Esp руководство по эксплуатации

перейти к содержанию

Related Manuals for Rain Bird ESP

Здравствуйте, коллеги и энтузиасты!

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.

• ESP-01

• ESP-07

• ESP-12E

• ESP-12F

• Goouuu Mini-S1

• WeMos D1 mini

• NodeMCU V2

• ESP32 WROOM DevKit v1

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.

2) В пункте меню File (Файл) выбираем Preferences (Настройки). В окне Additional Boards Manager URLs вводим через запятую адреса http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json и https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json.

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

3) Нажимаем OK.

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.

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.

Основные функции:

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(
  "<wifi-ssid>",
  "<wifi-password>",

  "dev.rightech.io",
  "<ric-mqtt-client-id>"
);

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() {
  client.loop();
  publishTemperature();
}

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 <ric-mqtt-client-id>. 

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:

1. Через плату Arduino;

2. Через USB-Serial адаптер.

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

1) Собираем схему

2) Переводим в режим программирования (необходимо каждый раз выполнять перед прошивкой модуля)

2.1) Отключаем питание от модуля

2.2) Подключаем пин GPIO 0  к GND

2.3) Подключаем модуль к питанию

2.4) Железо готово, приступаем к программной части.

Программная часть

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) Generic ESP8266 Module.

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Для обычной работы модуля (не для режима прошивки) пин GPIO 0 должен быть свободен, поэтому отключаем его от GND.

6) Переподключаем питание ESP-01 (например, вытаскиваем и вставляем обратно адаптер).

7) Видим появление данных на платформе.

Средняя цена

~ 100 рублей

Где купить

Прим. — Здесь и далее даны ссылки на магазины, из которых я либо заказывала сама, либо мне их рекомендовали. Это не реклама, а просто желание помочь быстрее найти нужную железку. Вы можете заказывать в любых других понравившихся магазинах =)

В России

В Китае

2. ESP-07

Особенности этого модуля — керамическая антенна и разъем для внешней антенны, металлический экран.

Внешний вид

Питание

3 — 3,6 В

Подключение периферии

• 9 портов ввода-вывода общего назначения

• 1 аналоговый вход

Распиновка

Подключение к IoT

Аппаратная часть

Работа с этим модулем, к сожалению, прошла не слишком гладко. Ни один из возможных вариантов подключения не сработал, и я, уже отчаявшись, решила удалять его описание из статьи. Но тут мне дали новый модуль и сказали попробовать еще раз — о чудо, он заработал с первого раза! В чем было дело и как сломался первый модуль, который я мучила, — неизвестно, но скорее всего он был убит нещадной статикой. Мораль этого лирического отступления такова — если у вас что-то не заработало по инструкции, написанной ниже, не вините инструкцию — сначала прозвоните и проверьте все контакты, а потом попробуйте на другом модуле.

1) Собираем схему

На фото этого и следующего модуля уже можно заметить резисторы. После неведомой поломки уже решила перестраховаться и поставила килоомники, хотя и без них все должно работать.

2) Переводим в режим программирования (необходимо каждый раз выполнять перед прошивкой модуля)

2.1) Отключаем питание от модуля

2.2) Подключаем пин GPIO 0  к GND

2.3) Подключаем модуль к питанию

2.4) Железо готово, приступаем к программной части.

Программная часть

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) Generic ESP8266 Module.

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Для обычной работы модуля (не для режима прошивки) пин GPIO 0 должен быть свободен, поэтому отключаем его от GND.

6) Переподключаем питание ESP-07 (например, вытаскиваем и вставляем обратно адаптер).

7) Видим появление данных на платформе.

Средняя цена

~ 160 рублей

Где купить

В России

В Китае

3. ESP-12E

Внешний вид

Питание

3 — 3,6 В

Подключение периферии

• 17 портов ввода-вывода общего назначения

• 1 аналоговый вход

Распиновка

Подключение к IoT

Аппаратная и программная часть абсолютно такая же, как и в двух вариантах выше.

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) Generic ESP8266 Module.

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Для обычной работы модуля (не для режима прошивки) пин GPIO 0 должен быть свободен, поэтому отключаем его от GND.

6) Переподключаем питание ESP-12 (например, вытаскиваем и вставляем обратно адаптер).

7) Видим появление данных на платформе.

Средняя цена

~ 170 рублей

Где купить

В России

В Китае

4. ESP-12F на Wi-Fi Troyka-модуль

Внешний вид

Разберемся с этим модулем на примере его распайки на Wi-Fi Troyka-модуль производства Амперки. Хоть он и дороже, но взаимодействовать с ним гораздо приятнее. Уже есть ножки, распаянные со со стандартным шагом 2,54 мм, дополнительные защиты, регуляторы напряжения, которые помогают избежать неожиданного поведения и поломок при первых опытах. К слову, когда у меня в далекие времена не получалось подружиться с ESP-01, а время уже поджимало, я взяла этот модуль, и все дальше пошло гладко.

Питание

Рабочее напряжение ESP8266 — 3,3 вольта. Но на Troyka-модуле предусмотрен стабилизатор уровня напряжения, поэтому он работает и от 5 В.

Подключение периферии

5 портов ввода-вывода общего назначения

Максимальный ток с пина: 12 мА

Распиновка

Подключение к IoT

Аппаратная часть

Опять же подключаем через адаптер. На сайте Амперки есть прекрасная схемка. 

1) Собираем схему

2) Переводим в режим программирования (необходимо каждый раз выполнять перед прошивкой модуля)

2.1) Зажимаем кнопку PROG

2.2) Нажимаем и отпускаем кнопку RESET

2.3) Отпускаем кнопку PROG

Программная часть

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) Generic ESP8266 Module.

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Переподключаем питание (например, вытаскиваем и вставляем обратно адаптер).

6) Видим появление данных на платформе.

Текущая цена

~ 850 рублей

Где купить

В России

Платы на базе ESP8266

Если с модулями приходилось немного повозиться, то все представленные ниже платы можно сразу подключать к USB-порту компьютера.

1. Goouuu Mini-S1

Внешний вид

Питание

5 В (Крайне не рекомендуется запитывать через вывод 3V3. Входящее напряжение будет поступать на чип ESP8266 напрямую, минуя все защиты от перенапряжения и короткого замыкания.)

Подключение периферии

• 11 цифровых входов/выходов

• 1 аналоговый вход

Выходы питания 3.3 В и 5 В.

Распиновка

Подключение к IoT

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) Wemos D1 R1 (или Generic ESP8266 Module, так тоже работает).

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Видим появление данных на платформе.

Средняя цена

~ 300 рублей

Где купить

В России

В Китае

2. WeMos D1 mini

Внешний вид

Питание

5 В

Подключение периферии

• 11 цифровых входов-выходов

• 1 аналоговый вход

Выходы питания 3.3 В и 5 В.

Распиновка

Подключение к IoT

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) Wemos D1 R1 (или Generic ESP8266 Module).

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Видим появление данных на платформе.

Средняя цена

~ 220 рублей

Где купить

В России

В Китае

3. NodeMCU V2

Внешний вид

Питание

5 — 10 В

Подключение периферии

• 11 портов ввода-вывода общего назначения

• 1 аналоговый вход

Максимальный выходной ток пина 3V3: 600 мА

Распиновка

Подключение к IoT

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) NodeMCU 1.0 (или Generic ESP8266 Module).

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Видим появление данных на платформе.

Средняя цена

~ 240 рублей

Где купить

В России

В Китае

Плата на базе ESP32

ESP32 WROOM DevKit v1

Внешний вид

Питание

5 — 14 В

Подключение периферии

• Цифровые входы/выходы: 21 пин 1–5, 12–19, 21–23, 25–27, 32 и 33Контакты ввода-вывода общего назначения. Пины могут быть настроены на вход или на выход. Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 12 мА.

• Цифровые входы: 4 пина 34–36 и 39Контакты ввода общего назначения. Могут быть настроены только на вход.

• ШИМ: все пины ввода-выводаПозволяет выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала с разрядность 16 бит. Максимальное количество каналов 16.

• АЦП: 15 пинов 2, 4, 12–15, 25–27, 32–36 и 39Позволяет представить аналоговое напряжение в цифровом виде с разрядностью 12 бит.

• ЦАП: пины 25(DAC1) и 26(DAC2)Аналоговый выход цифро-аналогового преобразователя, который позволяет формировать 8-битные уровни напряжения.

Максимальный выходной ток пина 3V3: 1 А

Распиновка

Подключение к IoT

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) DOIT ESP32 DEVKIT V1.

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Видим появление данных на платформе.

Средняя цена

~ 520 рублей

Где купить

В России

В Китае 

---

Надеюсь, что данная инструкция станет полезной для всех, кто начнет работать с представленными модулями или их аналогами, поможет в выборе, а также сократит время на поиски алгоритмов подключения.

Ссылка на видеоинструкцию >>> https://youtu.be/7XzaUGr3-BA

С каким из описанных устройств вы уже работали?

Проголосовали 155 пользователей.

Воздержался 21 пользователь.

Интернет вещей (Internet of Things) и автоматизация дома (Home Automation) в настоящее время стали одними из ведущих трендов в развитии микроэлектроники. Для начинающих радиолюбителей особенно волнительным является процесс создания какого либо устройства, способного подключаться к мировой всемирной паутине интернета (World Wide Web). Доступ к таким устройствам можно получить из любой точки земного шара, в которой есть подключение к сети Интернет.

Некоторые могут подумать, что создание своими руками электронного устройства с подключением к сети Интернет является достаточно сложной задачей. Отчасти да. Но с появлением таким замечательных (и при этом сравнительно недорогих) модулей как ESP8266 от компании Espressif Systems эта задача значительно упростилась.

В данной статье мы рассмотрим основы работы с модулем ESP8266-01. Для программирования данного модуля вам понадобится программатор (адаптер) FTDI USB to TTL. Более подробно все эти процессы вы можете посмотреть на видео, представленном в конце статьи.

Большинство людей называют ESP8266 модулем Wi-Fi, но на самом деле это микроконтроллер. ESP8266 — это название микроконтроллера, разработанного компанией Espressif Systems, базирующейся в Шанхае. Данный микроконтроллер имеет возможность работы с технологией Wi-Fi, поэтому он широко используется в качестве модуля Wi-Fi.

Существует множество типов модулей ESP8266, доступных в диапазоне от ESP8266-01 до ESP8266-12. В данной статье мы будем использовать модуль ESP8266-01 в связи с тем, что он самый дешевый.

Однако все модули ESP имеют только один тип процессора ESP и отличаются только типом используемого интерфейсного модуля. Интерфейсный модуль микроконтроллера ESP8266-01 имеет только 2 вывода GPIO, а другие модули ESP могут иметь большее количество выводов.

Технические характеристики микроконтроллера ESP8266-01 приведены в следующей таблице.

Напряжение питания	3.3V
Потребление тока	10uA-170mA
Максимальный потребляемый ток во время программирования (прошивки) модуля	800mA
Флэш-память	16MB (512K normal)
Тип процессора	Tensilica L106 32 bit
Тактовая частота процессора	80-160MHz
ОЗУ (RAM)	32K+80K
Число контактов GPIO	17 (большинство из них могут выполнять несколько функций)
АЦП	1 (с разрешением 10 бит)
Максимальное число соединений TCP	5

Хочется отметить, что в составе даже такого дешевого модуля как ESP8266-01 имеется аналого-цифровой преобразователь (АЦП), что позволяет подключать к нему различные аналоговые устройства. Также особенностью модуля является его очень большой потребляемый ток во время его прошивки (программирования) — 0,8 А.

Основы технологии Wi-Fi

Протокол управления передачей (Transfer Control Protocol, TCP), интернет-протокол (Internet Protocol, IP), протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP), точка доступа (Access Point, AP), станция (Station, Sta), идентификатор набора служб (Service Set Identifier, SSID), интерфейс прикладного программирования (Application Programming Interface, API), веб-сервер (Webserver). Знакомы ли вам эти термины? Если да, то можете пропустить данный раздел статьи и переходить сразу к следующему ее разделу. Если же нет – то желательно все же кратко познакомиться с этими терминами в данном разделе статьи.

Протокол управления передачей (TCP)

Протокол транспортного управления стека протоколов TCP/IP. Фактически, это набор правил, на основе которых работает Интернет. Wi-Fi – это технология, описывающая 1-й и 2-й уровни эталонной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС), а чтобы выходить в сеть Интернет данная технология на более высоких уровнях ЭМ ВОС использует протокол IP (3-й уровень) и протоколы TCP или UDP на 4-м уровне. Вы можете настроить свой модуль ESP для работы по протоколу TCP/IP или протоколу UDP.

Протокол пользовательских дейтаграмм (UDP)

UDP также является еще одним типом интернет-протокола. Он обеспечивает более высокие скорости передачи данных чем TCP, но он менее точен (совершает больше ошибок при передаче). Причина в том, что протокол TCP использует подтверждение во время сеанса связи, а UDP – нет. TCP, в основном, используется в сетях, где требуется высокая надежность. UDP используется в местах, где скорость имеет более высокий приоритет, чем надежность. Например, UDP используется в видеоконференциях, потому что там, даже если некоторые пиксели не передаются (или передаются неправильно), то это не сильно повлияет на качество видео, но скорость соединения в видеоконференциях очень важна.

Большинство проектов и кодов ESP8266 работают по протоколам TCP/IP, протокол UDP используется значительно реже.

Точка доступа (AP) и станция (STA)

Как только вы начнете работать с модулем ESP, вы будете часто сталкиваться с этими двумя терминами. Допустим, вы и ваш друг хотели бы пользоваться Интернетом на своих смартфонах, но, поскольку у него нет активного подключения к Интернету, вы решаете включить свою точку доступа, и ваш друг подключается к ней и через нее получает доступ в сеть Интернет. Здесь ваш телефон, который обеспечивает подключение к Интернету, является точкой доступа (AP), а телефон вашего друга, который использует Интернет, называется станцией (STA).

Модуль ESP8266 может использоваться в трех режимах: режиме AP (точки доступа), режиме STA (станции) или как в режиме STA, так и в режиме AP (комбинированном).

Идентификатор набора служб/услуг (SSID)

Это достаточно простой термин. Наверняка все из вас пользовались Wi-Fi связью. Имя сети Wi-Fi называется ее SSID. Когда у нас есть несколько точек доступа для подключения станции, станция должна знать, к какой точке доступа она должна подключиться, поэтому каждой точке доступа (AP) присваивается идентификатор, который называется SSID.

Интерфейс прикладного программирования (API)

Проще говоря, API – это мессенджер, который принимает ваши запросы, обрабатывает их и возвращает вашей системе желаемый результат. Большинство действий, которые мы выполняем в сети Интернет, использует API, например, когда вы бронируете рейс, совершаете онлайн-покупку и т.д. Каждый веб-сайт связывает вас с API, где для вас выполняется определенная часть работы, такая как регистрация, оплата и т. д.

Микроконтроллер ESP8266 использует API для общения с миром Интернета. Например, если он хочет узнать время, погоду или что-то еще, то он должен запросить это в форме API на соответствующем веб-сайте. Этот веб-сайт получит запрос и вернет желаемый результат нашему модулю ESP.

Веб-сервер

Веб-сервер – это то, что отвечает за отображение содержимого веб-сайта. Все содержимое этого конкретного веб-сайта будет загружено на его веб-сервер. Существуют выделенные компьютеры, работа которых заключается только в том, чтобы выполнять функции веб-сервера. Мы также можем запрограммировать наш ESP8266 для работы в качестве веб-сервера и подключиться к нему из любой точки мира.

Способы программирования ESP8266

Существует два основных способа работы с модулем ESP8266. Первый – это использование AT команд. Второй – использование Arduino IDE. Давайте более подробно разберем эти способы.

Все модули ESP8266 поставляются с завода с заранее загруженной в них прошивкой (default firmware). Фактически, прошивка модуля – это набор SDK+API. Эта прошивка (встроенная программа) и позволяет производить программирование модуля ESP8266 с помощью AT команд.

Второй способ непосредственного программирования модуля ESP8266 – это использование интегрированной среды Arduino IDE (сама плата Arduino при этом не нужна) со всеми ее библиотеками.

Любой проект на ESP8266 можно реализовать с помощью любого из этих двух методов. Но если вы будете использовать Arduino IDE для программирования модуля ESP8266 вы, скорее всего, уже не сможете использовать AT команды потому что исходный SDK (software development kit, набор инструментальных средств разработки программного обеспечения) модуля может быть поврежден. В этом случае вы должны будете во время прошивки модуля ESP использовать настройки по умолчанию.

Аппаратное обеспечение для программирования модуля ESP8266

Модуль ESP8266 имеет 8 контактов. Его внешний вид и распиновка показаны на следующих рисунках.

Назначение контактов модуля ESP8266:

• 1 – земля, 8 – питание. По документации напряжение подается до 3,6 В – это важно учесть при работе с Ардуино, на которую обычно подают 5 В.
• 6 – RST, нужна для перезагрузки микроконтроллера при подаче на него низкого логического уровня.
• 4 – CP_PD, также используется для перевода устройства в энергосберегающий режим.
• 7 и 0 – RXD0 и TXD0, это аппаратный UART (последовательный порт), необходимый для перепрошивки модуля.
• 2 – TXD0, к этому контакту подключается светодиод, который загорается при низком логическом уровне на GPIO1 и при передаче данных по UART.
• 5 – GPIO0, порт ввода и вывода, также позволяет перевести устройство в режим программирования (при подключении порта к низкому логическому уровню и подачи напряжения).
• 3 – GPIO2, порт ввода и вывода.

К сожалению, модуль ESP8266 не является «дружественным» к макетной плате (breadboard friendly) и поэтому его нельзя на ней непосредственно закрепить. Также, в отличие от платы Arduino у него нет собственного драйвера для преобразования интерфейса USB в интерфейс последовательного порта (USB to Serial driver), следовательно, нам необходимо будет использовать FTDI USB to TTL Serial Adapter Module (модуль адаптера FTDI для преобразования USB в логику TTL) чтобы взаимодействовать с данным модулем. Прежде чем собирать схему нашего проекта убедитесь в том, что используемая вами плата FTDI может работать при напряжении 3.3V.

Итак, как мы знаем, наш модуль ESP8266 мы должны запитывать от напряжения 3.3V. Но поскольку во время загрузки программного обеспечения (прошивки) модуль может потреблять ток до 0.8A, то он может работать некорректно если мы запитаем его от платы адаптера FTDI, поэтому мы соберем отдельную цепь для его питания на основе регулятора напряжения LM317.

Необходимые компоненты

1. Модуль ESP8266-01 (купить на AliExpress).
2. Перфорированная плата.
3. Плата адаптера FTDI (FTDI breakout Board) (купить на AliExpress).
4. Регулятор напряжения LM317 (купить на AliExpress).
5. Конденсатор 0,1 мкФ (купить на AliExpress).
6. Конденсатор 10 мкФ (купить на AliExpress)
7. Разъем типа Barrel Jack.
8. Кнопка.
9. Переключатель.
10. Соединительные колодки «мама», «папа».
11. Соединительные провода.
12. Адаптер 12V для питания платы.

Схема проекта

Схема для программирования модуля ESP8266 представлена на следующем рисунке.

Некоторые из вас, возможно, пытались запитывать ваш модуль ESP напрямую с вашей платы FTDI и заставить его работать (в частности, сейчас достаточно часто используется программирование модулей ESP с помощью использования платы Arduino в качестве платы FTDI как, например, продемонстрировано в данной статье), но ниже приведены причины для создания собственной схемы питания модуля ESP:

1. Только некоторые из плат FTDI могут обеспечить достаточный ток для модуля ESP. При этом некоторые модули ESP могут потреблять больший ток, чем другие аналогичные модули, во время загрузки в них программы. Следовательно, всегда безопаснее иметь свой собственный источник (схему) питания для модуля ESP. Эту схему проще собрать на точечной плате, нежели на макетной плате.
2. Перед загрузкой кода программы всегда необходимо сбрасывать модуль ESP. Создание собственной схемы питания модуля позволяет легко интегрировать в нее кнопку для осуществления сброса модуля.
3. Вывод GPIO0 модуля ESP должен быть заземлен при программировании с помощью Arduino IDE и должен быть оставлен свободным (не подключенным) при использовании AT команд – это легко реализовать в нашей собственной схеме. Мы использовали переключатель для переключения между режимом AT команд и режимом программирования с помощью Arduino IDE.
4. Программирование модуля ESP осуществляется с использованием последовательной связи – при использовании макетной платы некоторые ненадежно закрепленные контакты могут привести к ошибке в процессе последовательной передачи данных, тогда вам придется повторять процесс программирования модуля сначала.

Мы использовали в нашем проекте точечную плату для сборки отдельной схемы для питания и программирования модуля ESP, однако вы при желании можете использовать и макетную плату, но при этом следите за хорошим закреплением на ней соединительных проводов.

Создание платы для программирования ESP8266

Итак, мы занимаемся созданием платы для программирования модуля ESP8266, которая имеет свою собственную схему питания ESP8266.

Как уже отмечалось, наш модуль потребляет ток примерно 800mA во время его программирования. Наш собственный блок для питания модуля мы собрали на основе микросхемы регулятора напряжения LM317, которая выдерживает ток до 1.2A. Входное напряжение на микросхему LM317 в нашем проекте подается 12V, его можно обеспечить с помощью простого адаптера 12V 2A. На выходе микросхемы LM317 мы получаем стабилизированное напряжение 3.3V с помощью резисторов сопротивлением 220 и 360 Ом.

Формула для расчета выходного напряжения микросхемы LM317 выглядит следующим образом:

Vout = 1.25*(1+ (R2/R1))

В нашем случае, R1= 220 Ом, R2= 360 Ом.

Схема подключения модуля ESP8266 к остальным элементам схемы нашего проекта представлена в следующей таблице.

Номер контакта	Название контакта ESP8266	Куда подключен
1	Ground	земля платы FTDI
2	GPIO2	оставлен не подключенным
3	GPIO0	переключение между режимами программирования
4	Rx	Tx платы FTDI
5	Tx	Rx платы FTDI
6	CH_PH	3.3V от LM317
7	Reset	к кнопке сброса
8	Vcc	3.3V от LM317

Для быстрого переключения между режимами AT команд и программирования с помощью Arduino IDE мы использовали в схеме переключатель (jumper), который на подает на GPIO 0 модуля землю (ground) во время использования Arduino IDE и оставляет его «свободно висящим в воздухе» во время использования AT команд.

Кнопка в схеме используется для сброса модуля ESP – во время ее нажатия происходит замыкание контакта сброса модуля (RST pin) на землю. Каждый раз перед программированием модуля ESP мы должны сбрасывать его.

После сборки схемы проекта на перфорированной плате у нас получилась следующая конструкция проекта.

Вместо перфорированной платы вы можете использовать макетную плату.

После сборки схемы подайте на нее питание без подключения модуля ESP и платы FTDI и проверьте точно ли мы вы получаете напряжение 3.3V на выходе микросхемы LM317. Проверьте то, что ваша плата FTDI может работать от 3.3V, и после этого подключайте плату FTDI и модуль ESP в схему.

Когда на модуль ESP будет подано питание, на нем должен загореться светодиод красного цвета.

После этого подключите вашу плату FTDI к компьютеру используя кабель mini-USB to USB, откройте диспетчер устройств на компьютере и в нем вы должны обнаружить к какому COM порту компьютера подключилась ваша плата FTDI, как показано на следующем рисунке.

После этого можно приступать к программированию вашего модуля ESP8266. Можно начать с AT команд, а потом перейти к его программированию с помощью Arduino IDE.

Видео, демонстрирующее работу проекта

Источник статьи

Загрузка…

4 607 просмотров