Модуль WiFi ESP-01S ESP-01 чип ESP8266
В современном быстроразвивающемся мире мы все давно привыкли к тому, что нас практически везде окружают сети беспроводной связи, предлагающие нам возможность осуществления передачи и приёма различного рода данных повсюду, где к таким сетям есть доступ. Среди существующего множества стандартов связи, подавляющему большинству очень хорошо известна технология WiFi, ставшая повседневной обыденностью. Доступ к WiFi есть почти в каждой квартире, сеть активно развивается в общественном транспорте, часто встречается в сферах отдыха, развлечения и досуга. И конечно же, WiFi присутствует в любом современном персональном компьютере, в мобильном телефоне и планшете. Подхватив тенденцию развития беспроводных сетей, разработчики разнообразной электронной техники всё больше внедряют в свои продукты средства удалённого обмена данными, и учат их общаться между собой в сетях нового поколения «Интернет Вещей» (англ. Internet of Things, IoT).
Модули на чипе ESP8266 завоевали заслуженную популярность среди разработчиков собственных электронных проектов благодаря расположению в низкоценовой категории и наличием полноценного базового функционала беспроводной передачи данных по технологии WiFi. ESP-01/S самодостаточен, лёгок в настройке и не нуждается в дополнительной обвязке. Пользователю достаточно выбрать требуемую под поставленную задачу конфигурацию модуля.
Наличие встроенной памяти позволяет ESP8266-01/S работать практически автономно и не зависеть от дополнительных внешних микроконтроллеров. Конструктивное исполнение модулей с ESP-8266EX представляют собой прямую связку из микроконтроллера и микросхемы флеш-памяти для записи и хранения прошивки.
- Контроллер: ESP8266EX Serial WiFi, однокристальная система на основе Tensilica L106 с ультра-низким энергопотреблением, разрядность 32-бит
- Рабочее напряжение: 3.3 В
- Поддерживаемое напряжение: 3.0 — 3.6 В
- Рабочий ток: 71-80 мА
- Максимальный ток: 300 мА
- Ток неглубокого сна: 2 мА
- Ток глубокого сна: 0.02 мА
- Флеш-память:
- ESP-01: 4МБит (512кБайт) / 8МБит (1 МБайт)
- ESP-01S: 8МБит (1 МБайт)
- ESP-01: питание, линия TX (GPIO1)
- ESP-01S: GPIO2
- ESP-01: синий, чёрный
- ESP-01S: чёрный
ESP8266EX функциональная блок-схема
Ключевыми отличиями в схемах модулей ESP-01 и ESP-01S значатся светодиодные индикаторы рабочих состояний — пара по питанию 3.3В и линии TX-связи (GPIO1) у ESP-01, единственный для вывода GPIO2 у ESP-01S. В обвязке последнего добавлено несколько компонентов фильтрования внутрисхемного питания, фундаментально не влияющих на общую производительность и функциональность. В остальном модули ESP-01 и ESP-01S полностью повторяют друг друга.
Диаграмма выводов ESP-01/S (распиновка)
Модуль ESP-01/S обладает цифровыми выводами (контакты 2-4, 8) общего назначения, работающими с логикой напряжений «1» и «0». Под единицей подразумевается входящее/исходящее напряжение +0.75*Vin-3.6 вольта, называемое высоким сигналом. Под нулём — входящее/исходящее напряжение -0.3-0.25*Vin вольт, называемое низким сигналом. Различные выводы модулей ESP могут иметь встроенные подтягивающие или стягивающие резисторы. Рекомендуемый ток отдельного вывода составляет 6 миллиампер, предельный ток — 12 миллиампер.
Примечание! Превышение значений максимального тока более 12 миллиампер на вывод и напряжения питания более 3.6 вольта может привести к повреждению микроконтроллера.
- EXT_RSTB (RST, RESET) — контакт перезапуска модуля, активен при низкоуровневом сигнале
- CHIP_EN (CH_PD, CH_PU) — контакт включения модуля в рабочий режим. Активен при высокоуровневом сигнале
- GPIO0, GPIO1, GPIO2, GPIO3 — контакт общего назначения, ввод/вывод данных
- VCC — контакт питания модуля, напряжение 3.0-3.6 В
- GND — общий, заземление
- Асинхронный последовательный интерфейс UART из 2х линий, устанавливает связь с другими устройствами по шине UART:
- UART0_RX — контакт GPIO3
- UART0_TX — контакт GPIO1
- UART1_TX — контакт GPIO2, может использоваться для вывода отладочной информации
Энергосбережение
За исключением стандартных режимов полного функционирования и выключенного состояния, модуль ESP-01/S поддерживает энергосберегающие режимы, предназначенные для каждого определённого случая.
- Modem-sleep — настраивается для приложений, использующих функции ШИМ или I2S, заставляющие процессор работать. В случаях, когда WiFi-связь установлена и передача данных не требуется, схема Wi-Fi модема может быть отключена для экономии энергии. Например, в режиме DTIM3, когда ESP8266 «спит» 300 миллисекунд и просыпается на 3 миллисекунды для приёма от точки доступа пакетов беспроводных Маяков (Beacon), общее потребление тока составляет около 20мА.
- Light-sleep — используется в задачах, в которых поддерживается соединение Wi-Fi и передача данных не требуется, при этом процессор может быть приостановлен. Например, режим коммутатора Wi-Fi. Общее среднее потребление тока составляет около 2 мА.
- Deep-sleep — глубокий сон оптимален для приложений, которые не требуют подключения Wi-Fi и передают данные c большими задержками по времени. К таким задачам относятся датчики температуры, выполняющие измерения каждые 100 секунд. Например, когда ESP8266EX «спит» 300 секунд и просыпается для соединения с точкой доступа (около 0.3-1 секунды), общее среднее потребление тока намного меньше 1 мА.
Режимы запуска модулей серии ESP
Режим CHIP_EN EXT_RSTB(RST) GPIO15 GPIO0 GPIO2 Загрузка через UART шину высокий высокий низкий низкий высокий Запуск из флеш памяти высокий высокий низкий высокий высокий Контакт GPIO15 микросхемы ESP8266 на модуле ESP-01/S не имеет физического вывода. Значения «Высокий» и «Низкий» указывают на уровень входного сигнала у соответствующего контакта.
Добавление платформы ESP8266 в среду разработки ARDUINO IDE
Запустите редактор Ардуино, перейдите в пункт «Настройки» из меню «Файл». В строке «Дополнительные ссылки для менеджера плат» введите адрес:
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.jsonЗакройте окно и перейдите в «Менеджер плат», двигаясь по меню «Инструменты».
Для быстрого нахождения нужного дополнения, в строке поиска укажите esp8266. Нажмите «Установить» и дождитесь надписи Installed, означающей завершение процесса.
Все платформы, входящие в состав пакета установки, стали доступны для программирования.
Управление ESP8266 с помощью АТ команд
Для модулей на базе ESP8266 существует огромный список АТ команд, позволяющий выполнять программные настройки модуля, сканировать доступные сети WiFi и подключаться к любой из них. Набор АТ инструкций содержит разделы с базовыми командами, а также для конфигурирования WiFi режимов и сетевых настроек TCP/IP. Управление АТ командами в ARDUINO IDE осуществляется в окне «Монитор (последовательного) порта» меню «Инструменты». Для корректного общения с модулем ESP8266 необходимо выполнить настройки окна терминала: скорость — 115200 бод, конец строки — NL & CR.
В случае, если отображаемая в окне информация нечитаема, попробуйте поменять скорость на меньшее или большее значение.
Пример выполнения простых команд: AT (проверка модуля на работоспобность) и AT+GMR (проверка версии прошивки)
Установим наш модуль в режим Клиент (доступны: Клиент, Точка доступа, Клиент+Точка доступа) и выполним сканирование доступных сетей
Команда AT+CWMODE_CUR с параметром ? (либо =?) отображает текущий режим WiFi. По умолчанию, фабрично установленное ПО модуля ESP8266 ESP-01/S настроено на Точку доступа (2). Чтобы выполнить сканирование окружающих беспроводных сетей WiFi, необходимо переключиться в режим Клиент (1). Задаём режим повтором команды AT+CWMODE_CUR с окончанием =1. Список сетей, с установленными для них параметрами защиты, названием и др., формируется командой AT+CWLAP.
Справочники по АТ командам ESP8266
В разделе расположены справочные документы, содержащие полный перечень АТ инструкций ESP8266 с подробным описанием каждой из них. Все команды разделены на три раздела — основные АТ команды, WiFi AT команды, TCP/IP AT команды:
Техническая информация
Полезные ссылки
Обзор модуля ESP-01 на чипе ESP8266
Китайская компания Espressif в 2014 году, начала продавать Wi-Fi модули, на чипах ESP8266. который сразу завоевал большую популярность у радиолюбителей из-за своей дешевизны и большими возможностями. На сегодняшний день существует большое количество различных модулей основанных на чипе ESP8266, в этой статье расскажу о ESP-01.
Технические параметры
► Напряжение питания: 3 В ~ 3.6 В
► Максимальный рабочий ток: 220 мА
► Поддержка беспроводного стандарта: 802.11 b / g / n
► Рабочая частота: 2.4 ГГц
► Режимы: P2P (клиент), soft-AP (точка доступа)
► Количество GPIO: 2.
► Flash память: 1024 кб.
► Выходная мощность в режиме 802.11b: +19.5dBm
► Поддержка беспроводного стандарта: 802.11 b / g / n
► Габариты: 24.8мм х 14.3мм х 8ммОбщие сведения о ESP-01
По сути, чип ESP8266 представляет собой миниатюрный микроконтроллер с Wi-Fi передатчиком, который может функционировать в условиях полной автономии, без дополнительной платы Arduino. С помощью модуля ESP-01 можно передавать данные о температуре, влажности, включать реле и так далее. Для удобства использования чипа ESP8266, производитель изготовил серию модулей от ESP-01 по ESP-14. Первый в этой серии, это модуль ESP-01 (существует еще ESP-01S, о нем чуть позже), являющийся одним из известным, из-за свой цены и небольшими размерами, всего 14,3 мм на 24,8 мм. Но в нем, есть два недостатка, это ограниченное количество программированных выводов GPIO и их неудобное расположение (неудобно макетировать).
Модуль ESP-01 представляет собой небольшую плату, черного цвета, на которой расположены два основных чипа, это микроконтроллером ESP8266 и flash память на 1 Мб. Рядом расположен кварцитовый резонатор и напечатанная антенна. На плате установлены два светодиода, красный и голубой. Красный светодиод, светится когда на модуле есть питание, а синий мигает при выполнении команд (в NSP-01S удален красный светодиод, из-за постоянного потребления электроэнергии). Для подключения модуля ESP-01, предусмотрено восемь выводов (два ряда по четыре вывода, шагом 2.54 мм), два из готовых являются цифровым входами-выходом, поддерживающие широтно импульсную модуляцию. Хотя модуль имеет по умолчанию два вывода GPIO, можно использовать другие доступные контакты, если у вас есть необходимый инструмент для пайки.
Назначение выводов
► GND: «-» питание модуля
► GPIO2: (Digital I / O программируемый)
► GPIO0: (Digital I / O программируемый, также используется для режимов загрузки)
► RX: UART прием
► TX: UART передача
► CH_PD: (включение / отключение питания, должны быть выведены на 3.3 В непосредственно или через резистор)
► RST: сброс, необходимо потянуть к 3.3В
► VCC: «3.3В» питание модуляПодключение модуля
Для работы модуля ESP-01, необходим источник питания постоянного тока, который должен выдавать 3.3 В и током не менее 250 мА. К сожалению, штатный стабилизатор установленный на Arduino не способен выдать необходимой ток для работы ESP-01 (если решите все равно подключить ESP-01, ждите нестабильную работу и постоянную перезагрузку). Кроме того, логические сигнал, данного модуля, рассчитан на 3.3 В, то есть на вывод RX необходимо подавать напряжение 3.3В, а с вывода TX будет напряжение равное 3.3 В (так же и для других выводов). Если необходимо подключить модуль к Arduino или другим контроллерам, которые выдают на логический вывод 5 В, необходимо использовать резисторы или модуль логических уровней, если подключать напрямую, модуль выйдет из строя.Внимание! ESP-01 очень капризные к питанию, необходимо использовать внешний стабилизатор напряжения на 3.3В, в качестве первого примера буду использовать адаптер USB
С таблице выше, видно, что модуль ESP-01 может работать в нескольких режимах сна, с минимальным потреблением тока, вызываются они программном путем, кроме последнего «Power Off», чтобы задействовать данный режим, необходимо установить перемычку, между GPIO16 и RST, позже приведу пример.
Установка ESP8266 в IDE Arduino
► Скачиваем с сайта arduino.cc программу IDE Arduino
► Далее, необходимо установить ESP плату в IDE Arduino, для этого запускаем программу IDE Arduino, открываем: Файл -> Настройка.
► В новом открытом окне, в поле «Дополнительные ссылки для Менеджера плат:» добавляем ссылку:
