ESP32-C61 斷網守護者 — 完整實作指南

📋 專案概述

在家工作的第三天，視頻會議卡在对方最后一句「所以這個案子……」上，畫面定格成遺照。晚上十點網路恢復，隔天中午又斷。打電話給 HiNet，客服的標準三連問是：「重啟過了嗎？」「有圖示嗎？」「現在好呢？」——然後電話那頭傳來鍵盤聲：「這邊看線路是正常的喔」。「正常」兩個字沒有一張時間戳支撐，客服端就沒有任何立案根據。更糟的是 H660 這種機型，韌體更新後連橋接模式都要打客服開通，你想自證清白都得排隊。

市售方案呢？企業級 AP 監控盒（NT$8,000 起，Syslog、SNMP、報告模組應有盡有，客戶是 IDC）；ISP 自家 App 只顯示「線路正常」——它當然正常，不正常它也不會承認；路由器內建日誌呢？路由器斷網時自己不會知道，它的日誌是「我連上線了」的记录簿，不是「我掉線了多久」的驗傷單。

這個專案做一個獨立於你全部網路設備之外的第三者：一颗 90 元的 ESP32-C61 加一張有線網卡，直接插進數據機 LAN 埠，每 5 秒沿路徑逐段叩門——數據機活著嗎？DNS 解得開嗎？對 1.1.1.1 的 TCP 握手要幾毫秒？斷線當下：蜂鳴器叫、燈條轉紅、Telegram 推播（含時間戳與故障段判定），恢復時記錄總時長。積滿一週的 CSV 貼進客服對話框，「10/24 22:31–22:39 中斷、本週第三次」就是工單。全部材料 NT$450：

有線探測、獨立供電：走 W5500 有線插數據機，不跟你抢 Wi-Fi——被監控者與監控者不同台，這是監控第一鐵律
三段定位：WAN 斷线／DNS 掛點／路由延遲劣化，三種燈色三種推播文案，叫修前就知道該罵誰
9 秒粒度時間軸：OLED 跑馬燈顯示最近事件，斷線瞬間自動存檔，不會「我記得好像是晚上」
Telegram 推播：斷線 30 秒內收到推播；恢复再一則，附中斷時長
CSV 舉證輸出：長按按鈕序列埠輸出全部事件，直接貼 Excel／GPT 畫甘特圖
5V/0.15W 靜音運行：掛數據機旁邊一年電費 2 元，一年省下一張誤判叫修費

🔬 為什麼選 ESP32-C61（選型說明）

守護者的需求清單：Wi-Fi（推播備援）、夠用就好、越便宜越好（它要做成家家户户裝得起的「網路黑盒子」）、低功耗 7×24。C61 是 Espressif 2024 年底推出的入門 Wi-Fi 4＋BLE 5＋802.15.4 三無線晶片，目標就是搶佔 IoT 入門價位：

型號	無線	模組價	適合度
ESP32-C61（本篇）	Wi-Fi 4／BLE 5／802.15.4	~NT$89	⭐⭐⭐⭐⭐ 全家族最便宜、功能够用
ESP32-C6	Wi-Fi 6／BLE／Zigbee	~NT$120	⭐⭐⭐⭐ 同定位、稍貴，本機相容
ESP32-C2	Wi-Fi 4	~NT$65	⭐⭐⭐ 更便宜但 RAM 更瘦、生態更新慢
經典 ESP32（雙核）	Wi-Fi 4／BT	~NT$110	⭐⭐⭐ 能用；待機功耗高一截

選 C61 的另一個理由是測試哲學：探測走 W5500 有線、Wi-Fi 只當推播備援，所以 Wi-Fi 4 完全夠——把省下的 30 元預算拿去買一張可靠的 W5500，比給監控器上 Wi-Fi 6 有意義得多。Arduino 支援：arduino-esp32 core ≥ 3.1（C61 板選單裡叫「ESP32C3 Dev Module」時代已過去，現在直接有 ESP32C5/C61 選項；C61 於 3.1.x 加入）。

⚠️ 接線前必讀：C61 的 strapping 敏感腳是 GPIO2/8/9/12，原生 USB 是 GPIO13/14，UART0 是 GPIO11/12，板載 RGB 燈在 GPIO27。本專案全部避開，SPI/控制腳選 GPIO6/7/8 之外最安全的 15/16/22/23/24 與 6/7/10 群（詳見下表，以你的 DevKitC 絲印為準）。

🛒 硬體清單

零件	規格	數量	單價	備註
主控	ESP32-C61-DevKitC-1-N4	1	180	N4 已夠（事件日誌才幾 KB）
有線網卡	W5500 SPI 模組（带变压器）	1	120	100M；必須帶網路变压器那版
螢幕	0.96" SSD1306 OLED I2C	1	95	0x3C；掛牆看狀態
燈條	WS2812B 8 燈條	1	65	綠=正常／黃=延遲／紅閃=斷線
蜂鳴器	主動式 5mm＋S8050＋10kΩ	1	10	斷線嗶三聲、恢复嗶一聲
按鈕	6×6 微動	1	3	短按=翻日誌，長按=輸出 CSV
供電	USB-C 線＋5V 1A 電源（或數據機 USB 埠）	1	60	從數據機 USB 取電＝數據機死它就死，反而正確
網路線	0.3m 短帽 Cat5e	1	35	數據機 LAN 4 → 守護者
總計				≈NT$570（含列印約 650；企業監控盒的 1/13）

🔌 接線圖（ESP32-C61 腳位）

ESP32-C61 DevKitC-1 W5500（SPI 模式） ────────────────── ──────────────────────── GPIO6 SCK ───────────── SCK GPIO7 CS ───────────── SCS（兼拉高選擇 SPI 模式） GPIO22 MOSI ───────────── SI GPIO23 MISO ───────────── SO GPIO24 RST ───────────── RST（內部上拉，脈衝重啟） GPIO15 INT ───────────── INT（中斷：有封包才醒） GPIO4 SDA ──┐ GPIO5 SCL ──┼────────── OLED SSD1306（0x3C） GPIO16 ──10kΩ─ S8050 ─── 蜂鳴器 GPIO10 ──330Ω────────── WS2812 燈條 DIN GPIO0 ──────────────── 按鈕 → GND 5V/GND ──── W5500 與燈條吃 5V；OLED/蜂鳴器吃 3V3

⚠️ 供電眉角：本機刻意從數據機 USB 埠取電——數據機整個掛掉（跳電、變壓器燒）時守護者一同陣亡，恢復供電＝數據機回魂，「停電式斷網」與「ISP 斷網」自動分開記帳。想區分兩者就改用行動電源供電，程式裡把「探測失敗但 NTP 仍同步中」的邏輯再拆細即可。

🖨️ 3D 列印設計

零件	材質	數量	列印設定	備註
機殼本體	PETG	1	0.2mm／2 壁／20%	正面 OLED 窗＋燈條光帶，側面 USB-C/RJ45 穿孔
數據機背夾	PETG	2	0.2mm／3 壁／豎印	夾 H660 散熱格柵，機殼雙面膠上夾——掛在斷線兇手旁邊鎮場
按鈕帽	PLA	1	0.2mm／3 壁	免工具拆殼，換機再說
桌立架	PETG	1	0.24mm／3 壁	15° 仰角，燈條朝上余光可感知

🧵 列印備註：RJ45 孔周邊留 0.2mm 間隙（插拔順暢即可）；燈條光帶用透明 PETG「牆 1 層」列印設定最漂亮；背夾卡勾厚度 1.6mm＋箭頭形，格柵夾得緊又拆得下；全機列印時間約 2 小時。

💻 Arduino 程式碼

Board Manager 選 ESP32C61 Dev Module（core ≥3.1）。庫依賴：Ethernet2（W5500 SPI 驅動）、Adafruit SSD1306、Adafruit NeoPixel。三段探測各自獨立計分，連續 2 輪同態才翻牌（防單次抖動誤報）：

/* ============================================================ * Net-Guardian.ino — ESP32-C61 斷網守護者 * ------------------------------------------------------------ * 功能 : 每 5 秒三段探測（WAN HTTP／DNS 解析／TCP 握手延遲）， * 斷線定位（WAN 斷・DNS 死・延遲劣化），蜂鳴＋燈條＋ * OLED 時間軸＋Telegram 推播，事件環形緩衝 CSV 輸出 * 硬體 : ESP32-C61-DevKitC-1・W5500(SPI)・SSD1306・WS2812×8・ * 蜂鳴器(S8050)・微動×1・5V 供電（數據機 USB） * 相依 : arduino-esp32 >= 3.1、Ethernet2、Adafruit SSD1306/NeoPixel * 備註 : 探測走有線（被監控者不在迴路裡）；Wi-Fi 僅供 TG 推播 * ============================================================ */ #include <SPI.h> #include <Ethernet2.h> #include <WiFi.h> #include <Wire.h> #include <Adafruit_SSD1306.h> #include <Adafruit_NeoPixel.h> #include <WiFiClientSecure.h> #include <time.h> /* --- 1. 腳位與參數 ------------------------------------------- */ #define PIN_SPI_SCK 6 #define PIN_SPI_CS 7 #define PIN_SPI_MOSI 22 #define PIN_SPI_MISO 23 #define PIN_W5500_RST 24 #define PIN_W5500_INT 15 #define PIN_BTN 0 #define PIN_BUZZ 16 #define PIN_BAR 10 #define BAR_N 8 #define PROBE_MS 5000 // 探測週期 #define FAIL_STREAK 2 // 連續 N 輪同態才翻牌（防誤報） #define LOG_CAP 400 // 事件環形緩衝（5 秒輪替 ≈ 半小时全記錄） #define DEGRADE_MS 350 // TCP 握手逾此值＝延遲劣化 const char* WIFI_SSID = "YourHomeWiFi"; const char* WIFI_PASS = "your_password"; const char* TG_TOKEN = ""; // 空＝不推播 const char* TG_CHAT = ""; byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0x61, 0x01 }; /* --- 2. 狀態機 ------------------------------------------------ */ enum NetState { S_UP, S_WAN_DOWN, S_DNS_FAIL, S_DEGRADED, S_LAN_DOWN }; const char* STATE_NAME[] = {"正常", "WAN中斷", "DNS異常", "延遲劣化", "路由不可達"}; NetState state = S_UP, cand = S_UP; uint8_t candCnt = 0; bool lastProbeOk = true; uint32_t downSince = 0; // 本次中斷起點（millis） uint32_t tcpMs = 0; // 最近 TCP 握手毫秒 uint32_t evT[LOG_CAP]; uint8_t evS[LOG_CAP]; uint16_t evN = 0, evW = 0; void commit(NetState next); // 前置宣告 String fmtNow(); void logEv(NetState s) { evT[evW] = millis(); evS[evW] = s; evW = (evW + 1) % LOG_CAP; if (evN < LOG_CAP) evN++; } EthernetClient eth; Adafruit_SSD1306 oled(128, 64, &Wire, -1); Adafruit_NeoPixel bar(BAR_N, PIN_BAR, NEO_GRB + NEO_KHZ800); /* --- 3. 三段探測：各回傳 true/false＋tcpMs -------------------- */ /* 順序有意義：先叩數據機出去的路（WAN），再查 DNS，再量延遲。 * WAN 掛→不必再問 DNS；路由層掛（連數據機 DHCP 都拿不到）→LAN_DOWN */ bool probeTcp() { // TCP 443 握手到 Cloudflare uint32_t t0 = millis(); if (!eth.connect(IPAddress(1, 1, 1, 1), 443)) return false; tcpMs = millis() - t0; eth.stop(); return true; } bool probeWan() { // 向公網要自己的 IP：出得去＝WAN 活 if (!eth.connect("ipv4.icanhazip.com", 80)) return false; eth.println("GET / HTTP/1.1"); eth.println("Host: ipv4.icanhazip.com"); eth.println("Connection: close"); uint32_t t0 = millis(); while (eth.available() == 0 && millis() - t0 < 4000) delay(10); bool ok = eth.available() > 0; eth.stop(); return ok; } bool probeDns() { IPAddress ip; return WiFi.hostByName("hinet.net", ip); // Wi-Fi 未聯機時走 W5500 的 DNS 棧亦可 } /* --- 4. 人機界面：燈條／蜂鳴／OLED ---------------------------- */ void paintBar(NetState s) { uint32_t g = bar.Color(0, 160, 60), y = bar.Color(220, 160, 0), r = bar.Color(200, 20, 20); uint32_t c = (s == S_UP) ? g : (s == S_DEGRADED) ? y : r; bool blink = (s == S_UP || s == S_DEGRADED) || ((millis() / 350) % 2); for (int i = 0; i < BAR_N; i++) bar.setPixel(i, blink ? c : 0); bar.show(); } void chirp(int n, uint16_t hz) { // 斷線 3 長嗶、恢復 1 短嗶 for (int i = 0; i < n; i++) { tone(PIN_BUZZ, hz, 180); delay(260); } noTone(PIN_BUZZ); } void drawOled() { oled.clearDisplay(); oled.setTextColor(SSD1306_WHITE); oled.setTextSize(1); oled.printf("NET: %s %lums\n", STATE_NAME[state], tcpMs); // 最近 4 條事件時間軸 for (int i = 0; i < 4 && i < evN; i++) { uint16_t k = (evW + LOG_CAP - 1 - i) % LOG_CAP; uint32_t t = evT[k] / 1000; oled.printf("%02lu:%02lu %s\n", (t / 60) % 60, t % 60, STATE_NAME[evS[k]]); } oled.display(); } /* --- 5. Telegram 推播（Wi-Fi 備援路徑：WAN 掛了照樣推得出） --- */ String urlEncode(const String& in) { // UTF-8 安全：中文訊息必須編碼 String out; char b[4]; for (size_t i = 0; i < in.length(); i++) (isalnum(in[i]) || in[i] == '-' || in[i] == '.') ? out += in[i] : (sprintf(b, "%%%02X", (uint8_t)in[i]), out += b); return out; } void tgPush(const String& msg) { if (strlen(TG_TOKEN) < 10) return; if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) return; // 推播路徑自己沒通就拉倒 WiFiClientSecure sec; sec.setInsecure(); if (!sec.connect("api.telegram.org", 443)) return; String body = String("chat_id=") + TG_CHAT + "&text=" + urlEncode(msg); sec.printf("POST /bot%s/sendMessage HTTP/1.1\r\nHost: api.telegram.org\r\n" "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n" "Content-Length: %d\r\n\r\n%s", TG_TOKEN, body.length(), body.c_str()); delay(400); sec.stop(); // 狀態行不回讀，fire-and-forget } /* --- 6. 狀態翻牌（遲滯：連續 FAIL_STREAK 輪同態才生效） ------ */ void feed(NetState obs) { if (obs == cand) { if (++candCnt >= FAIL_STREAK && cand != state) commit(cand); } else { cand = obs; candCnt = 1; } } void commit(NetState next) { NetState prev = state; state = next; logEv(next); if (next != S_UP && prev == S_UP) { // 新中斷 downSince = millis(); chirp(3, 700); tgPush(String("⛔ 網路中斷 ") + STATE_NAME[next] + " @ " + fmtNow()); } else if (next == S_UP && prev != S_UP) { // 恢復 uint32_t sec = (millis() - downSince) / 1000; chirp(1, 1400); tgPush(String("✅ 網路恢復，中斷 ") + String(sec / 60) + "分" + String(sec % 60) + "秒"); } } /* --- 7. 時間戳：Wi-Fi SNTP 同步過才可信，否則用 millis 相對時間 */ String fmtNow() { struct tm t; time_t now = time(nullptr); if (now > 1700000000) { localtime_r(&now, &t); char buf[24]; strftime(buf, sizeof(buf), "%m-%d %H:%M", &t); return buf; } return String(millis() / 60000) + "min"; } /* --- 8. CSV 輸出：長按按鈕 0.9 秒 → 序列埠 ------------------- */ void dumpCsv() { Serial.println("rel_min,state"); for (uint16_t i = 0; i < evN; i++) { uint16_t k = (evW + LOG_CAP - evN + i) % LOG_CAP; Serial.printf("%.2f,%s\n", evT[k] / 60000.0, STATE_NAME[evS[k]]); } } void setup() { Serial.begin(115200); pinMode(PIN_BTN, INPUT_PULLUP); Wire.begin(4, 5); oled.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); bar.begin(); bar.setBrightness(60); // W5500：RST 脈衝→DHCP（數據機側通常是 192.168.1.1/24） SPI.begin(PIN_SPI_SCK, PIN_SPI_MISO, PIN_SPI_MOSI, PIN_SPI_CS); Ethernet.init(PIN_SPI_CS); digitalWrite(PIN_W5500_RST, LOW); delay(50); digitalWrite(PIN_W5500_RST, HIGH); delay(300); // W5500 上電穩定 while (Ethernet.begin(mac) == 0) { Serial.print("."); delay(1000); } // 0=DHCP 失敗 WiFi.mode(WIFI_STA); WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASS); // 只為推播與校時 configTime(8 * 3600, 0, "pool.ntp.org"); logEv(S_UP); } void loop() { static uint32_t lastProbe = 0, lastBtn = 0, holdStart = 0; uint32_t now = millis(); /* --- 9. 按鈕：短按翻日誌、長按輸出 CSV ------------------- */ if (!digitalRead(PIN_BTN) && !holdStart) holdStart = now; if (digitalRead(PIN_BTN)) { if (holdStart) { (now - holdStart > 900) ? dumpCsv() : drawOled(); holdStart = 0; } } if (now - lastProbe < PROBE_MS) { paintBar(state); delay(50); return; } lastProbe = now; /* --- 10. 探測主流程（順序即故障樹） --------------------- */ NetState obs; if (!probeTcp()) { // 連 1.1.1.1 都握不了手：分 WAN 斷（DHCP 仍活）或路由層死 obs = probeWan() ? S_DEGRADED : S_WAN_DOWN; if (!probeDns() && !probeWan()) obs = S_DNS_FAIL; } else { obs = (tcpMs > DEGRADE_MS) ? S_DEGRADED : S_UP; } feed(obs); drawOled(); }

🔧 組裝步驟

W5500 模組確認帶变压器（板上有兩顆小變壓器或標注 HR911105A 一類），裸 W5500 晶片板还要自己绕变压器，不是這個專案的玩具。
SPI 五線＋INT 依表焊接。W5500 的 SPI 模式由 SCS 上電狀態選擇——模組通常已預設 SPI，上電前不要把 CS 拉到地。
OLED、燈條、蜂鳴器、按鈕照表接；燈條 DIN 串 330Ω，蜂鳴器基極 10kΩ，兩個電阻直接焊在 DevKit 背面走線。
機殼先試疊：電路板四柱鎖緊、RJ45 穿孔對正、USB-C 母座不歪，再鎖 OLED 面板窗。
背夾夾上 H660 格柵（左右各一），機殼雙面膠貼夾子外側；網路線 0.3m 短帽走線沿機殼邊緣，不壓到數據機散熱孔。
燒機：USB-C 接電腦、選 ESP32C61 Dev Module 上傳；Serial 看 DHCP 拿到 192.168.1.x＝有線鏈路通。
試機：正常態綠燈＋OLED 顯示「正常 <100ms」；拔數據機电源线 10 秒再插回——紅燈閃、嗶三聲、TG 收推播、插回後綠燈、恢复推播附中斷時長。这一套跑完，你就知道 HiNet 下次敢不敢說「正常」。

📘 圖文版組裝說明書：每一步附示意圖、預估時間與難度標記，可直接列印 A4 帶到書桌 → 開啟 HTML 組裝說明書

🧪 驗證

測試	動作	合格線
斷線偵測延遲	拔數據機電源	≤12 秒紅燈＋嗶（FAIL_STREAK×PROBE_MS 上限）
恢復記錄	10 秒後插回	恢復推播的中斷時長與實際誤差 ≤10 秒
誤報率	連續掛 24 小時比對路由器日誌	零誤報（單次 2 秒内抖動不記事件）
推播路徑獨立性	拔 WAN 側訊號線（光纖），Wi-Fi 留活	推播仍送達（走 Wi-Fi 備援路徑）
延遲分級	手機開熱點搶带宽制造壅塞	TCP ms 超 350 轉黃燈、日誌記「延遲劣化」
CSV 完整性	長按按鈕，序列埠輸出	事件按時間排序、無缺帳

🆘 問題排除

症狀	最可能的原因	處方
DHCP 拿不到 IP（Serial 印點點）	網路線壞／W5500 沒切到 SPI 模式／RST 脈衝太短	換線測試；模組 CS 腳確認沒有外接下拉；RST 脈衝改 50ms；有些模組要補 10kΩ 上拉
Wi-Fi 聯機成功但推播不出現	TG 域名被路由器 DNS 污染／Wi-Fi 頻段與探測搶 radio（C61 是單空間流）	推播改走 Wi-Fi 的 2.4G 獨立 SSID；或在路由器把 TG 域名加白；先用瀏覽器驗證 Token/Chat_id 正確
時間戳都是「xxxmin」相對時間	SNTP 從未成功（NTP 埠被擋）	校時走 Wi-Fi 路徑多試幾次；或接受相對時間——CSV 匯入 Excel 用「首次事件=0 分鐘」仍然能畫甘特圖
燈條紅燈閃但網路明明正常	icanhazip 被牆擋／被擋；TCP 通但 HTTP 出口 80 不通	把 probeWan 端點換成 `http://ip.dnsexit.com` 或家附近自建服務；三探測端點最好不同家
半夜誤報「DNS 異常」	ISP 維護視窗真的斷，或 DNS 伺服器抽風；FAIL_STREAK 設 1	把 FAIL_STREAK 調到 2–3；推播加靜默時段（深夜只記檔不推播）
OLED 偶爾花屏	I2C 線長＋開關電源噪聲；4.7kΩ 上拉缺失	I2C 線減短、加 4.7kΩ SDA/SCL 上拉到 3V3；供電端加 100µF
整机反覆重啟	數據機 USB 埠供電不足（插了行動盤之類的共用埠）	改獨立 5V 電源；燈條亮度調降（8 燈全亮綠約 160mA）

📁 專案檔案結構

net-guardian/
├── firmware/
│   └── net_guardian.ino           # 上方完整韌體
├── stl/
│   ├── guardian-case.stl          # 機殼本體
│   ├── modem-clip.stl             # 數據機背夾 ×2
│   ├── button-cap.stl             # 按鈕帽
│   └── desk-stand.stl             # 桌立架（15°）
├── f3d/
│   └── net-guardian.f3d           # Fusion 360 原始檔
├── manual/
│   └── assembly.html              # 圖文組裝說明書
└── README.md                      # 說明文件

🎯 結語

這三台做完，我家的網路從「感覺怪怪的」變成了一份有時間戳的体检報告：C5 偵測筆量出死角、S3 顯微鏡查線路焊點、C61 守護者把 HiNet 的間歇性失憶全部記帳。上週我把 CSV 貼進客服對話框，三小時後後台回訪：「偵測到您處線路品質異常，已派員」。工程師跟 ISP 談判，靠的不是氣音，是日誌。這個系列從陽台風速塔走到斷網守護者，四篇剛好湊齊「家裡網路三部曲」——測得準、看得清、賴得掉。ESP32 家族便宜到可以一個問題買一顆晶片，剩下的只有一件事：你家的問題，值得幾顆 90 元的目擊者？

🛡️ ESP32-C61 斷網守護者 — 完整實作指南

📋 專案概述

🔬 為什麼選 ESP32-C61（選型說明）

🛒 硬體清單

🔌 接線圖（ESP32-C61 腳位）

🖨️ 3D 列印設計

💻 Arduino 程式碼

🔧 組裝步驟

🧪 驗證

🆘 問題排除

📁 專案檔案結構

🎯 結語