最近在下幫助朋友設定網絡監視器
發現現在的網絡監視器，為了方便使用，大部分已經不再需要設定網絡
只需註冊產品官方的帳戶，再使用產品官方的網站或應用程式登入便可以觀看到內容
亦即是使用者必須提交個人資料給產品公司

另外，網絡監視器的影像內容是由產品公司以即時串流方式提供服務
即是技術上，產品公司能夠觀看、保存使用者的影像內容，可能會有私隱泄漏風險
因此在下嘗試尋找能夠自己控制的網絡監視器的工具

AI-Thinker ESP32-Cam

AI-Thinker ESP32-Cam 是一款使用 ESP32 為微控制器並能夠連接到 小型鏡頭 的模組

ESP32 具備 WiFi 及 BLE 功能，能夠將鏡頭的影像透過 WiFi 及 BLE 方式傳送

外觀

ESP32-Cam 的正面

ESP32-Cam 具備 高亮度LED ，與 IO4 連接，高電壓時亮著，具備 8位元PWM

FPC連接器 ，可連接 扁平絲帶線 (Ribbon Cable)
ESP32-Cam 支援多種鏡頭：

ESP32-Cam 提供 Micro SD卡模組 ，方便將資料儲存

ESP32-Cam 有一支 電壓輸出引腳
預設利用 0Ω電阻器 連接並輸出 3.3V
有需要可以將 電阻器 除焊，更改輸出電壓為 5V

ESP32-Cam 的背面

重設按鈕

ESP32-Cam 使用 ESP-32S 微控制器，具備 WiFi 及 BLE 功能

除了高亮度LED，還有一粒 普通LED ，與 IO33 連接，低電壓亮著；具備 8位元PWM

ESP32-Cam 提供 電路板天線 及 IPEX外接天線
預設利用 0Ω電阻器 連接並使用電路板天線
有需要可以將 電阻器 除焊，更改使用 外接天線 來增強訊號

ESP32-Cam 焊接 ESP-PSRAM32 額外提供 32Mb(4MB) 的記憶體空間，能夠寫入更多資料

引腳

燒錄方法

由於 ESP32-Cam 沒有 USB插孔，因此需要外接燒錄器才能將資料寫入到 ESP32-Cam

使用Arduino

引腳連接

先將 Arduino 燒錄成 ArduinoISP ，然後連接線路，再透過 ArduinoISP 將資料寫入到 ESP32-Cam
連接時要注意， Arduino Nano TX1引腳 連接到 ESP32-Cam U0T引腳

線路原型

需要留意得是 Arduino Nano 的 RST引腳 需要接駁到 GND
而 ESP32-Cam 的 IO0 必須在起動前連接到 GND 才能載入到寫入模式

實際線路

線路簡單，與線路原型大致上相同

使用USB轉TTL

另一種方法是使用 RS232 將 USB訊號 轉換成 TTL訊號 經 UART協定 將資料寫入到 ESP32-Cam

外觀

在下過去曾經使用 FTDI 的 FT232燒錄器 ，由於 FT232燒錄器 使用 Mini USB Type-B 插孔連接
但現在已經很少裝置使用 Mini USB Type-B 插孔，因此在下改用由 LaskaKit 製作的 CH9102燒錄器

CH9102燒錄器 的 背面

CH9102燒錄器 的 正面

CH9102燒錄器 同時支援 Micro USB Type-B 及 USB Type-C 兩種常見的 USB插孔

使用 WCH 的 CH9102F 是一款 USB轉TTL 晶片

CH9102燒錄器 使用 切換器 而非 引腳連接器 ，方便切換輸出電壓

再使用另一切換器作為電源開關，避免電壓設定錯誤而燒毀目標裝置

電源連接綠色LED

電源啟動綠色LED

當資料寫入時 TX LED 及 RX LED 會閃動，均為橙色

引腳

引腳連接

使用USB轉TTL燒錄時要注意，燒錄器的TX引腳 連接到 裝置的RX引腳
同樣 ESP32-Cam IO0引腳 需要連接到 GND引腳

線路原型

與 ArduinoISP 的線路相似

實際線路

與 線路原型 相同

使用專用燒錄器

外觀

ESP32-Cam 專用燒錄器 (ESP32-Cam-MB) 的 正面

ESP32-Cam-MB 的 電源顯示LED

ESP32-Cam-MB 的 起動按鈕，連接到 ESP32-Cam 的 IO0引腳，當按下後會將 IO0 連接到 GND
當 ESP32-Cam 啟動前將 IO0 拉地，便會載入到 起動模式

ESP32-Cam-MB 的 重設按鈕，連接到 ESP32-Cam 的重設引腳

ESP32-Cam-MB 使用 Micro USB Type-B 插孔

ESP32-Cam 安裝到 ESP32-Cam-MB
ESP32-Cam-MB 最大好處就是不需要使用跳線便可以將資料寫入

寫入資料

線路連接後，可以使用 Arduino IDE 寫入資料

到 Additional Boards Manager URLs: 加入

https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_dev_index.json

並尋找及安裝 ESP32

安裝後，燒錄前，建議使用以下設定值：

設定正確後可以編寫程式及上載

測試

測試普通LED (IO33)，連接電源時亮著

測試高亮度LED (IO4)，接地時亮著

普通LED 及 高亮度LED 都支援 PWM

OV2640 攝影鏡頭

OV2640 是一種輕量、低功耗攝影鏡頭，只需要 1.7V 至 3.3V 便能夠運作

外觀

OV2640 使用 軟性印刷電路板 (Flexible Printed Circuit (FPC))
比較輕、電路板可以有一定程度彎曲(摺疊會損壞電路)

OV2640 的正面

OV2640 的背面

OV2640 共有 24支引腳

引腳

安裝

雖然 OV2640 的引腳又多又密，但只要使用 ESP32-Cam ，便可以簡單地透過 FPC連接器 連接

將 FPC連接器 的固定鎖向上拉開 (需要輕微用力)

將 OV2640 的引腳向下安置到 FPC連接器 ，並推至最入

將 FPC連接器 的固定鎖向下推回 (需要輕微用力) ，固定並壓著 OV2640 的引腳

測試

選擇 Example > ESP32 > Camera > CameraWebServer

示範中提供大量不同型號的鏡頭設定，將不適用的資料更改為注釋

將適用的資料取消注釋，例如 AI-Thinker ESP32-Cam 使用 CAMERA_MODEL_AI_THINKER 設定

設定連接到無線網絡的 SSID 及 密碼

如果不打算連接到無線網絡，亦可以將 ESP32 設定為 存取點(Access Point) ，讓其他裝置連接

將原本的

WiFi.begin(ssid, password);
WiFi.setSleep(false);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
	delay(500);
	Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
startCameraServer();
Serial.print("Camera Ready! Use 'https://");
Serial.print(WiFi.localIP());
Serial.println("' to connect");

修改為

WiFi.mode(WIFI_AP);
WiFi.softAP(ssid, password);
WiFi.setSleep(false);
startCameraServer();
Serial.print("Camera Ready! Use 'https://");
Serial.print(WiFi.softAPIP());
Serial.println("' to connect");

上載 Sketch 到 ESP32-Cam 後，序列監視器可以查看 ESP32-Cam 的 IP (預設是 192.168.4.1)
便可以經網頁連接到 ESP32-Cam

連接到 ESP32-Cam 的 存取點，並以網頁瀏覽器載入 IP
便會顯示 OV2640 的設定頁面

按 Start Stream 便會開始將 鏡頭擷取到畫面 在頁面上顯示即時的影像

啟動閃光燈功能

雖然 CameraWebServer 已經提供了視像鏡頭的基本控制，但卻無法控制閃光燈
因為光度不足，會影響影像效果，因此要想辦法亮著閃光燈

修改 CameraWebServer 的 app_httpd.cpp

加入

#include <Arduino.h>

加入

static int8_t flash_enabled = 0;

尋找 cmd_handler 並加入

 else if (!strcmp(variable, "flash")) {
	pinMode(4, OUTPUT);
	digitalWrite(4, atoi(value));
	flash_enabled = atoi(value);
}

尋找 status_handler 並加入

p += sprintf(p, "\"flash\":%u", flash_enabled);

將 CameraWebServer 的頁面的原始碼複製成 HTML檔案

在 id="face_recognize-group" 元素後加入

<div class="input-group" id="flash-group">
	<label for="flash">Flash</label>
	<div class="switch">
		<input id="flash" type="checkbox" class="default-action">
		<label class="slider" for="flash"></label>
	</div>
</div>

在 Terminal 輸入

cat "${html_file}" | gzip | hexdump -e '32/1 "0x%02X," "\n"' | sed -r 's/0x +,//g'

將 HTML檔案 轉換成 十六進制資料

在 Terminal 輸入

cat "${html_file}" | gzip | hexdump -e '32/1 "0x%02X," "\n"' | sed -r 's/0x +,//g' | tr -cd ',' | wc -c

計算 十六進制資料 的 位元組數量

將 十六進制資料 取代 index_ov2640_html_gz 及 位元組數量 取代 index_ov2640_html_gz_len 的 資料

將 CameraWebServer 編譯並上載到 ESP32-Cam

載入到 ESP32-Cam 的頁面，會顯示能夠控制 高亮度LED 的 Flash開關掣

測試開關 高亮度LED

SD卡 模組

引腳

根據規格文件，ESP32-Cam 連接到 SD卡模組 的引腳是使用 SD協定 而不是 SPI協定

不過在下參考了網上很多只需要複製、貼上便能夠做到效果的資料在下都無法成功
因此在下暫時停止儲存到 SD卡 的操作

補充資料

簡化開發板選擇

ESP32 Arduino 分類，總共有 198個項目(截至本文章)
而 AI Thinker ESP32-CAM 是第130個項目(截至本文章)，每次尋找都會很麻煩
(如果使用 Arduino IDE 2.X 可以搜尋並選擇)
可以修改 ${HOME}/.arduino15/packages/esp32/hardware/esp32/2.0.11/boards.txt 改變次序方便選擇

將原本的的 esp32cam.name=AI Thinkder ESP32-CAM 更改為註釋(不建議刪除)

將 esp32cam.name=AI Thinkder ESP32-CAM 編寫在第1項目

重新開啟 Arduino IDE ， AI Thinkder ESP32-CAM 便會在第1項目
有需要亦可以調整其他開發板的次序，同樣只需要將 .name 整行內容複製並注釋，再到其他位置貼上即可

總結

可能由於專案比較久遠，需要修改部分原始碼才能完善地運作

參考資料