EDGE101 开箱文：把 ESP32 装进工业控制器

EDGE101 开箱：把 ESP32 装进工业控制器，先点亮一盏灯

最近终于拿到了心心念念的一台 DFRobot EDGE101 ESP32 可编程控制器。它不是一块普通的 ESP32 开发板，而是把 ESP32、RS485、CAN、以太网、Wi-Fi、蓝牙、4G CAT1、RTC、TF 卡和工业级保护电路，集中到了一台金属外壳控制器里。

这次先不做复杂的 4G 物联网项目，我们从最简单、最直观的实验开始：按下板载按钮，点亮板载 LED。在这个基础上，再看看它未来能不能发展成一个小型工业数据采集器、远程控制器，甚至是数字孪生和设备联网的现场节点。

本文依据 EDGE101 官方 Wiki 整理。该控制器采用 ESP32 双核处理器，主频 240 MHz，提供 11 路 GPIO、RS485、CAN、以太网、Wi-Fi、蓝牙、4G CAT1 和 TF 卡接口。

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一、EDGE101 是什么

很多 ESP32 开发板适合桌面实验，但一旦进入工厂或户外环境，就会遇到几个问题：

没有 RS485，无法连接常见的工业仪表。
没有 CAN，无法与车辆、机器人或控制器通信。
没有以太网，难以接入固定网络。
没有 4G，设备离开 Wi-Fi 后就无法联网。
裸露的开发板缺少防反接、防浪涌和隔离保护。
供电范围窄，不方便接入工业现场的 12 V 或 24 V 电源。

EDGE101 的定位，就是在 ESP32 的易开发性基础上，增加工业现场需要的接口和保护设计。

它的主要硬件特点包括：

项目	EDGE101 配置
主控	ESP32 双核 32 位处理器
主频	240 MHz
片上 Flash	16 MB
供电	DC 9–26 V，也支持 USB Type-C 5 V
无线	Wi-Fi、蓝牙、4G CAT1
工业通信	隔离 RS485、隔离 CAN
有线网络	10/100 Mbps 以太网
本地存储	TF 卡，最大支持 32 GB
GPIO	11 路
安装方式	导轨、挂耳、平面安装
工作温度	-20～+75 ℃

从形态上看，它已经更接近一台小型工业控制器，而不是普通的实验开发板。设备采用金属外壳，支持 9–26 V 宽电压输入，并具备反接、防静电、浪涌和过压等保护设计。

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二、开箱第一印象

EDGE101 的外壳尺寸大约为 136.7 \times 76 \times 31\text{ mm}，拿在手里有明显的工业设备感觉。

正面主要可以看到：

RJ45 以太网接口。
Type-C USB 接口。
复位按键。
用户按键。
电源指示灯。
无线通信指示灯。
用户可编程 LED。
9–26 V 外部供电接口。
RS485 接口。
CAN 总线接口。
Wi-Fi/蓝牙天线接口。
4G 天线接口。

背面则提供：

Nano SIM 卡槽。
TF 卡槽。
11 路 GPIO 接口。
3 组 I²C 接口。
接地端子。
导轨或安装附件位置。

这里有一个很重要的细节：EDGE101 的板载 LED 和板载按键并不是随便分配的。

官方资料中的引脚定义是：

GPIO15：板载用户 LED
GPIO38：板载用户按键
GPIO38 只能作为输入。
GPIO34～GPIO38 主要用于输入。
GPIO37、GPIO38、GPIO39 可以用于模拟输入，但使用 Wi-Fi 时要注意 ADC2 资源限制。
GPIO12 默认具有下拉配置，外接电路时不能随意强制上拉。

因此，第一次实验可以直接使用 GPIO15 和 GPIO38，不需要额外接传感器或 LED。

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三、上电前的准备

1. 安装天线

如果要测试 Wi-Fi、蓝牙或 4G，先安装对应天线。

本次最简单的 LED 实验不依赖网络，但建议把 Wi-Fi/蓝牙天线装好。之后测试 4G 时，还需要：

安装 4G 专用天线。
插入 Nano SIM 卡。
确认 SIM 卡开通了数据业务。
确认当地网络支持对应的 CAT1 频段。

2. 连接 USB

使用 Type-C 数据线连接 EDGE101 和电脑。

Windows 系统下打开设备管理器，确认出现对应的串口号，例如：

COM7

如果没有识别，可以检查：

USB 数据线是否支持数据传输。
是否安装了对应的 USB 串口驱动。
Arduino IDE 是否识别到串口。
是否有其他软件占用了串口。

3. 安装 Arduino IDE

官方 Wiki 推荐使用 Arduino IDE，并通过开发板管理器安装 EDGE101 的板卡支持包。

在 Arduino IDE 中进入：

File → Preferences

找到“附加开发板管理器网址”，加入：

https://downloadcd.dfrobot.com.cn/DFRobot_Edge101/package_Edge101_index.json

然后进入：

Tools → Board → Boards Manager

搜索：

Edge101

安装 DFRobot Edge101 对应的软件包，完成后在开发板菜单中选择：

DFRobot Edge101 → Edge101 IOT Controller

官方文档建议优先使用 V1.01 版本资源包。

四、第一次实验：按钮控制 LED

实验目标

按下 EDGE101 的板载按钮，用户 LED 点亮；松开按钮，LED 熄灭。

这个实验虽然简单，但可以验证四个基础环节：

Arduino IDE 能否正确识别 EDGE101。
程序能否正常编译。
程序能否烧录到控制器。
板载 GPIO、按钮和 LED 是否工作正常。

示例代码

const int buttonPin = 38;  // 板载按钮 GPIO38
const int ledPin = 15;     // 板载 LED GPIO15

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  // LED 为低电平点亮，因此上电时先关闭
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
}

void loop() {
  int buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // 按钮按下时 GPIO38 为 LOW
  if (buttonState == LOW) {
    digitalWrite(ledPin, LOW);   // 点亮 LED
  } else {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);  // 熄灭 LED
  }

  delay(10);
}

官方示例中同样使用 GPIO38 读取按键、GPIO15 控制用户 LED，并且说明该 LED 为低电平有效：输出 LOW 时点亮，输出 HIGH 时熄灭。

烧录步骤

用 Type-C 数据线连接 EDGE101。
打开 Arduino IDE。
选择开发板：

DFRobot Edge101 → Edge101 IOT Controller

在端口菜单中选择 EDGE101 对应的 COM 口。
将上面的代码复制到 Arduino IDE。
点击“验证”编译。
点击“上传”烧录。
上传完成后，按下板载按键。

正常情况下，现象应该是：

松开按钮：用户 LED 熄灭。
按下按钮：用户 LED 点亮。
松开按钮：LED 再次熄灭。

这就是 EDGE101 的第一个“点亮”演示。

五、如果 LED 不亮，先检查什么

1. 检查 LED 逻辑

EDGE101 的用户 LED 是低电平有效，不是普通的：

HIGH = 点亮
LOW = 熄灭

而是：

LOW = 点亮
HIGH = 熄灭

如果代码逻辑写反，可能会出现“松开按钮时亮、按下时灭”的现象。

2. 检查按钮状态

官方示例中，按钮按下时 GPIO38 读取到 LOW。

可以暂时加入串口输出：

const int buttonPin = 38;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(buttonPin, INPUT);
}

void loop() {
  Serial.println(digitalRead(buttonPin));
  delay(200);
}

打开串口监视器，波特率选择：

如果没有按按钮时显示：

按下按钮时显示：

说明按键输入正常。

3. 检查板卡和端口

如果上传失败，重点检查：

开发板是否选择为 Edge101 IOT Controller。
COM 口是否选对。
USB 线是否为数据线。
端口是否被串口调试助手占用。
上传时是否需要按一次复位键。

4. 不要立即外接 24 V

第一次实验建议只使用 USB Type-C 供电。确认程序、串口和 LED 都正常后，再使用 9–26 V 外部供电。

接入工业电源时必须注意：

正负极不能接反。
电源电压不能超过 26 V。
电源应有合适的保险和浪涌保护。
工业现场调试时建议先使用限流电源。

六、让实验更有意思：呼吸灯

如果只做按钮点灯，能够证明 GPIO 工作，但还没有体现 ESP32 的处理能力。第二个非常适合拍视频的演示是“呼吸灯”。

这个程序让板载 LED 逐渐变亮，再逐渐变暗，形成循环呼吸效果。

#define LED_PIN 15

#define PWM_CH   0
#define PWM_FREQ 5000
#define PWM_RES  13

int brightness = 0;
int fadeAmount = 5;

void setup() {
  ledcSetup(PWM_CH, PWM_FREQ, PWM_RES);
  ledcAttachPin(LED_PIN, PWM_CH);
}

void loop() {
  // LED 为低电平有效，因此将亮度值反向输出
  int pwmValue = 8191 - (brightness * 8191 / 255);

  ledcWrite(PWM_CH, pwmValue);

  brightness += fadeAmount;

  if (brightness <= 0 || brightness >= 255) {
    fadeAmount = -fadeAmount;
  }

  delay(30);
}

这个演示可以体现：

ESP32 的 PWM 输出。
LED 亮度控制。
定时循环逻辑。
工业控制中常见的模拟量效果输出。

后续如果把 LED 换成继电器、蜂鸣器、指示灯塔或电机驱动模块，就可以从“桌面演示”逐步过渡到“小型自动化控制”。

七、从点灯到工业应用

EDGE101 真正有价值的地方，不是板载 LED，而是它可以把“传感器—控制器—网络—平台”连接起来。

可以把它理解成一个小型工业边缘节点：

传感器/设备
    ↓
RS485 / CAN / GPIO / ADC
    ↓
EDGE101
    ↓
Wi-Fi / 以太网 / 4G
    ↓
MQTT / HTTP / 云平台 / Node-RED
    ↓
监控界面、报警系统、数字孪生

第一阶段：基础控制

目标是熟悉 GPIO、PWM、ADC 和按钮输入。

可以做：

按钮控制 LED。
PWM 调节灯光亮度。
电位器采集模拟电压。
温度传感器数据读取。
继电器控制。
定时器控制输出。
看门狗自动复位。

这一阶段的重点是建立对 ESP32 和 Arduino 框架的理解。

第二阶段：工业通信

EDGE101 提供隔离 RS485 和 CAN 接口，适合连接工业传感器和控制设备。

可以做：

读取 Modbus RTU 温湿度传感器。
读取电表、流量计、压力变送器。
连接变频器。
采集 PLC 的寄存器数据。
监听 CAN 总线数据。
建立一个 RS485 到 MQTT 的网关。

例如，一个小型设备联网节点可以这样设计：

Modbus 温度传感器
        ↓ RS485
     EDGE101
        ↓ Wi-Fi/4G
      MQTT
        ↓
Node-RED / ThingsBoard

这条路线和工厂现场非常接近，也适合你后续发展 PLC、工业物联网和数字孪生方向。

第三阶段：网络冗余

EDGE101 同时具备以太网、Wi-Fi 和 4G，这意味着可以设计多网络切换策略：

优先使用以太网。
以太网断开后切换到 Wi-Fi。
Wi-Fi 也不可用时切换到 4G。
网络恢复后自动切回成本更低的连接方式。

这类功能比“单纯接入 Wi-Fi”更接近实际工业产品。

例如：

以太网：工厂内网主链路
Wi-Fi：调试和临时网络
4G：远程维护和故障应急链路

这可以应用于：

远程设备监控。
户外环境采集。
泵站和机房监测。
仓库温湿度监控。
小型自动化设备联网。
无固定网络场景的数据回传。

第四阶段：工业物联网网关

EDGE101 可以进一步发展成一个简易工业网关：

下行连接 PLC、变频器和传感器。
上行通过 MQTT、HTTP 或 4G 上传数据。
本地 TF 卡保存断网期间的数据。
网络恢复后补传历史数据。
使用看门狗提高长期运行稳定性。
通过 OTA 远程升级程序。

最终的数据流可以是：

PLC / 传感器
    ↓
RS485、CAN、GPIO
    ↓
EDGE101
    ├── 本地缓存：TF 卡
    ├── 现场网络：以太网/Wi-Fi
    ├── 远程网络：4G CAT1
    └── 云端协议：MQTT/HTTP

这已经不是简单的“开发板实验”，而是一个具有实际工程价值的边缘计算节点。

八、一个值得做的完整项目

我把 EDGE101 的开发愿景定为：

小型设备远程监控终端

项目功能

第一版可以实现：

读取一个 RS485 温湿度传感器。
读取一个模拟量或数字量输入。
控制一个继电器或指示灯。
屏蔽或记录传感器异常。
通过 Wi-Fi 或 4G 上传数据。
使用 MQTT 发布数据。
Node-RED 显示实时曲线。
超过阈值后发送报警。
断网时保存到 TF 卡。
网络恢复后补传数据。

MQTT 数据示例

{
  "device_id": "edge101-001",
  "temperature": 28.6,
  "humidity": 63.2,
  "motor_running": true,
  "alarm": false,
  "rssi": -67,
  "timestamp": "2026-09-18T22:30:00+08:00"
}

Node-RED 可视化界面

界面可以包括：

当前温度。
当前湿度。
设备在线状态。
4G/Wi-Fi/以太网连接状态。
继电器控制按钮。
最近 24 小时趋势曲线。
报警记录。
设备重启次数。
信号强度。
数据上传失败次数。

进一步发展为数字孪生

如果把设备的实时数据接入 3D 模型，就可以形成一个简单的数字孪生演示：

真实设备状态
    ↓
EDGE101 采集
    ↓
MQTT 数据模型
    ↓
Node-RED / ThingsBoard
    ↓
3D 设备模型状态同步

例如：

电机运行时，3D 模型中的电机旋转。
温度升高时，模型变成橙色或红色。
设备报警时，弹出报警标记。
继电器打开时，模型中的执行器动作。
网络中断时，设备显示离线状态。

这条路线非常适合用于展示你的机械设计、PLC、IoT 和数字孪生能力。

九、推荐的学习路线

可以按下面的顺序推进：

第 1 周：控制器基础

点亮板载 LED。
按钮读取。
PWM 呼吸灯。
ADC 读取电位器。
串口打印数据。
定时器和看门狗。

第 2 周：工业接口

RS485 数据透传。
Modbus RTU 主站。
读取温湿度传感器。
控制 Modbus 继电器。
CAN 发送和接收基础报文。

第 3 周：网络通信

Wi-Fi 扫描。
Wi-Fi 自动配网。
以太网联网。
4G 获取网络时间。
MQTT 发布和订阅。

第 4 周：小型 IoT 项目

采集传感器数据。
本地 TF 卡缓存。
MQTT 上传。
Node-RED 显示。
远程控制继电器。
增加异常报警。

第 5 周以后：工程化

断网重连。
数据补传。
看门狗保护。
OTA 远程升级。
设备参数配置。
权限和安全认证。
多设备管理。
3D 可视化和数字孪生。

十、总结

EDGE101 的第一次演示不需要一开始就上 4G、MQTT 或复杂的传感器。最合理的方式是从按钮和 LED 开始，先验证开发环境、GPIO 和烧录流程。

但它的真正潜力在于：它可以把 ESP32 的开发便利性，延伸到 RS485、CAN、以太网和 4G 工业场景。对于机械设计、PLC、工业物联网方向来说，它非常适合做一个长期实验平台。

这次的“按键点灯”只是第一步。

如果把这条路线完整走通，EDGE101 就不再只是一个开箱产品，而会变成一个可以用于学习、演示、接单和开发工业物联网原型的核心控制器。