網際網路應用：一支搖桿如何可靠地控制一台 Q霸小車？

「遙控車」看似只是硬體活動，其實是一個縮小版的網際網路系統：裝置收集輸入、封裝成訊息、透過無線網路傳送、接收端解讀資料並做出行動。本教材從 Joystick:bit × Q霸小車 V1～V5，認識網際網路應用最重要的可靠性、安全性與多人協作問題。

一、學習目標

• 說明感測端、傳輸端、服務端與致動端的角色。
• 理解廣播群組、鍵值訊息、回覆確認與逾時處理。
• 以「安全優先」思維分析物聯網應用。
• 設計多人共用場域的一對一裝置配對方案。

二、一台遙控車就是一個網路應用

系統角色	本案例	網路概念
輸入端	Joystick:bit x、y 軸與四鍵	資料產生者
傳輸端	micro:bit Radio	無線通道與群組
處理端	小車端 Python 程式	訊息解析、狀態機、規則
輸出端	馬達、燈號、蜂鳴器	服務回應與人機介面

三、V1～V5 對應的網路議題

1. V1｜訊息傳遞：搖桿將 x、y 值以鍵值訊息送出，小車依名稱接收。
2. V2｜可靠性：死區避免雜訊；超過 0.5 秒未收到訊息便停車，這就是逾時偵測。
3. V3｜邊緣運算：小車本地讀取超音波距離，快速做出降速或停止決策。
4. V4｜事件驅動：C、D、E、F 鍵不是持續輪詢，而是在按下事件發生時更新系統狀態。
5. V5｜識別與回覆：以 pairId 選擇專屬群組，並用 pair / ack 做握手確認。

四、資料封包設計：不要只傳數字

有意義的訊息必須包含「名稱」與「值」。例如 ("x", 35) 表示向右 35，("stop", 1) 表示緊急停止。這種設計比只傳一串數字更容易除錯與擴充。

# 搖桿端
radio.send_value("x", x)
radio.send_value("y", y)
radio.send_value("stop", 1)

# 小車端
if name == "x":
    xValue = value
elif name == "stop":
    emergencyStop = value == 1

討論：如果未來要加入「車燈」、「任務開始」與「低電量」，應如何命名訊息？請提出一份小組通訊協定表。

五、可靠性與安全性：先判斷不能做什麼

真正的網路應用不能假設每個封包都會到達。小車端的決策順序應為：

未配對／緊急停止 → 斷線停車 → 避障 → 一般控制

if emergencyStop:
    cuteBot.motors(0, 0)
elif control.millis() - lastControlTime > 500:
    cuteBot.motors(0, 0)
elif yValue > 0 and distance <= 15:
    cuteBot.motors(0, 0)
else:
    cuteBot.motors(leftSpeed, rightSpeed)

六、多人同時使用：廣播群組就像班級頻道

若所有設備都使用群組 51，一位學生的搖桿可能控制全班的小車。V5 將每一組設備設為專屬頻道：

pairId = 3
radio.set_group(100 + pairId)  # 第 3 組使用群組 103

radio.send_value("pair", pairId)
# 小車確認後：radio.send_value("ack", pairId)

這相當於網路上的「位址＋連線確認」。雖然不是完整的 TCP/IP，卻已經具備辨識對象、建立關係與回覆確認的核心精神。

七、3 小時課堂任務

1. 30 分鐘：畫出 V5 的資料流，標記每一種訊息與方向。
2. 50 分鐘：完成兩組小車同時運作，驗證不互控。
3. 40 分鐘：刻意關閉搖桿或遮住超音波，記錄安全機制的反應。
4. 40 分鐘：設計一項新服務，例如車位預約、任務通知或低電量警示。
5. 20 分鐘：用「問題、資料、規則、結果」分享設計。

八、延伸閱讀

V1 基礎遙控｜V2 可靠控制｜V3 安全避障｜V4 事件互動｜V5 配對與回饋