在這個 AI 的時代，電力需求勢必持續成長。然而，其實有些支線型的小任務，並不需要動用如此高階的算力；可以透過 edge 小型化設備或裝置在本地端進行處理。
在早期的工作環境中，工程師常需要透過電腦定時查詢與監控特定的網域（domain）狀態。當時的設備與系統相對單純，網路並未像今日這樣成為各類裝置的基本能力。然而，隨著物聯網（IoT）與嵌入式系統的發展，「連網能力」已逐漸成為硬體設計中的關鍵元素。
筆者近期在接觸 Arduino Uno R3 等入門級微控制器平台時，其本體並未內建網路功能。相較之下，較新的 Arduino Uno R4 或 Arduino Uno Q 等其他系列產品，若選擇較高階的版本，通常會內建 Wi-Fi 功能。若需要使用 Wi-Fi，通常必須額外搭配 ESP-01～ESP-14 等模組；若需要有線網路，則可透過 W5100、W5200、W5500、LAN8720A 或 ENC28J60 等網路晶片，藉由 RJ-45 介面接入乙太網路。這類擴充方式雖然彈性高，但也增加了硬體整合與系統設計的複雜度。
在現今高度互聯的環境下，許多裝置若無法直接連網或與其他設備互通，往往會限制其應用場景。因此，具備內建網路功能的 MCU 逐漸受到開發者關注。理想的選擇通常需要同時兼顧價格、體積與整合度。
目前市面上能同時滿足這些條件的方案並不多，其中 ESP32 系列仍是相當常見的選擇。例如 ESP32-XN Super Mini 等小型模組，在體積與成本方面具有一定優勢。雖然其無線訊號能力相對較弱，但對於多數輕量型 IoT 應用而言，仍屬於可接受且實用的方案。
| 硬體 | 價格 $NT |
|---|---|
| ESP32-C3 Super Mini | 25~60 |
| Mini SD/Micro SD 卡模組 SPI | 5~15 |
MCU 的程式碼通常會儲存在 Flash 記憶體中，容量一般不大。如果希望在 Flash 中同時存放程式與資料，可以透過分割使用空間（Partition）來實現。
以 4MB 的 Flash 為例，從 Partition Scheme（
partitions*.csv）中可以看到，預設配置約為 1.2MB 的 APP（應用程式）空間，以及 1.5MB 的 SPIFFS 空間。1.2MB + 1.5MB = 2.7MB，其餘空間則由系統使用，例如 NVS（Non-Volatile Storage）、OTA（Over-The-Air）更新區等。如果 Flash 容量不足，也可以額外擴充 SD 卡模組。實際可用空間大小取決於 SD 卡容量，並可依需求格式化為 FAT、SPIFFS、LittleFS 等檔案系統格式。
新版的 Arduino IDE 支援 ESP32-C3 Super Mini開發板，可以選用 MakeGo 或 Nologo，主要是接腳的定義（pins_arduino.h）。
若使用 PlatformIO，則可以選擇 lolin_c3_mini、esp32-c3-devkitm-1 （二者接腳皆不同，實際使用時需依照硬體配置自行調整）。
使用 ESP32-C3 預設接腳，會用到 GPIO 4(SCK)、5(MISO)、6(MOSI)、7(SS) 及 3.3V、GND 六支接腳。
SD 卡模組的接腳都有標示，名稱只有二支腳稍微有點不同 CS(SS:7)、CLK(SCK:4)，其它一樣的名稱都照接。
使用麵包板進行簡單接線後，成果大致如下。
以 ESP32-C3 Super Mini 為例，其功耗約低於 0.5W。若 24 小時全天運作，一年以 365 天計算，總時數為 8,760 小時（24 × 365）。
耗電量可估算為：
0.5W × 8,760 小時 = 4,380 Wh
由於 1 度電（1 kWh）= 1,000 Wh，因此：
4,380 Wh ÷ 1,000 = 4.38 kWh
也就是說，連續運作一年約消耗 4.38 度電。若每度電以 3 元計算，則電費約為：
4.38 × 3 ≈ 13.14 元／年。
軟體部份可以交給 Antigravity/Claude/Cursor/ChatGPT 來完成。
但有些部份需要注意事項，像是 WiFi 功率可以設小一點，不然弱雞 ESP32-C3 Super Mini 在 WiFi 高功率傳輸時會有問題。
#include <WiFi.h>
const char *ssid = "YOUR_SSID";
const char *password = "YOUR_PASSSWORD";
WiFi.mode(WIFI_STA);
//WiFi.setTxPower(WIFI_POWER_11dBm);
WiFi.setTxPower(WIFI_POWER_8_5dBm);
WiFi.setSleep(false);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
{
delay(500);
Serial.print(".");
}如果 WiFi 需要透過 LDAP 登入，可以使用 WPA2。但如果是在公司內部，建議最好不要直接使用，可以自行架設 WiFi AP，再連接至該 AP，並在 OpenWRT(uci) 上限制可訪問的 IP，或使用 nft/iptables/ufw/ipfw/pf 等指令進行設置。
#include "esp_wpa2.h" // Required for enterprise
#include <WiFi.h>
const char* ssid = "YOUR_ENTERPRISE_SSID";
const char* user_identity = "your_ldap_username";
const char* user_password = "your_ldap_password";
WiFi.disconnect(true);
WiFi.mode(WIFI_STA);
// Configure Enterprise Credentials
esp_wifi_sta_wpa2_ent_set_identity((uint8_t *)user_identity, strlen(user_identity));
esp_wifi_sta_wpa2_ent_set_username((uint8_t *)user_identity, strlen(user_identity));
esp_wifi_sta_wpa2_ent_set_password((uint8_t *)user_password, strlen(user_password));
esp_wifi_sta_wpa2_ent_enable();
WiFi.begin(ssid);可以使用 WiFi.hostByName 進行 IP 的查詢。
#include <WiFi.h>
const char *hostname = "www.example.com";
IPAddress ip_address;
if (WiFi.hostByName(hostname, ip_address))
{
Serial.print("Resolved IP address for ");
Serial.print(hostname);
Serial.print(" is: ");
Serial.println(ip_address);
}
else
{
Serial.println("DNS resolution failed");
}可以使用 WiFiClient 進行埠口（Port）掃描，第三個參數可以設 timeout 時間。
#include <WiFi.h>
const char *target = "192.168.1.2"; // Target IP
int startPort = 1;
int endPort = 1024;
int timeout = 200; // 200 milliseconds
WiFiClient client;
void scanPorts()
{
Serial.println("Starting scan...");
// client.setTimeout(0.5); // 0.5 seconds
for (int port = startPort; port <= endPort; port++)
{
if (client.connect(target, port, timeout))
{
Serial.print("Port open: ");
Serial.println(port);
client.stop();
}
delay(10); // small delay to avoid flooding
}
Serial.println("Scan complete.");
}連線 SPI 使用自訂接腳，如果使用 PlatformIO 開發版，但開發板沒有 Maker、Nologo 可以選，因此需要自行定義接腳。
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
const uint8_t SD_SCK = 4;
const uint8_t SD_MISO = 5;
const uint8_t SD_MOSI = 6;
const uint8_t SD_SS = 7;
SPI.begin(SD_SCK, SD_MISO, SD_MOSI, SD_SS);
if (!SD.begin(SD_SS, SPI, 4000000)) {
Serial.println("[SD] fail");
return;
}
Serial.println("[SD] ok");資料庫設計序號、日期及 IP 位址等，可以使用 BYTE/WORD/DWORD 儲存，以節省空間並提升速度。
arduino-esp32 使用 xTaskCreateUniversal 幫 loop 建立單一任務，所以要多工需要再自己使用 xTaskCreate/xTaskCreateUniversal 建立新的任務。
其他發想與應用，不妨從有一台可連網的 286/386 電腦，導出了一些 GPIO 接腳，思考在有限硬體資源下，還能延伸出哪些實際應用場景？
- 檔案下載：只需將下載清單上傳至系統，即可自動將檔案下載並儲存至 SD 卡，之後可透過 FTP 服務進行檔案存取與下載。
- 網路巡邏：執行基本的 PING 與 Port 掃描測試，用以檢查目標主機是否在線及服務是否正常運作。
- 感測器記錄：如使用 PIR（Passive Infrared Sensor，被動式紅外線感測器）與 IP Camera 進行事件偵測與影像記錄。
- 封包轉發：輸入密碼或特定封包後，將流量轉發至隔離中的主機（如 RDP、SSH 等服務）。
首圖來源：pexel