一、硬體介面與腳位配置總覽
在進行程式撰寫前，確認 Pico 的腳位配置是極為重要的步驟 。使用的 Pico LoRa Mesh solar shield 板子，腳位是以功能面來區分 ：
| 介面 | 功能腳位說明 | 實際腳位編號 (程式/GP 參考) |
|---|---|---|
| LoRa (SPI) | 包含 SCK, MOSI, MISO, Reset, 和 LoRa SSS (Slave Select) | 走 SPI 介面 |
| I2C/QWIC | 用於連接溫濕度感測器 SHT40 等模組 | 程式編號 6 與 7 (實際對應到 GP4 與 GP5) |
| UART (序列通訊) | 用於 TX/RX 通訊 | TX/RX (GP編號 12/13) |
| 電池電壓 | 讀取電池電壓 | ADC0 (實際對應到 GPIO26/GP26) [14, 15] |
| 5V 開關 (5V_EN) | 控制外部 5V 設備供電 | GP21 (GP編號 27) |
特別提到，UART 介面設有 5V 開關 。這設計主要是針對外接比較耗電的 UART 設備，以達到省電的目的。
二、電池電壓監控程式解析 (ADC)
由於裝置主要設計為電池應用，讀取電池電壓至關重要 。電壓讀取是透過 ADC (類比數位轉換) 實現的，連接到 ADC0 (GPIO26) 腳位上。
1. 硬體原理與分壓電路
電池接口的電壓透過一個電阻分壓電路連接到 ADC0 。此電路的分壓電阻值分別是 R1 = 1MΩ（上電阻）與 R2 = 1.5MΩ（下電阻）。實際的接法是將 AD 端點接在 ADC0 上 。
2. 程式邏輯與計算
- 讀取原始值：ADC 讀取到的原始值範圍是 0 到 4095 。
- 電壓還原：將原始值轉換為實際的 AD 腳位電壓。由於板子工作電平為 3.3V，此還原後的電壓通常會在 3V 以下 。
- 計算電池電壓：透過電阻分壓公式，將還原後的 AD 電壓計算回原始的電池電壓 。
💡 追求精準：校正係數
由於電子元件存在誤差，如果希望電壓讀值更接近實際電表量測值，可以使用校正係數 。校正係數的計算方式是：用實際電表量測的電壓值除以程式顯示的電壓值 。將計算出的校正係數（例如 1.0386）乘上未校正的電池電壓，即可得到更精準的值 。
節電應用：讀取電壓的目的在於提供參考。當電池電壓在 3.7V 到 4.2V 的區間內 ，程式可以根據電壓高低實施節電措施，例如放慢迴圈速度或延長感測器讀取間隔 。
三、UART 通訊與 5V 電源管理範例
UART 範例展示了如何實現序列通訊以及控制板載的 5V 開關 。
1. 5V 開關控制
控制 5V 開關是為了控制外部設備的電源，該開關由 GP21 腳位控制 。在程式中，需將 GP21 初始化為 輸出 (out) 。
- 設為 High 即可打開開關，輸出 5V 。
- 設為 Low (零) 則可關閉開關 。
2. UART 介面應用
UART 通訊使用 UART0 的 TX 和 RX 腳位 。測試時需要使用 USB 轉 TTL 的 Cable，連接 GND、RX 和 TX (5V 線可不接，因為板子上 5V 腳位是輸出) 。程式會將輸入的資料反饋列印出來，確認 UART 通訊正常。
若需啟用 log 輸出，可以在 `CMakeLists.txt` 中開啟 `USE_USB_SERIAL_FOR_CONSOLE_LOG` 或 `USE_UART_FOR_CONSOLE_LOG` 選項 。
四、LoRa 傳輸實戰：SHT40 溫濕度資料收發
本次課程介紹了兩組程式來演示資料的完整收發流程 ：
- LORA SHT40 Sensor (發送端)：負責讀取 SHT40 溫濕度數據，並將資料封裝後透過 LoRa 傳送 。SHT40 模組的操作方式與 Arduino 相似，使用原廠的程式庫，在
main函式中初始化並擷取溫濕度值 。 - LORA Simple Receiver (接收端)：負責接收數據 。
關鍵設定：無論是發送端還是接收端，都需要確保頻段（例如 915 或 433）以及中間的 LoRa 參數設定完全一致 。
接收邏輯解析
接收端使用 receive 函式進行數據接收：
- 接收緩衝區 (Buffer) 的長度必須大於實際要接收的資料長度 。
- 接收成功後，程式會進行 CRC (循環冗餘校驗) 確認 。
- 接著會解析資料結構，並列印出溫濕度、RSSI (信號強度) 和 SNR (信噪比) 等資訊 。
目前接收方式是使用 Poll (詢問) 模式 ，鼓勵夥伴們可以嘗試將接收方式改為中斷 (Interrupt) 方式作為課後練習 。
