Модуль wi fi контроллера

Дружимся с ESP

Последние пару лет практически все прототипирование несложных IoT-устройств я делаю на NodeMCU, хотя зачастую она и великовата по размеру, и дороговата, и избыточна по функционалу. А все потому, что имела неудачный опыт с ESP-01, которая совершенно не поддавалась прошивке. Сейчас пришло время преодолеть этот барьер и освоить другие железки, от которых мне нужно следующее — Wi-Fi и пины для подключения периферии.

В этой статье разберем подключение к платформе Интернета вещей наиболее популярных плат с интерфейсом Wi-Fi. Их можно использовать, чтобы управлять своим устройством дистанционно или чтобы снимать показания с сенсоров через интернет.

Несколько представленных в статье модулей (ESP-01, ESP-07, ESP-12E, ESP-12F) и плат (Goouuu Mini-S1, WeMos D1 mini и NodeMCU V2) базируются на контроллере ESP8266, использование которого позволяет простым и дешевым способом добавить в своё устройство беспроводную связь через Wi-Fi.

Так выглядит модельный ряд модулей на базе чипа ESP8266.

Последняя плата из тех, о которых я расскажу (ESP32 WROOM DevKit v1), построена на контроллере семейства ESP32 — более продвинутой по своим возможностям версии ESP8266.

Все представленные модели можно программировать и загружать прошивки через Arduino IDE точно так же, как при работе с Arduino.

Настройка среды программирования Arduino IDE

По умолчанию среда IDE настроена только на AVR-платы. Для платформ, представленных ниже, необходимо добавить в менеджере плат дополнительную поддержку.

1) Открываем среду программирования Arduino IDE.

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json, https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

4) В пункте меню Tools (Инструменты) -> Board (Плата) выбираем Boards manager (Менеджер плат).

Находим в списке платформы на ESP8266 и нажимаем на кнопку Install (Установить).

6) Надпись INSTALLED сообщает, что дополнения успешно установлены.

7) Аналогичным образом устанавливаем дополнение для ESP32.

8) Теперь нам доступны к программированию платформы с модулем ESP8266 и ESP32.

9) Для подключения плат к платформе Интернета вещей используем библиотеку EspMQTTClient. Чтобы ее установить, в пункте меню Tools (Инструменты) выбираем Manage Libraries (Управлять библиотеками). Находим и устанавливаем библиотеку EspMQTTClient. Может появиться сообщение об установке дополнительных библиотек. Выбираем “Install all”.

Примечание — Также для работы с платами понадобится установить драйверы CH340 (WeMos и Goouuu) и CP2102 (для остальных). Их отсутствие повлияет на то, найдет ли Arduino IDE COM-порт, к которому подключена плата.

Код прошивки

Для прошивки всех используемых ниже модулей используем один и тот же код.

1. Установка Wi-Fi соединения
2. Подключение к объекту на платформе Rightech IoT Cloud по протоколу MQTT
3. Отправка рандомных значений по температуре («base/state/temperature») и влажности («base/state/humidity») каждые 5 секунд (PUB_DELAY)
4. Получение сообщений о переключении света («base/relay/led1»)

#include "Arduino.h" #include "EspMQTTClient.h" /* https://github.com/plapointe6/EspMQTTClient */ /* https://github.com/knolleary/pubsubclient */ #define PUB_DELAY (5 * 1000) /* 5 seconds */ EspMQTTClient client( "", "", "dev.rightech.io", "" ); void setup() < Serial.begin(9600); >void onConnectionEstablished() < client.subscribe("base/relay/led1", [] (const String &payload) < Serial.println(payload); >); > long last = 0; void publishTemperature() < long now = millis(); if (client.isConnected() && (now - last >PUB_DELAY)) < client.publish("base/state/temperature", String(random(20, 30))); client.publish("base/state/humidity", String(random(40, 90))); last = now; >> void loop()

Работоспособность кода будем проверять на платформе Rightech IoT Cloud, именно поэтому в качестве адреса MQTT-брокера указан dev.rightech.io. Идентификаторами клиентов служат идентификаторы объектов, созданных на платформе. Под каждую проверку я завела на платформе отдельный объект, именно поэтому во всех скринах кодов, которые будут далее представлены, отличается только строка .

Прим. — Можно подключаться и к одному и тому же объекту, тогда можно использовать один и тот же код для прошивки всех плат без изменений, однако следите, чтобы в таком случае платы не подключались к одному и тому же объекту одновременно, иначе случится коллизия.

Модули на базе ESP8266

Для работы с модулями на базе ESP8266 есть два варианта:

1. Работа с AT командами (в стандартной прошивке Wi-Fi модуль общается с управляющей платой через «AT-команды» по протоколу UART);
2. Wi-Fi модуль как самостоятельный контроллер (все представленные модули очень умные: внутри чипа прячется целый микроконтроллер, который можно программировать на языке C++ через Arduino IDE).

В статье будем рассматривать второй вариант — прошивка модулей в виде самостоятельного полноценного устройства. Здесь также есть два варианта прошивки с точки зрения железа:

Рассмотрим второй вариант — использовать адаптер на базе чипа CP2102 (например, такой https://www.chipdip.ru/product/cp2102-usb-uart-board-type-a?frommarket=https%3A%2F%2Fmarket.yandex.ru%2Fsearch%3Frs%3DeJwzSvKS4xKzLI&ymclid=16146772489486451735000001). Обязательно обратите внимание на то, чтобы адаптер позволял выдавать выходное напряжение 3.3 В, не больше!

1. ESP-01

ESP-01 — самый популярный модуль на ESP8266. PCB антенна обеспечивает дальность до 400 м на открытом пространстве.

Внешний вид

Питание

Родное напряжение модуля — 3,3 В. Его пины не толерантны к 5 В. Если вы подадите напряжение выше, чем 3,3 В на пин питания, коммуникации или ввода-вывода, модуль выйдет из строя.

Подключение периферии

2 порта ввода-вывода общего назначения

Распиновка

Подключение к IoT

Аппаратная часть

Источник

Модуль Wi-Fi ESP8266 (ESP-01): подключение, прошивка и распиновка

Модуль ESP-01 с чипом ESP8266 предназначен для связи устройства с беспроводными сетями по WiFi.

Видеообзор

Общие сведения

ESP-01 — плата-модуль WiFi на базе популярного чипсета ESP8266EX . На борту платы находится микросхема Flash-памяти объёмом 2 МБ, чип ESP8266EX, кварцевый резонатор, два индикаторных светодиода и миниатюрная антенна из дорожки на верхнем слое печатной платы в виде змейки. Flash-память необходима для хранения программного обеспечения. При каждом включении питания, ПО автоматически загружается в чип ESP8266EX.

По умолчанию модуль настроен на работу через «AT-команды». Управляющая плата посылает команды — Wi-Fi модуль выполняет соответствующую операцию.

Но внутри чипа ESP8266 прячется целый микроконтроллер, который является самодостаточным устройством. Прошивать модуль можно на разных языках программирования. Но обо всё по порядку.

Работа с AT командами

Подключение и настройка

В стандартной прошивке Wi-Fi модуль общается с управляющей платой через «AT-команды» по протоколу UART.

На всех платах Iskra и Arduino присутствует хотя бы один аппаратный UART — HardwareSerial. Если же по каким то причинам он занят другим устройством, можно воспользоваться программным UART — SoftwareSerial.

HardwareSerial

На управляющей плате Iskra JS и платах Arduino с микроконтроллером ATmega32U4 / ATSAMD21G18 данные по USB и общение через пины 0 и 1 осуществляется через два раздельных UART . Это даёт возможность подключить Wi-Fi модуль к аппаратному UART на пинах 0 и 1 .

Список поддерживаемых плат:

Для примера подключим модуль Wi-Fi к платформе Iskra Neo.

Прошейте управляющую платформу кодом ниже.

Код прошивки

// serial-порт к которому подключён Wi-Fi модуль #define WIFI_SERIAL Serial1 void setup() { // открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе // и передаём скорость 9600 бод Serial.begin(9600); while (!Serial) { // ждём, пока не откроется монитор последовательного порта // для того, чтобы отследить все события в программе } Serial.print("Serial init OK\r\n"); // открываем Serial-соединение с Wi-Fi модулем на скорости 115200 бод WIFI_SERIAL.begin(115200); } void loop() { // если приходят данные из Wi-Fi модуля - отправим их в порт компьютера if (WIFI_SERIAL.available()) { Serial.write(WIFI_SERIAL.read()); } // если приходят данные из компьютера - отправим их в Wi-Fi модуль if (Serial.available()) { WIFI_SERIAL.write(Serial.read()); } }

SoftwareSerial

Некоторые платы Arduino, например Uno, прошиваются через пины 0 и 1 . Это означает невозможность использовать одновременно прошивку/отладку по USB и общение с Wi-Fi модулем. Решение проблемы — программный UART . Подключите пины TX и RX ESP-модуля к другим контактам управляющей платы и используйте библиотеку SoftwareSerial.

Для примера подключим управляющие пины Wi-Fi модуля TX и RX — на 8 и 9 контакты управляющей платы. Прошейте управляющую платформу кодом ниже.

Код прошивки

// библиотека для работы программного Serial #include // создаём объект для работы с программным Serial // и передаём ему пины TX и RX SoftwareSerial mySerial(8, 9); // serial-порт к которому подключён Wi-Fi модуль #define WIFI_SERIAL mySerial void setup() { // открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе // и передаём скорость 9600 бод Serial.begin(9600); while (!Serial) { // ждём, пока не откроется монитор последовательного порта // для того, чтобы отследить все события в программе } Serial.print("Serial init OK\r\n"); // открываем Serial-соединение с Wi-Fi модулем на скорости 115200 бод WIFI_SERIAL.begin(115200); } void loop() { // если приходят данные из Wi-Fi модуля - отправим их в порт компьютера if (WIFI_SERIAL.available()) { Serial.write(WIFI_SERIAL.read()); } // если приходят данные из компьютера - отправим их в Wi-Fi модуль if (Serial.available()) { WIFI_SERIAL.write(Serial.read()); } }

HardwareSerial Mega

На платах форм-фактора Arduino Mega 2560 аппаратный UART, который отвечает за передачу данных через пины 1 и 0 , отвечает также за передачу по USB. Это означает невозможность использовать одновременно UART для коммуникации с Wi-Fi модулем и отладки по USB.

Но на платах такого форм-фактора есть ещё дополнительно три аппаратных UART:

Список поддерживаемых плат:

Подключите Wi-Fi модуль к объекту Serial1 на пины 18 и 19 на примере платы Mega 2560 Прошейте управляющую платформу кодом ниже.

Код прошивки

// serial-порт к которому подключён Wi-Fi модуль #define WIFI_SERIAL Serial1 void setup() { // открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе // и передаём скорость 9600 бод Serial.begin(9600); while (!Serial) { // ждём, пока не откроется монитор последовательного порта // для того, чтобы отследить все события в программе } Serial.print("Serial init OK\r\n"); // открываем Serial-соединение с Wi-Fi модулем на скорости 115200 бод WIFI_SERIAL.begin(115200); } void loop() { // если приходят данные из Wi-Fi модуля - отправим их в порт компьютера if (WIFI_SERIAL.available()) { Serial.write(WIFI_SERIAL.read()); } // если приходят данные из компьютера - отправим их в Wi-Fi модуль if (Serial.available()) { WIFI_SERIAL.write(Serial.read()); } }

Примеры работы

Рассмотрим несколько примеров по работе с «AT-командами»

Тестовая команда «AT»

Откройте монитор порта. Настройте скорость соединения — 9600 бод. Конец строки — NL & CR . Введите команду AT и нажмите «Отправить». Это — базовая команда для проверки работы Wi-Fi модуля. В ответ получим «OK»: Если ответа нет или появляются непонятные символы — проверьте правильность подключения и настройки скорости обмена данными.

Настройка режима работы

Wi-Fi модуль умеет работать в трёх режимах:

Источник