

ArduinoOTA程式樣版

要完成本單元實作，電腦作業系統須事先安裝Python 2.7（非Python 3.x版，兩者語法不完全相容）。Arduinoi IDE請使用1.6.7以上版本（筆者採用1.8.2版），ESP8266平台套件2.0.0以上版本（筆者採用2.3.0版）。

Arduino IDE的ESP8266平台套件包含OTA範例程式，請先從IDE選擇你的控制板，再開啟BasicOTA範例：

1. 從Arduino IDE的「工具→開發板」選單，選擇一款ESP8266控制板，例如，NodeMCU 1.0或WeMos D1 Mini。
2. 從主功能表選擇「檔案→範例→ArduinoOTA→BasicOTA」範例檔。

ArduinoOTA採用UDP協定傳送檔案，所以程式開頭引用了WiFiUdp.h程式庫：

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h> 

此範例程式將以STA模式連接Wi-Fi網路，請在setup()函式的這兩行敘述設定Wi-Fi網路名稱和密碼：

const char* ssid = "你的Wi-Fi名稱";
const char* password = "你的Wi-Fi密碼"; 

選擇性地設定ESP8266的埠號、主機名稱以及OTA連線密碼：

// 埠號預設為8266
// ArduinoOTA.setPort(8266);   // 沿用預設值

// 主機名稱預設為"esp8266-晶片ID"
ArduinoOTA.setHostname("jarvis");  // 改成"jarvis"

// 預設無需驗證密碼
ArduinoOTA.setPassword((const char *)"12345678");  // 密碼設定為"12345678"

其餘程式碼不用改，從「工具→序列埠」選單確認控制板的埠號選擇正確後，上傳此程式到ESP8266控制板。

過一會兒，Arduino IDE的「序列埠」選單，將包含「網路連接埠」以及ESP8266控制板選項。

如果該選項遲遲沒有出現，請嘗試：

• 關閉Arduino IDE再重新啟動。
• 確認執行Arduino IDE的電腦和ESP8266控制板位在相同網域，也就是連接到同一個無線網路基地台。
• 確認有安裝好Python 2.7版，以Windows為例，在「命令提示字元」的任何路徑下，輸入”python -V”（V要大寫），系統將回報Python的版本。

OTA無線上傳Arduino程式檔

選擇好位於無線網路連接埠控制板之後，像平常一樣編譯與上傳程式碼，程式檔將透過Wi-Fi網路上傳到ESP8266控制板。由於此OTA連線程式有設定密碼，所以Arduino IDE將顯示如下的密碼輸入對話方塊：

若密碼輸入錯誤，Arduino IDE底下的訊息欄位將顯示Authentication Failed（驗證錯誤）的訊息：

若密碼輸入正確，則開始上傳程式檔。

底下是setup()函式當中，其他與ArduinoOTA程式庫相關的敘述：

// OTA「開始」的事件處理程式
ArduinoOTA.onStart([]() {
  Serial.println("Start");
});

// OTA「結束」的事件處理程式
ArduinoOTA.onEnd([]() {
  Serial.println("\nEnd");
});

// OTA「進行中」的事件處理程式
ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {
  Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));
});

// OTA「錯誤」的事件處理程式
ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {
  Serial.printf("Error[%u]: ", error);
  if (error == OTA_AUTH_ERROR) Serial.println("Auth Failed");
  else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) Serial.println("Begin Failed");
  else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) Serial.println("Connect Failed");
  else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) Serial.println("Receive Failed");
  else if (error == OTA_END_ERROR) Serial.println("End Failed");
});

// 啟用OTA
ArduinoOTA.begin();

/*
  底下可加入你的自訂程式
*/

最後是放在loop()函式裡面，負責聆聽OTA請求的敘述：

void loop() {
  // 處理OTA請求
  ArduinoOTA.handle();

  /*
   底下可加入你的自訂程式
  */
}

如同13-15頁「整合OTA功能與自訂的程式」一節的說明，你可以把這個範例當作樣版，在其中加入自己的程式（如：溫濕度控制），讓你的程式具備OTA更新功能。