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您是否曾經想打造一個能覆蓋整座農場、整棟廠房，甚至穿越山谷的無線感測網絡，卻總是苦於市面上 Wi-Fi 或藍牙模組那短短數十公尺的「訊號距離」限制？

這篇文章，就是為了解決這個核心痛點而生。我們將帶您使用兩大神器——ESP32 開發板 的超低功耗模式，以及傳輸距離遠達 8 公里的 E32 系列 LoRa 無線模組，一步步打造一個真正能實現超長距離通訊的無線感測節點。

一、為什麼選擇 ESP32 + E32 LoRa 模組？

• ESP32 的「深度睡眠 (Deep Sleep)」模式： 由 樂鑫科技 (Espressif) 開發，內建超低功耗模式，可將電池壽命延長數月甚至數年。
• E32 LoRa 模組的「超長距離」與「簡易 UART」特性： 這款 1W (30dBm) 高功率 LoRa 模組，採用 UART 串列埠通訊，接線和程式設計遠比傳統的 SPI 介面更簡單。

二、專案實作：從零件到成果的完整步驟

步驟一：硬體準備

1. 主控板： Arduino Nano ESP32 開發板 x 1 (或其他您偏好的 ESP32 開發板)
2. LoRa 模組： LoRa 無線傳輸模組 (1W 30dBm) x 2 (發送端與接收端各需一片)
3. 感測器： DHT22 溫濕度感測器模組 x 1
4. 電源： 3.7V 鋰聚合物電池 (LiPo) x 1 (選配)
5. 其他： 杜邦線、麵包板。

步驟二：軟體與函式庫設定

請確保您的 Arduino IDE 已經安裝了 ESP32 的開發板支援。由於我們選用的 E32 LoRa 模組是透過 UART 通訊，我們不需要安裝任何複雜的第三方 LoRa 函式庫！您唯一需要安裝的，只有感測器的函式庫：

• DHT sensor library by Adafruit

步驟三：硬體接線

由於採用 UART 介面，接線變得非常簡單！我們將使用 ESP32 的第二組硬體序列埠 (Serial2)。

【接線防呆提示】 UART 通訊就像兩個人說話，A 的嘴巴 (TX) 要對著 B 的耳朵 (RX)，B 的嘴巴 (TX) 則要對著 A 的耳朵 (RX)。所以接線時，請務必將模組的 TXD 接到 ESP32 的 RX2，模組的 RXD 接到 ESP32 的 TX2，交叉連接！

步驟四：上傳程式碼 (發送端)

將以下程式碼上傳到您的 ESP32 開發板。它會讀取 DHT22 數據，透過 LoRa 發送，然後讓 ESP32 進入深度睡眠 10 分鐘。

#include <HardwareSerial.h>
#include "DHT.h"

// --- E32 LoRa (UART) ---
HardwareSerial LoRaSerial(2); // 使用 ESP32 的 Serial2 (GPIO 16, 17)

// --- DHT22 設定 ---
#define DHTPIN 13
#define DHTTYPE DHT22
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

// --- Deep Sleep 設定 ---
#define uS_TO_S_FACTOR 1000000ULL
#define TIME_TO_SLEEP  600         // 睡眠 600 秒 (10 分鐘)

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
  Serial.println("ESP32 LoRa Long-Range Sensor Node");

  LoRaSerial.begin(9600);
  dht.begin();
  delay(1000); // 等待感測器穩定
  
  float humidity = dht.readHumidity();
  float temperature = dht.readTemperature();

  if (isnan(humidity) || isnan(temperature)) {
    Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
  } else {
    String dataToSend = "Temperature: " + String(temperature, 2) + " C, Humidity: " + String(humidity, 2) + " %";
    Serial.print("Sending data: ");
    Serial.println(dataToSend);
    LoRaSerial.println(dataToSend);
  }
  
  Serial.println("Going to sleep now for 10 minutes...");
  Serial.flush(); 
  
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(TIME_TO_SLEEP * uS_TO_S_FACTOR);
  esp_deep_sleep_start();
}

void loop() {
  // This part is not executed after deep sleep
}

步驟五：上傳程式碼 (接收端) 與最終測試

光有發送端還不夠，我們還需要一個接收端來驗證訊號是否成功發出。請將以下程式碼，上傳到您作為「接收端」的另一塊 ESP32 開發板上（接線方式與發送端相同，但可以不接 DHT22）。

#include <HardwareSerial.h>

HardwareSerial LoRaSerial(2);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
  Serial.println("ESP32 LoRa Receiver");
  LoRaSerial.begin(9600);
}

void loop() {
  if (LoRaSerial.available()) {
    String receivedData = LoRaSerial.readString();
    Serial.print("Received packet: '");
    Serial.print(receivedData);
    Serial.println("'");
  }
}

完成後，為您的發送端接上電池，並將接收端連接到電腦。打開 Arduino IDE 的序列埠監控視窗，您應該就能每 10 分鐘看到一次從遠方傳來的溫濕度數據了！

透過本篇教學的實作，您會發現，使用 UART 介面的高功率 LoRa 模組，其價值不僅在於強大的傳輸距離，更在於它極大地簡化了開發流程。這意味著您可以從複雜的底層通訊中解放出來，更專注於應用本身的創新，將您的物聯網創意，真正部署到任何過去訊號無法到達的角落。

延伸閱讀

• 為專案挑選大腦：探索所有 ESP32 系列開發板
• 長距離通訊利器：查看所有 LoRa 相關模組
• 基礎知識：什麼是嵌入式系統？
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