Electronics Projects with the ESP8266 and ESP32 : Building Web Pages, Applications, and WiFi Enabled Devices

کتاب «Electronics Projects with the ESP8266 and ESP32» نوشتهٔ نیل کامرون، یکی از منابع جامع و عملی برای علاقه‌مندان به دنیای میکروکنترلرها و اینترنت اشیا محسوب می‌شود. این کتاب با تکیه بر پروژه‌های گام‌به‌گام، مسیر یادگیری و ساخت دستگاه‌های متصل به شبکه را برای مخاطبان هموار می‌سازد.

دربارهٔ کتاب Electronics Projects with the ESP8266 and ESP32 —

کتاب پیش رو، راهنمایی کامل برای استفاده از دو میکروکنترلر محبوب ESP8266 و ESP32 در پروژه‌های الکترونیکی است. محوریت اصلی کتاب بر ارتباطات بی‌سیم، به‌ویژه وای‌فای، و نحوهٔ پیاده‌سازی پروژه‌هایی است که از این قابلیت بهره می‌برند. نویسنده با زبانی شیوا و ساختاری منظم، خواننده را از مفاهیم پایه تا پروژه‌های پیشرفته‌تر، مانند طراحی اپلیکیشن موبایل و ردیابی موقعیت مکانی با نقشهٔ گوگل، راهنمایی می‌کند. تمامی پروژه‌های کتاب در محیط آردوینو آیدی‌ای (Arduino IDE) پیاده‌سازی شده‌اند که این امر، کار را برای افرادی که با این محیط آشنایی دارند، ساده‌تر می‌سازد. علاوه بر وای‌فای، کتاب به قابلیت‌های ارتباطی دیگر مانند بلوتوث کم‌مصرف (BLE) در ESP32، ارتباط ESP-NOW و ارتباط دوربرد لورا (LoRa) نیز می‌پردازد. رویکرد کتاب، کاملاً پروژه‌محور است و خواننده را با ساخت دستگاه‌هایی چون رادیو اینترنتی، دوربین تحت شبکه، ایستگاه هواشناسی، پخش‌کنندهٔ موسیقی و بسیاری پروژهٔ کاربردی دیگر آشنا می‌سازد. این تنوع پروژه‌ها، کتاب را به منبعی ارزشمند برای درک کاربردهای عملی میکروکنترلرها در زندگی روزمره تبدیل کرده است.

دربارهٔ نویسنده

نویسندهٔ کتاب، نیل کامرون (Neil Cameron)، تحلیل‌گر و برنامه‌نویسی با تجربه است که علاقه‌ای عمیق به کاربردهای عملی الکترونیک دارد. او پیش از این نیز کتابی با عنوان «Arduino Applied: Comprehensive Projects for Everyday Electronics» تألیف کرده است که نشان‌دهندهٔ تخصص و سابقهٔ او در زمینهٔ آموزش الکترونیک و میکروکنترلرهاست. کامرون سابقهٔ تدریس در دانشگاه‌های ادینبورگ و کرنل را نیز در کارنامهٔ خود دارد.

چرا باید Electronics Projects with the ESP8266 and ESP32 را بخوانید؟

این کتاب برای طیف وسیعی از علاقه‌مندان، از مبتدیان تا حرفه‌ای‌ها، مفید است و دلایل متعددی برای مطالعهٔ آن وجود دارد:

• یادگیری مبتنی بر پروژه: کتاب با ارائهٔ بیش از بیست پروژهٔ عملی، از ساخت رادیو اینترنتی تا ردیاب جی‌پی‌اس، مفاهیم را به شکلی ملموس آموزش می‌دهد.
• پوشش جامع ارتباطات بی‌سیم: شما با فناوری‌های مختلفی چون وای‌فای، بلوتوث کم‌مصرف، ESP-NOW و لورا آشنا می‌شوید و یاد می‌گیرید که چگونه از هرکدام در پروژه‌های خود استفاده کنید.
• طراحی اپلیکیشن موبایل و صفحات وب: کتاب فراتر از سخت‌افزار رفته و به شما نشان می‌دهد که چگونه با استفاده از ابزارهایی مانند MIT App Inventor، اپلیکیشن‌های موبایل و صفحات وب پویا برای کنترل دستگاه‌های خود طراحی کنید.
• استفاده از زبان‌ها و پروتکل‌های روز: در طول پروژه‌ها، با زبان‌های برنامه‌نویسی مانند سی‌پلاس‌پلاس، جاوااسکریپت و ساختار داده‌هایی مانند JSON و AJAX کار خواهید کرد و با پروتکل‌های ارتباطی WebSocket و MQTT برای ارتباط دوطرفه آشنا می‌شوید.
• مناسب برای محیط آردوینو: تمام کدها و پروژه‌ها در محیط آشنا و محبوب آردوینو آیدی‌ای نوشته شده‌اند که نیاز به یادگیری نرم‌افزار جدید را از بین می‌برد.

این کتاب برای چه کسانی مناسب است؟

این کتاب به‌ویژه برای «ساخت‌کنندگان» (Makers) و «کنجکاوان» (Tinkerers) طراحی شده است که می‌خواهند با استفاده از میکروکنترلرهای قدرتمندی مانند ESP8266 و ESP32، برنامه‌های مبتنی بر اینترنت یا اینترانت بسازند. اگر با مبانی برنامه‌نویسی به زبان C++ در محیط آردوینو آشنایی دارید، این کتاب می‌تواند گام بعدی شما برای ورود به حوزهٔ اینترنت اشیا باشد. با این حال، حتی اگر تجربهٔ چندانی ندارید، نویسنده تمام کدها را به طور کامل شرح داده و توضیح داده است تا فرایند یادگیری برای همهٔ مخاطبان تسهیل شود. این کتاب برای دانشجویان، مهندسان، علاقه‌مندان به رباتیک و هر کسی که به دنبال خلق دستگاه‌های هوشمند و متصل به شبکه است، منبعی ارزشمند به شمار می‌رود.

سوالات متداول

آیا برای کار با این کتاب به دانش قبلی در زمینهٔ الکترونیک یا برنامه‌نویسی نیاز است؟

اگرچه داشتن آشنایی مقدماتی با برنامه‌نویسی C++ و محیط آردوینو توصیه شده است، اما نویسنده تمامی کدهای پروژه‌ها را به طور کامل و با جزئیات توضیح داده است. بنابراین، حتی اگر مبتدی هستید، با دنبال کردن گام‌به‌گام کتاب می‌توانید پروژه‌ها را پیاده‌سازی کنید و در این مسیر یاد بگیرید.

آیا پروژه‌های کتاب منحصراً به ارتباط وای‌فای محدود می‌شوند؟

خیر، کتاب علاوه بر وای‌فای، به طور مفصل به ارتباطات بی‌سیم دیگری مانند بلوتوث کم‌مصرف (BLE) که مخصوص ESP32 است، ارتباط ESP-NOW برای ارتباط مستقیم بین دو میکروکنترلر، و ارتباط لورا (LoRa) برای مسافت‌های طولانی می‌پردازد.

آیا پروژه‌های کتاب به سخت‌افزار خاصی نیاز دارند؟

بله، برای انجام پروژه‌ها به یک برد توسعهٔ ESP8266 یا ESP32 و همچنین قطعات جانبی مختلفی مانند سنسورها، نمایشگرها و ماژول‌های ارتباطی نیاز است. با این حال، کتاب در ابتدای هر پروژه، فهرست کاملی از قطعات مورد نیاز را ارائه می‌دهد.

Discover the powerful ESP8266 and ESP32 microcontrollers and their Wi-Fi communication. The ESP32 microcontroller features Bluetooth and BLE communication in addition to Wi-Fi. The book emphasizes practical projects and readers are guided through Wi-Fi and Bluetooth communication, mobile app design and build, ESP-NOW and LoRa communication, and signal generation. Projects throughout the book utilize the Wi-Fi functionality and processing power of the ESP microcontrollers. Projects are built in the Arduino IDE, so you don't need to download other programming software. Mobile apps are now ubiquitous, making the app build projects of the book very relevant, as are the web page design projects. In __Electronics Projects with the ESP8266 and ESP32__, you'll see how easy and practical it is to access information over the internet, develop web pages, build mobile apps to remotely control devices with speech recognition or incorporate Google Maps in a GPS route tracking app. You will · Build practical electronics projects with an ESP8266 or ESP32 microcontroller with Wi-Fi communication· Use the Wi-Fi function of the ESP8266 and ESP32 to update web pages · Communicate with your mobile phone or smart watch by Bluetooth Low Energy · Transmit and receive information to control remote devices over the internet · Understand the design and build of mobile apps for internet based applications · Apply your computer programming skills in C++, JavaScript, AJAX and JSON· Use WebSocket, MQTT brokers and IFTTT for fast two-way communication with webpages **Who This Book Is For**The target audience is for Makers and Tinkerers who want to build internet/intranet based applications with more powerful microcontrollers, such as the ESP8266 or ESP32. A level of C++ programming expertise with the Arduino IDE is assumed, although all sketches are fully described and comprehensively commented. Table of Contents 4 About the Author 12 About the Technical Reviewer 13 Preface 14 Chapter 1: Internet radio 17 Station display and selection 25 Minimal Internet radio 40 Summary 41 Components List 41 Chapter 2: Intranet camera 42 Save images to the SD card 45 Load images on a web page 51 Stream images to a web page 55 PIR trigger to stream images to a web page 60 Summary 64 Components List 65 Chapter 3: International weather station 66 ILI9341 SPI TFT LCD touch screen 67 Touch screen calibration 72 Painting on-screen 75 ESP8266-specific touch screen calibration and paint 77 Weather data for several cities 84 Summary 99 Components List 99 Chapter 4: Internet clock 100 WS2812 RGB LEDs responsive to sound 105 ESP8266 and multiplexer 109 LED rings clock 114 Network Time Protocol 120 ESP32 and Internet clock 124 Summary 125 Components List 126 Chapter 5: MP3 player 127 Control command for the MP3 player 129 MP3 player control with a microcontroller 131 Infrared remote control of an MP3 player 140 Creating sound tracks and two alarm systems 146 Movement detection alarm 152 Speaking clock 155 Voice recorder 161 Summary 163 Components List 164 Chapter 6: Bluetooth speaker 165 Summary 171 Components List 171 Chapter 7: Wireless local area network 172 HTTP request 175 HTML code 181 XML HTTP requests, JavaScript, and AJAX 184 Summary 193 Components List 193 Chapter 8: Updating a web page 194 XML HTTP requests, JavaScript, and AJAX 201 JSON 205 Accessing WWW data 209 MQTT broker and IFTTT 215 Parsing text 229 Console log 232 Wi-Fi connection 233 Access information file 234 Summary 235 Components List 235 Chapter 9: WebSocket 236 Remote control and WebSocket communication 242 WebSocket and AJAX 250 Access images, time, and sensor data over the Internet 256 Summary 268 Components List 268 Chapter 10: Build an app 270 Control and feedback app 272 Install the app 284 Servo-robot control app 284 Speech recognition app 294 Summary 299 Components List 300 Chapter 11: App database and Google Maps 301 MIT App Inventor database 301 MIT App Inventor and Google Maps 308 Summary 315 Components List 315 Chapter 12: GPS tracking app with Google Maps 316 GPS position transmit 326 GPS position receive 332 Validate transmission of GPS position 334 Improve GPS position signal 347 Summary 355 Components List 356 Chapter 13: USB OTG communication 357 App receive 358 App transmit 364 App receive and transmit 370 Summary 373 Components List 373 Chapter 14: ESP-NOW and LoRa communication 374 ESP-NOW 374 LoRa communication 391 Summary 405 Components 406 Chapter 15: Radio frequency communication 407 Transmitting and receiving text 411 Decode remote control signals 418 Control pan-tilt servos with RF communication 423 Control relay with RF communication 431 Relays 436 Solid-state relay 441 Summary 443 Components List 444 Chapter 16: Signal generation 445 Signal generation 449 Digital to analog converter 452 Generating waves 459 ESP32 8-bit DAC 465 12-bit DAC 466 Summary 473 Components List 474 Chapter 17: Signal generation with 555 timer IC 475 555 timer IC 476 Monostable mode 479 Bistable mode 482 Astable mode 483 Variable duty cycle 488 50% duty cycle 491 PWM mode 494 Function generator 496 Square wave to sine wave 501 Bipolar junction transistor as a switch 503 MP3 player and PIR sensor application 506 Summary 510 Components List 510 Chapter 18: Measuring electricity 512 Voltage divider 512 Analog to digital converter 514 Voltage meter 516 Voltage meter with a load 520 Resistance meter (ohmmeter) 526 Capacitance meter 529 Current meter (ammeter) 534 Current sensor 541 Current and voltage sensor 543 Solar panel and battery meter 547 Inductance meter 558 Summary 564 Components List 565 Chapter 19: Rotary encoder control 566 Debouncing 571 Interrupts 571 Square wave states 574 State switching 582 Incrementing a value 584 Summary 590 Components List 590 Chapter 20: OTA and saving data to EEPROM, SPIFFS, and Excel 592 OTA updating 593 Saving data 596 Saving to EEPROM 598 Saving to SPIFFS 603 Downloading SPIFFS files 609 Saving data directly to Excel 612 Summary 616 Components List 617 Chapter 21: Microcontrollers 618 Arduino Uno 624 Arduino Nano 625 Arduino Pro Micro 626 ESP8266 development board 628 ESP8266 analog input 631 ESP8266 interrupts 632 ESP8266 watchdog timer 635 ESP32 development board 636 ESP32 digital input 639 ESP32 analog input 639 ESP32 pulse width modulation 641 ESP32 serial input 642 Wi-Fi communication and web server 643 ESP8266 and ESP32 interrupts 644 ESP8266 and ESP32 and an OLED screen 644 ESP32 and servo motors 645 Summary 646 Components List 646 Chapter 22: ESP32 microcontroller features 647 Microcontroller CPU and memory 648 ESP32 cores 649 Bluetooth communication 659 Bluetooth Low Energy communication 662 Timers 678 Real-time clock and sleep mode 681 Digital to analog converter 684 Capacitive touch sensor 685 Hall effect sensor 686 Summary 687 Components List 688 Appendix: Libraries 689 Index 695 Discover the powerful ESP8266 and ESP32 microcontrollers and their Wi-Fi communication. The ESP32 microcontroller features Bluetooth and BLE communication in addition to Wi-Fi. The book emphasizes practical projects and readers are guided through Wi-Fi and Bluetooth communication, mobile app design and build, ESP-NOW and LoRa communication, and signal generation. Projects throughout the book utilize the Wi-Fi functionality and processing power of the ESP microcontrollers. Projects are built in the Arduino IDE, so you don't need to download other programming software. Mobile apps are now ubiquitous, making the app build projects of the book very relevant, as are the web page design projects. In Electronics Projects with the ESP8266 and ESP32 , you'll see how easy and practical it is to access information over the internet, develop web pages, build mobile apps to remotely control devices with speech recognition or incorporate Google Maps in a GPS route tracking app. You will · Build practical electronics projects with an ESP8266 or ESP32 microcontroller with Wi-Fi communication · Use the Wi-Fi function of the ESP8266 and ESP32 to update web pages · Communicate with your mobile phone or smart watch by Bluetooth Low Energy · Transmit and receive information to control remote devices over the internet · Understand the design and build of mobile apps for internet based applications · Apply your computer programming skills in C++, JavaScript, AJAX and JSON · Use WebSocket, MQTT brokers and IFTTT for fast two-way communication with webpages Who This Book Is For The target audience is for Makers and Tinkerers who want to build internet/intranet based applications with more powerful microcontrollers, such as the ESP8266 or ESP32. A level of C++ programming expertise with the Arduino IDE is assumed, although all sketches are fully described and comprehensively commented. Front Matter ....Pages i-xvii Internet radio (Neil Cameron)....Pages 1-25 Intranet camera (Neil Cameron)....Pages 27-50 International weather station (Neil Cameron)....Pages 51-84 Internet clock (Neil Cameron)....Pages 85-111 MP3 player (Neil Cameron)....Pages 113-150 Bluetooth speaker (Neil Cameron)....Pages 151-157 Wireless local area network (Neil Cameron)....Pages 159-180 Updating a web page (Neil Cameron)....Pages 181-222 WebSocket (Neil Cameron)....Pages 223-256 Build an app (Neil Cameron)....Pages 257-287 App database and Google Maps (Neil Cameron)....Pages 289-303 GPS tracking app with Google Maps (Neil Cameron)....Pages 305-345 USB OTG communication (Neil Cameron)....Pages 347-363 ESP-NOW and LoRa communication (Neil Cameron)....Pages 365-397 Radio frequency communication (Neil Cameron)....Pages 399-436 Signal generation (Neil Cameron)....Pages 437-466 Signal generation with 555 timer IC (Neil Cameron)....Pages 467-503 Measuring electricity (Neil Cameron)....Pages 505-558 Rotary encoder control (Neil Cameron)....Pages 559-584 OTA and saving data to EEPROM, SPIFFS, and Excel (Neil Cameron)....Pages 585-610 Microcontrollers (Neil Cameron)....Pages 611-639 ESP32 microcontroller features (Neil Cameron)....Pages 641-682 Back Matter ....Pages 683-697