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窮鬼冰箱升級計劃系列 第 2 篇

【Day 2】初探物聯網晶片 ESP32 及開發環境設定

18th鐵人賽 esp32 chatgpt 冰箱
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前言

昨天準備了硬體，今天就接著繼續緩慢的開發前進吧。
買回板子或是模組之後，建議先不要急著連接其他裝置。有一定的機率買到有瑕疵的設備，根據先前在祥昌購物的經驗，可以憑發票送檢，幾天後就會更換一塊。

準備

連接硬體與測試

因為 ESP32 有諸多版本，而手邊這塊 ESP32-S3-CAM GOOUUU 的各個 腳位，從 Arduino 網站上面查看其定義。 （ 連結：https://forum.arduino.cc/t/chinese-esp32-s3-cam/1318290 ）
image

https://europe1.discourse-cdn.com/arduino/original/4X/c/b/0/cb0022a019eb5e3284d670bf1c5b86cac39b4446.jpeg

所以，剛剛提到的「測試板子」的做法，就是拿一條線，連接電腦和板子的 TTL (圖中右下的那個 USB Type-C)。

安裝 Arduino IDE

  • 首次安裝，可以參考文件： https://support.arduino.cc/hc/en-us/articles/360019833020-Download-and-install-Arduino-IDE
  • 裝好之後，打開 Arduino IDE，從上面 「Select Board」的下拉選單直接選取
    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20260917/20130149Q9hcN5Suk4.png
  • 或者從 Others 查看 USB 是否有抓到 ESP32-S3
    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20260917/201301490rHXRr36lc.png
  • 選擇好了之後，就測測看燒錄功能是否正常⋯⋯ 將下面這串貼到 IDE 中，儲存後，按左上角 Upload 吧 
    void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Hello ESP32-S3");
}

void loop() {
  delay(1000);
}
  • 當然也是可以跳過這部，直接到下一段

古早開發流

  • 因為今天預計要把紅外線模組，連到 ESP32 後，偵測人類活動，所以確認兩造硬體型號
    • 板子： ESP32-S3-CAM GOOUUU
    • 紅外線模組： SR602
  • 以往，在把玩這些板子和模組，總要花不少時間去看有沒有熱心的人，用了類似的模組，做了些什麼，藉此快速理解硬體的玩法，還有別人踩過什麼坑。 如果不巧剛好都沒有，就會去看 GitHub 是否有些關於這個模組的 Example Code

透過 Prompt 開發

  • 這次使用 Prompt 讓 ChatGPT 吐答案
現在準備要初始化 ESP32-S3-CAM GOOUUU，連接紅外線感測器 SR602，偵測有人活動連續三秒，就拍下一張照片，存到 SD 卡。

  • 交叉使用古早方法...這好像什麼交叉詰問，YES or NO

  • ChatGPT 回覆
    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20260917/201301491WL6NsbAkO.png

  • 直接產出原始碼

    #include "esp_camera.h"
#include "FS.h"
#include "SD_MMC.h"

// ======================================================
// GOOUUU ESP32-S3-CAM V1.5
// OV3660 + SR602 PIR + microSD
// ======================================================

// ---------- SR602 ----------
#define PIR_PIN 2

// 必須連續偵測 3 秒
const unsigned long MOTION_TRIGGER_MS = 3000;

// ---------- Camera ----------
#define PWDN_GPIO_NUM     -1
#define RESET_GPIO_NUM    -1

#define XCLK_GPIO_NUM     15
#define SIOD_GPIO_NUM      4
#define SIOC_GPIO_NUM      5

#define Y9_GPIO_NUM       16
#define Y8_GPIO_NUM       17
#define Y7_GPIO_NUM       18
#define Y6_GPIO_NUM       12
#define Y5_GPIO_NUM       10
#define Y4_GPIO_NUM        8
#define Y3_GPIO_NUM        9
#define Y2_GPIO_NUM       11

#define VSYNC_GPIO_NUM     6
#define HREF_GPIO_NUM      7
#define PCLK_GPIO_NUM     13

// ---------- microSD ----------
#define SD_CLK  39
#define SD_CMD  40
#define SD_D0   38


unsigned long motionStart = 0;

bool timingMotion = false;
bool photoTaken = false;

uint32_t photoNumber = 0;


// ======================================================
// Camera Initialization
// ======================================================

bool initCamera() {

  camera_config_t config = {};

  config.ledc_channel = LEDC_CHANNEL_0;
  config.ledc_timer   = LEDC_TIMER_0;

  config.pin_d0 = Y2_GPIO_NUM;
  config.pin_d1 = Y3_GPIO_NUM;
  config.pin_d2 = Y4_GPIO_NUM;
  config.pin_d3 = Y5_GPIO_NUM;
  config.pin_d4 = Y6_GPIO_NUM;
  config.pin_d5 = Y7_GPIO_NUM;
  config.pin_d6 = Y8_GPIO_NUM;
  config.pin_d7 = Y9_GPIO_NUM;

  config.pin_xclk  = XCLK_GPIO_NUM;
  config.pin_pclk  = PCLK_GPIO_NUM;
  config.pin_vsync = VSYNC_GPIO_NUM;
  config.pin_href  = HREF_GPIO_NUM;

  config.pin_sccb_sda = SIOD_GPIO_NUM;
  config.pin_sccb_scl = SIOC_GPIO_NUM;

  config.pin_pwdn  = PWDN_GPIO_NUM;
  config.pin_reset = RESET_GPIO_NUM;

  config.xclk_freq_hz = 20000000;

  // 直接讓 Camera 輸出 JPEG
  config.pixel_format = PIXFORMAT_JPEG;

  // 第一階段先 VGA，確認整套流程穩定
  config.frame_size = FRAMESIZE_VGA;

  config.jpeg_quality = 10;

  if (psramFound()) {

    Serial.println("PSRAM detected");

    config.fb_location = CAMERA_FB_IN_PSRAM;
    config.fb_count = 2;

    config.grab_mode = CAMERA_GRAB_LATEST;

  } else {

    Serial.println("WARNING: PSRAM not detected");

    config.fb_location = CAMERA_FB_IN_DRAM;
    config.fb_count = 1;
  }


  esp_err_t err = esp_camera_init(&config);

  if (err != ESP_OK) {

    Serial.printf(
      "Camera init failed: 0x%x\n",
      err
    );

    return false;
  }


  sensor_t *sensor = esp_camera_sensor_get();

  if (sensor != nullptr) {

    Serial.printf(
      "Camera sensor PID: 0x%04X\n",
      sensor->id.PID
    );
  }


  Serial.println("Camera OK");

  return true;
}


// ======================================================
// SD Initialization
// ======================================================

bool initSD() {

  // GOOUUU V1.5 SD pins
  SD_MMC.setPins(
    SD_CLK,
    SD_CMD,
    SD_D0
  );


  // true = 1-bit SDMMC mode
  if (!SD_MMC.begin(
        "/sdcard",
        true
      )) {

    Serial.println(
      "SD initialization failed"
    );

    return false;
  }


  if (SD_MMC.cardType() == CARD_NONE) {

    Serial.println(
      "No SD card detected"
    );

    return false;
  }


  uint64_t sizeMB =
    SD_MMC.cardSize() / (1024 * 1024);


  Serial.printf(
    "SD Card: %llu MB\n",
    sizeMB
  );


  if (!SD_MMC.exists("/photos")) {

    SD_MMC.mkdir("/photos");
  }


  Serial.println("SD OK");

  return true;
}


// ======================================================
// Find next photo number
// 避免 ESP32 重開機後從 000001 開始覆寫
// ======================================================

void findNextPhotoNumber() {

  File dir = SD_MMC.open("/photos");

  if (!dir) {
    return;
  }


  uint32_t maxNumber = 0;


  while (true) {

    File file = dir.openNextFile();

    if (!file) {
      break;
    }


    String name = file.name();


    int start =
      name.lastIndexOf("photo_");


    if (start >= 0) {

      String number =
        name.substring(
          start + 6,
          start + 12
        );


      uint32_t n =
        number.toInt();


      if (n > maxNumber) {
        maxNumber = n;
      }
    }


    file.close();
  }


  dir.close();

  photoNumber = maxNumber;


  Serial.printf(
    "Last photo: %06lu\n",
    (unsigned long)photoNumber
  );
}


// ======================================================
// Capture
// ======================================================

bool takePhoto() {

  Serial.println();
  Serial.println("------------------------");
  Serial.println("Taking photo...");


  camera_fb_t *fb =
    esp_camera_fb_get();


  if (!fb) {

    Serial.println(
      "Capture failed"
    );

    return false;
  }


  photoNumber++;


  char path[40];

  snprintf(
    path,
    sizeof(path),
    "/photos/photo_%06lu.jpg",
    (unsigned long)photoNumber
  );


  Serial.printf(
    "Resolution: %d x %d\n",
    fb->width,
    fb->height
  );


  Serial.printf(
    "JPEG: %u bytes\n",
    fb->len
  );


  File file =
    SD_MMC.open(
      path,
      FILE_WRITE
    );


  if (!file) {

    Serial.println(
      "Cannot create photo"
    );

    esp_camera_fb_return(fb);

    return false;
  }


  size_t written =
    file.write(
      fb->buf,
      fb->len
    );


  file.close();

  esp_camera_fb_return(fb);


  if (written == 0) {

    Serial.println(
      "SD write failed"
    );

    return false;
  }


  Serial.printf(
    "Saved: %s\n",
    path
  );

  Serial.printf(
    "Written: %u bytes\n",
    written
  );

  Serial.println("------------------------");

  return true;
}


// ======================================================
// Setup
// ======================================================

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  delay(2000);


  Serial.println();
  Serial.println("==============================");
  Serial.println(" Smart Fridge Camera");
  Serial.println(" GOOUUU ESP32-S3-CAM V1.5");
  Serial.println(" OV3660 + SR602");
  Serial.println("==============================");


  pinMode(
    PIR_PIN,
    INPUT
  );


  Serial.println();
  Serial.println("[1] Camera");

  if (!initCamera()) {

    Serial.println(
      "FATAL: Camera failed"
    );

    while (true) {
      delay(1000);
    }
  }


  Serial.println();
  Serial.println("[2] SD Card");

  if (!initSD()) {

    Serial.println(
      "FATAL: SD failed"
    );

    while (true) {
      delay(1000);
    }
  }


  findNextPhotoNumber();


  Serial.println();
  Serial.println("==============================");
  Serial.println("SYSTEM READY");
  Serial.println("Waiting for motion...");
  Serial.println("==============================");
}


// ======================================================
// Loop
// ======================================================

void loop() {

  bool motion =
    digitalRead(PIR_PIN);


  // ==============================================
  // SR602 HIGH
  // ==============================================

  if (motion == HIGH) {

    // 第一次 HIGH
    if (!timingMotion) {

      timingMotion = true;

      motionStart = millis();

      Serial.println(
        "Motion detected..."
      );
    }


    // HIGH 必須連續 3 秒
    if (
      !photoTaken &&
      millis() - motionStart >= MOTION_TRIGGER_MS
    ) {

      Serial.println(
        "Motion sustained for 3 seconds"
      );


      if (takePhoto()) {

        photoTaken = true;

      } else {

        Serial.println(
          "Photo failed"
        );
      }
    }

  }

  // ==============================================
  // SR602 LOW
  // ==============================================

  else {

    // HIGH 不足三秒
    if (
      timingMotion &&
      !photoTaken
    ) {

      Serial.println(
        "Motion ended before 3 seconds"
      );
    }


    // 已經拍照，等人離開才重新 Arm
    if (
      timingMotion &&
      photoTaken
    ) {

      Serial.println(
        "Motion ended - system rearmed"
      );
    }


    timingMotion = false;
    photoTaken = false;

    motionStart = 0;
  }


  delay(20);
}

本日進度 - ESP32-S3 初始化

  1. 安裝 Arduino IDE
  2. 安裝 ESP32 開發板支援包
  3. 透過 Prompt 產出原始碼
  4. 燒入程式
  5. (下回繼續) 透過 Serial Monitor 查看除錯訊息
  6. (下回繼續) 檢查程式邏輯

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    【Day 3】ESP32 上的連網功能
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