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

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

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

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

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:

Переведём чип в смешанный режим командой:

После установки модуль должен ответить «OK»:

В отличии от аппаратного UART (HardwareSerial), за работу программного UART (SoftwareSerial) отвечает микроконтроллер, который назначает другие пины в режим работы RX и TX , соответственно и данные которые приходят от Wi-Fi модуля обрабатывает сам микроконтроллер во время программы. По умолчанию скорость общения Troyka Wi-Fi равна 115200 , что значительно выше чем позволяет библиотека SoftwareSerial. В итоге часть информации которая приходит с Wi-Fi модуля будет утеряна. Если вы используете плату с HardwareSerial подключением модуля можете пропустить пункт настройки скорости и сразу перейти к дальнейшей работе с модулем.

AT установка скорости общения

Для корректной работы с большими объемами необходимо понизить скорость соединения модуля и микроконтроллера. Для этого используйте «AT-команду»:

После проделанной операции, измените скорость программного UART в скетче программы и прошейте плату.

По итогу программный UART успеет обработать каждый пришедший байт с Wi-Fi модуля.

AT сканирование WI-FI сетей

Откройте Serial-порт и отправьте на модуль «AT-команду» для сканирования всех доступных Wi-Fi сетей:

При наличии доступных WI-FI сетей в ответ получим сообщение:

Для продолжение работы используйте перечень «AT-команд»

Wi-Fi модуль как самостоятельный контроллер

ESP-01 (ESP8266) — очень умный модуль. Внутри чипа прячется целый микроконтроллер, который можно программировать на языке C++ через Arduino IDE и JavaScript через Espruino Web IDE .

Настройка железа

Ввиду отсутствия у платформы ESP-01 собственного USB-порта, понижающего преобразователя и отсутствия толерантности к 5 вольтам, подключите её к компьютеру, используя один из перечисленных способов:

Схема через Arduino Uno

Для сборки программатора понадобится:

Соберите схему, представленную ниже.

Необходимо каждый раз выполнять перед прошивкой модуля.

Схема через USB-Serial адаптер

Для сборки программатора понадобится:

Соберите схему, представленную ниже.

Необходимо каждый раз выполнять перед прошивкой модуля.

Программирование на C++

В в пункте меню Инструменты Плата выбирайте Generic ESP8266 Module .

После выполненных действий модуль ESP-01 готов к программированию через Arduino IDE.

Подробности о функциях и методах работы ESP-01 (ESP8266) на языке C++ читайте на ESP8266 Arduino Core’s.

Программирование на JavaScript

После выполненных действий модуль ESP-01 готов к программированию через Espruino Web IDE.

Подробнее о функциях и методах работы ESP8266 на языке JavaScript читайте на Espruino.

Восстановление стандартной АТ-прошивки

После программирования платформы в режиме самостоятельного контроллера может понадобиться восстановить на модуле стандартную AT-прошивку. Для этого необходимо воспользоваться утилитой Flash Download Tool.

Элементы платы

Чип ESP8266EX

Чип ESP8266 — выполнен по технологии SoC (англ. System-on-a-Chip — система на кристалле). В основе кристалла входит процессор семейства Xtensa — 32-х битный Tensilica L106 с частой 80 МГц с ультранизким энергопотреблением, радиочастотный трансивер с физическим уровнем WiFi IEEE 802.11 b/g/ и блоки памяти SRAM. Мощности процессорного ядра хватает для работы сложных пользовательских приложений и цифровой сигнальной обработки.

Программное приложение пользователя должно храниться на внешней микросхеме Flash-памяти и загружаться в ESP8266EX через один из доступных интерфейсов (SPI, UART, SDIO и др.) каждый раз в момент включения питания системы.

Чип ESP8266 не содержит в себе Flash-память и многих других компонентов для пользовательского старта. Микросхема является основой на базе которой выпускаются модули с необходимой периферией, например ESP-01.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
LED Индикаторный светодиод подключённый к цифровому пину 1
POWER Индикатор питание на модуле

Распиновка

Пины питания

Пины ввода/вывода

В отличии от большинства плат Arduino, родным напряжением платформы ESP-01 является 3,3 В, а не 5 В. Выходы для логической единицы выдают 3,3 В, а в режиме входа ожидают принимать не более 3,3 В. Большее напряжение может повредить модуль!

Будьте внимательны при подключении периферии: убедитесь, что она может корректно функционировать в этом диапазоне напряжений.

Источник



Как подключить WiFi-модуль к Arduino

С помощью ESP8266 Arduino WiFi модуля можно создать полноценную сеть Wi-Fi. Микроконтроллер Arduino Uno через последовательный интерфейс, или UART, позволяет подключиться к интернету через модуль. Этот же модуль может выполнять роль обслуживающего адаптера Wi-Fi для беспроводного доступа в Сеть.

Arduino Uno

Описание модуля с его особенностями

Ардуино WiFi модуль обладает развитым интерфейсом:

  • 14 входами/выходами, 6 из которых могут работать на выход в режиме ШИМ;
  • 6 входами аналогового сигнала;
  • USB;
  • разъемом питания;
  • коннекторами для ICSP;
  • кнопкой сброса установок.

Микросхема ESP8266

Для создания беспроводной сети в пределах помещения наиболее часто используется чип ESP8266. С его помощью организуется связь по Wi-Fi, осуществляются сбор информации, дистанционное управление и выход в интернет. Платы Arduino Uno, WeMos, NodeMcu используют ESP8266. Множество самодельных проектов основано на этом чипе с использованием среды Arduino IDE.

Микросхема ESP8266

Зачем нужен выход в сеть

Выход в сеть через Вай-Фай позволяет прошивать платы Arduino, расположенные в труднодоступных местах, ускоряя и облегчая их обслуживание. Такой способ обновления программ получил название Firmware Over The Air — «микропрограммы по воздуху».

ESP8266 применяется также:

  • в метках ID;
  • в детских игрушках;
  • в системах автоматизации;
  • в сетях Mesh;
  • в разных мобильных устройствах;
  • в системе дистанционного управления приборами «умного» дома: розетках, выключателях, терморегуляторах, сигнализации.

Схема подключения

Перед началом работ необходимо проверить контакты RX-TX — они должны соединяться перекрестием. Уровень сигналов ESP8266 — 3,3В, а Arduino — 5 В, поэтому для питания модуля используйте резистивный делитель 1:2, резисторы на 1 кОм и 2 кОм.

Схема подключения

Для подключения модуля Arduino с модулем Wi-Fi требуется выполнение следующих шагов:

  1. Подать питание к плате Arduino и дождаться скорого появления новой сети с именем «Ардуино-Uno-WiFi-xxxxxx», где xxxxxx — идентификатор платы.
  2. Подключиться к данной сети через браузер по адресу 192.168.240.1. Появится web-интерфейс настройки платы.
  3. В пункте Network SSID нажать кнопку CHANGE для получения доступа к сетевым настройкам платы.
  4. Подключиться к сети Wi-Fi.
  5. Записать (запомнить) присвоенный IP-адрес. Зайти на Arduino Uno WiFi с любого устройства, подключенного к сети.
  6. Переключить десктоп с сети Wi-Fi Arduino на домашнюю сеть Вай-Фай.
  7. Через браузер зайти по сохраненному IP-адресу. Открыть web-интерфейс настройки платы.
  8. Зайти в сетевые настройки, нажав на кнопку CHANGE.
  9. Кнопкой SWITCH TO STA MODE изменить режим сети из AP+STA в STA.
  10. В столбце WiFi Mode появится режим STA.

Проделав этот путь, можно переходить к работе с платой Arduino UNO Wi-Fi, в том числе к ее «прошивке».

Распиновка платы

Контакты под номерами от 0 до 13 требуют соединения только с цифровым сигналом, то есть они понимают только два состояния: высокий и низкий уровни сигнала. Также они работают с сигналами ШИМ и на вход, и на выход.

Цифровые пины платы Uno

Пин на плате Адрес в скетче Специальное использование ШИМ
пин 0 RX
пин 1 1 TX
пин 2 2 Вход прерываний
пин 3 3 Вход прерываний ШИМ
пин 4 4
пин 5 5 ШИМ
пин 6 6 ШИМ
пин 7 7
пин 8 8
пин 9 9 ШИМ
пин 10 10 SPI (SS) ШИМ
пин 11 11 SPI (MOSI) ШИМ
пин 12 12 SPI (MISO)
пин 13 13 SPI (SCK)

Аналоговые пины Arduino Uno

Аналоговые контакты Arduino Uno служат для подключения устройств с непрерывным сигналом. Они являются входами АЦП. В «Ардуино Уно» он имеет 10 разрядов.

Контакт Адрес в скетче Особое значение
Аналоговый A0 A0 или 14
Аналоговый A1 A1 или 15
Аналоговый A2 A2 или 16
Аналоговый A3 A3 или 17
Аналоговый A4 A4 или 18 I2C (SCA)
Аналоговый A5 A5 или 19 I2C (SCL)

На плате имеются дополнительные контакты:

  1. AREF — источник опорного напряжения для АЦП, управляемый функцией analogReference().
  2. RESET, низкий сигнал на котором перезагружает устройство.

Программирование модуля

Производятся различные модификации ESP 8266. Чтобы изменить скорость передачи данных в прилагаемом коде (скачать его можно по ссылке ниже), в 16-й строке укажите требуемое значение. Обработка этого параметра, как и других, производится в функции loop(). Для интерпретации сообщений вызываются функции find(). Для передачи команды контроллеру Arduino UNO нужно добавить свой параметр в функции. Для связи с ESP8266 можно написать полностью свою функцию в Ардуино IDE.

При соответствующей подготовке можно писать собственные функции для отправки в ESP запросов TCP. Это позволит создавать свои клиентские части веб-приложений, веб-служб, мобильных приложений с возможностью удаленного управления устройствами. Полный текст примеров кода расположен по адресу https ://arduinoplus.ru /wp-content/uploads/ 2019/03/arduino-wifi.ino.

Выводы по ESP8266

Платы на базе ESP8266 позволяют строить проекты с полным использованием возможностей интернета. В таких проектах доступны дистанционное управление, анализ информации на сервере, сбор данных, обработка звука, изображений. При этом устройство не привязано проводом к сети и остается мобильным в зоне Wi-Fi.

Источник

Передача данных от Arduino Uno на веб-страницу с помощью WiFi

Беспроводная связь между современными электронными устройствами с каждым годом становится все более актуальной с учетом все большего доминирования концепции интернета вещей (Internet of Things). Протокол HTTP и язык HTML делают возможным передачу данных в любое место на Земле где есть сеть интернет. Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали похожие проекты:

Передача данных от Arduino Uno на веб-страницу с помощью WiFi: внешний вид конструкции

В этой же статье мы рассмотрим передачу данных от платы Arduino Uno на веб-страницу (Webpage) с помощью технологии WiFi. Для демонстрации возможностей этого проекта нам будет необходим IP адрес и сервер (локальный или глобальный). В целях упрощения демонстрации мы будем использовать локальный сервер.

Необходимые компоненты

  1. Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
  2. Wi-Fi модуль ESP8266 (купить на AliExpress).
  3. USB кабель.
  4. Соединительные провода.
  5. Ноутбук (или персональный компьютер).
  6. Источник питания.

Внешний вид Wi-Fi модуля ESP8266 показан на следующем рисунке.

Внешний вид Wi-Fi модуля ESP8266

Работа схемы

Схема устройства представлена на следующем рисунке.

Схема устройства для передачи данных от Arduino Uno на веб-страницу с помощью WiFi

Основными элементами схемы являются плата Arduino и Wi-Fi модуль ESP8266. Контакты Vcc и GND Wi-Fi модуля ESP8266 непосредственно подключены к контактам 3.3V и GND платы Arduino, а контакт CH_PD Wi-Fi модуля также подключен к 3.3V. Контакты Tx и Rx модуля ESP8266 подключены к контактам 2 и 3 платы Arduino. Software Serial Library (библиотека последовательной связи) используется для осуществления последовательной связи на контактах 2 и 3 платы Arduino (вместо контактов 0 и 1, которые используются для последовательной связи в плате Arduino по умолчанию). В статье про передачу Email с использованием Arduino мы достаточно подробно останавливались на подключении WiFi модуля ESP8266 к плате Arduino, поэтому здесь эти вопросы рассматривать не будем.

Примечание: чтобы видеть ответы модуля ESP8266 на поступающие команды откройте монитор последовательного порта (Serial Monitor) в программной среде Arduino IDE.

В программе первым делом нам необходимо будет соединить наш Wi-Fi модуль с Wi-Fi роутером чтобы подключить Wi-Fi модуль к сети интернет. Затем мы должны сконфигурировать локальный сервер, передать данные на веб-страницу и закрыть соединение. Для этого нам необходимо выполнить следующую последовательность действий:

1. Сначала нам необходимо произвести тест Wi-Fi модуля при помощи передачи ему AT команды, он должен ответить OK.

2. После этого мы должны выбрать необходимый режим работы с помощью команды AT+CWMODE=mode_id , мы будем использовать Mode Полный же список доступных режимов выглядит следующим образом:
1 = Station mode (client) (режим станции, клиента)
2 = AP mode (host) (режим базовой станции, хоста)
3 = AP + Station mode (Yes, ESP8266 has a dual mode!) (режим станции + хоста – модуль ESP8266 поддерживает этот двойной режим).

3. Затем мы должны отсоединить наш Wi-Fi модуль от прежней Wi-Fi сети с помощью команды AT+CWQAP поскольку модуль ESP8266 по умолчанию автоматически соединяется с предыдущей использованной сетью Wi-Fi.

4. После этого можно сбросить модуль командой AT+RST – это необязательный шаг.

5. После этого мы должны соединить модуль ESP8266 с Wi-Fi роутером с помощью команды:
AT+CWJAP=”wifi_username”,”wifi_password” .

6. После этого мы должны получить IP адрес с помощью команды AT+CIFSR , которая вернет нам IP адрес.

7. После этого нам необходимо задействовать режим мультиплексирования с помощью команды AT+CIPMUX=1 (1 для соединения с мультиплексированием и 0 для одиночного соединения).

8. Теперь сконфигурируем ESP8266 как сервер с помощью команды AT+CIPSERVER=1,port_no (port может быть 80). Теперь наш Wi-Fi готов. В представленной команде ‘1’ используется для создания сервера и ‘0’ для удаления сервера.

9. Теперь с помощью соответствующих команд можно передавать данные на созданный локальный сервер:
AT+CIPSEND =id, length of data
Id = ID no. of transmit connection (номер соединения)
Length = Max length of data is 2 kb (максимальная длина данный 2 Кбайта).

10. После передачи ID (номера, идентификатора) и Length (длины данных) на сервер мы можем передавать данные, к примеру: Serial.println(“circuitdigest@gmail.com”);

11. После передачи данных нам необходимо закрыть соединение с помощью команды:
AT+CIPCLOSE=0
После этого данные будет переданы на локальный сервер.

12. Теперь вы можете набрать IP адрес в строке адреса вашего браузера и нажать Enter. После этого вы увидите переданные данные на веб-странице.

Все описанные шаги можно более наглядно посмотреть в видео в конце статьи.

Исходный код программы

1. В программе нам сначала необходимо подключить SoftwareSerial Library чтобы задействовать последовательную связь на контактах PIN 2 и 3 и объявить некоторые переменные и строки.

#include<SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial client(2,3); //RX, TX
String webpage=»»;
int i=0,k=0;
String readString;
int x=0;
boolean No_IP=false;
String IP=»»;
char temp1=’0′;

2. После этого мы должны определить ряд функций, необходимых для решения наших задач.
В функции Setup() мы инициализируем встроенный последовательный приемопередатчик для подключения модуля ESP8266 с помощью команды client.begin(9600) – для бодовой скорости 9600 бод/с.

void setup()
<
Serial.begin(9600);
client.begin(9600);
wifi_init();
Serial.println(«System Ready..»);
>

3. В функции wifi_init() мы инициализируем wifi модуль при помощи передачи ему ряда команд, например, reset, set mode, connect to router, configure connection и т.д. Эти команды были объяснены в предыдущей части статьи.

void wifi_init()
<
connect_wifi(«AT»,100);
connect_wifi(«AT+CWMODE=3»,100);
connect_wifi(«AT+CWQAP»,100);
connect_wifi(«AT+RST»,5000);
. .
. .

  1. В функции connect_wifi() мы передаем команды и данные модулю ESP8266 и получаем (считываем) на них ответы.

void connect_wifi(String cmd, int t)
<
int temp=0,i=0;
while(1)
<
Serial.println(cmd);
. .
. .

5. Функция sendwebdata( ) используется для передачи данных на локальный сервер или веб-страницу.

void sendwebdata(String webPage)
<
int ii=0;
while(1)
<
unsigned int l=webPage.length();
Serial.print(«AT+CIPSEND=0,»);
client.print(«AT+CIPSEND=0,»);
. .
. .

6. Функция void send() используется для передачи строк в функцию sendwebdata(), которые затем передаются на веб-страницу.

void Send()
<
webpage = «<h1>Welcome to Circuit Digest</h1><body bgcolor=f0f0f0>»;
sendwebdata(webpage);
webpage=name;
webpage+=dat;
. .
. .

7. Функция get_ip() используется для получения IP адреса от созданного локального сервера.

8. В функции void loop() мы передаем инструкции пользователю обновить страницу и проверить соединен ли сервер или нет. Когда пользователь обновляет или запрашивает веб-страницу, данные автоматически передаются на тот же самый IP адрес.

void loop()
<
k=0;
Serial.println(«Please Refresh your Page»);
while(k<1000)
. .
. .

Аналогичным образом мы можем передавать на веб-страницу, получаемые платой Arduino от различных датчиков: влажность и температура в комнате, GPS время, GPS координаты, частоту сердечных сокращений и т.д.

Источник

WiFi ESP8266 в проектах Arduino

Микросхема ESP8266 – один из самых популярных инструментов для организации беспроводной связи в проектах умного дома. С помощью беспроводного контроллера можно организовывать связь по интерфейсу WiFi, обеспечивая проектам Arduino выход в интернет и возможность дистанционного управления и сбора данных. На основе ESP8266 созданы такие популярные платы как WeMos и NodeMcu, а также огромное количество самодельных проектов. В этой статье, мы узнаем, что из себя представляет ESP82266, какие бывают ее разновидности, как работать с ESP8266 в среде Arduino IDE.

Описание ESP8266

микросхема esp8266

ESP8266 – микроконтроллер с интерфейсом WiFi, который имеет возможность исполнять программы из флеш-памяти. Устройство было выпущено в 2014 году китайской фирмой Espressif и практически сразу же стало популярным.

Контроллер недорогой, обладает небольшим количеством внешних элементов и имеет следующие технические параметры:

  • Поддерживает Wi-Fi протоколы 802.11 b/g/n с WEP, WPA, WPA2;
  • Обладает 14 портами ввода и вывода, SPI, I2C, UART, 10-бит АЦП;
  • Поддерживает внешнюю память до 16 МБ;
  • Необходимое питание от 2,2 до 3,6 В, потребляемый ток до 300 мА в зависимости от выбранного режима.

Важной особенностью является отсутствие пользовательской энергонезависимой памяти на кристалле. Программа выполняется от внешней SPI ПЗУ при помощи динамической загрузки необходимых элементов программы. Доступ к внутренней периферии можно получить не из документации, а из API набора библиотек. Производителем указывается приблизительное количество ОЗУ – 50 кБ.

Особенности платы ESP8266:

  • Удобное подключение к компьютеру – через USB кабель, питание от него же;
  • Наличие встроенного преобразователя напряжения 3,3В;
  • Наличие 4 Мб флеш-памяти;
  • Встроенные кнопки для перезагрузки и перепрошивки;
  • Все порты выведены на плату на две гребенки с шагом 2,5 мм.

Сферы применения модуля ESP8266

  • Автоматизация;
  • Различные системы для умного дома: Беспроводное управление, беспроводные розетки, управление температурой, дополнение к сигнализационным системам;
  • Мобильная электроника;
  • ID метки;
  • Детские игрушки;
  • Mesh-сети.

Распиновка esp8266

Существует огромное количество разновидностей модуля ESP8266. На рисунке представлены некоторые из них. Наиболее популярным вариантом является ESP 01.

esp8266 разновидности

Исполнение программы требуется задавать состоянием портов GPIO0, GPIO2 и GPIO15, когда заканчивается подача питания. Можно выделить 2 важных режима – когда код исполняется из UART (GPIO0 = 0, GPIO2 = 1 и GPIO15 = 0) для перепрошивки флеш-карты и когда исполняется из внешней ПЗУ (GPIO0 = 1, GPIO2 = 1 и GPIO15 = 0) в штатном режиме.

Распиновка для ESP01 изображена на картинке.

распиновка esp8266

esp8266 описание контактов

  • 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, 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.

распиновка esp12 esp8266

Основные отличия Ардуино от ESP8266

  • ESP8266 имеет больший объем флеш-памяти, при этом у ESP8266 отсутствует энергонезависимая память;
  • Процессор ESP8266 быстрее, чем у Ардуино;
  • Наличие Wi-Fi у ESP8266;
  • ESP8266 потребляеn больше тока, чем для Ардуино;

Программирование ESP8266 в Arduino IDE

Программный комплект разработчика esp8266 включает в себя:

  • Компилятор из пакета GNU Compiler Collection.
  • Библиотеки, стеки протоколов WiFi, TCP/IP.
  • Средство загрузки информации в программу контроллера.
  • Операционная IDE.

Изначально модули ESP8266 поставляются с прошивкой от фирмы-изготовителя. С ее помощью можно управлять модулем с внешнего микроконтроллера, реализовывать работу с Wi-Fi как с модемом. Также существует множество других готовых прошивок. Некоторые из них позволяют настраивать работу модуля при помощи WEB-интерфейса.

Можно программировать из среды Arduino IDE. При ее помощи можно легко писать скетчи и загружать их в ESP8266, прошивать ESP8266, при этом не требуется сама плата Ардуино. Arduino IDE поддерживает все виды модулей ESP8266.

В настоящий момент для ESP8266 можно реализовать следующие функции:

  • Основные функции языка Wiring. Управлять портами GPIO можно точно так же, как и пинами на плате Ардуино: pinMode, digitalRead, digitalWrite, analogWrite. Команда analogRead(А0) позволяет считать значения АЦП. При помощи команды analogWrite (pin, value) можно подключить ШИМ на нужном выходе GPIO. При value=0 ШИМ отключается, максимальное значение достигает константы, равной 1023.С помощью функций attachInterrupt, detachInterrupt можно выполнять прерывание на любом порте GPIO, кроме 16.
  • Тайминг и delay. Используя команды millis и micros можно вернуть мс и мкс, которые прошли с момента старта. Delay позволяет приостановить исполнение программы на нужное время. Также функция delay(…) позволяет поддерживать нормальную работу Wi-Fi, если в скетче присутствуют большие элементы, которые выполняются более 50 мс. Yield() – аналог функции delay(0).
  • Serial и Serial1 (UART0 и UART1). Работа Serial на ESP8266 аналогична работе на ардуино. Запись и чтение данных блокируют исполнение кода, если FIFO на 128 байт и программный буфер на 256 байт заполнены. Объект Serial пользуется аппаратным UART0, для него можно задать пины GPIO15 (TX) и GPIO13 (RX) вместо GPIO1(TX) и GPIO3(RX). Для этого после функции Serial.begin(); нужно вызвать Serial.swap();. Аналогично Serial1 использует UART1, который работает на передачу. Необходимый пин для этого GPIO2.
  • Макрос PROGMEM. Его работа аналогична работе в Ардуино. Позволяет перемещать данные read only и строковые постоянные во flash-память. При этом в ESP8266 не сохраняются одинаковые константы, что приводит к дополнительной трате флеш-памяти.
  • I2C. Перед началом работы с шиной I2C выбираются шины с помощью функции Wire.pins(int sda, int scl).
  • SPI, OneWire – поддерживаются полностью.

Использование esp8266 для связи Ардуино по WiFi

Перед подключением к Ардуино важно помнить, что у ESP8266 напряжение питания не может быть выше 3,6, в то время как на пате Ардуино напряжение равно 5 В. Соединять 2 микроконтроллера нужно с помощью резистивных делителей. Перед подключением модуля нужно ознакомиться с распиновкой выбранного ESP8266. Схема подключения для ESP8266-01 представлена на рисунке.

esp8266 подключение

3,3 В с Ардуино – на Vcc&CH_PD на модуле ESP8266, Земля с Ардуино – к земле с ESP8266, 0 – TX, 1 – RX.

Для поддержки стабильной работы ESP8266 необходим источник постоянного напряжения на 3,3 В и максимальный ток 250 мА. Если питание происходит от конвертера USB-TTL, могут происходить неполадки и сбои в работе.

Работа с библиотекой Wi-Fi для ESP8266 схожа с библиотекой для обыкновенного шилда. Имеется несколько особенностей:

  • mode(m) – для выбора одного из трех режимов: клиент, точка доступа или оба режима единовременно.
  • softAP(ssid) – нужен для создания открытой точки доступа.
  • softAP(ssid, password) – создает точку доступа с паролем, который должен состоять не менее чем из 8 знаков.
  • WiFi.macAddress(mac) и WiFi.softAPmacAddress(mac)– определяет МАС адрес.
  • WiFi.localIP() и WiFi.softAPIP() – определение IP адреса.
  • printDiag(Serial); – позволят узнать данные о диагностике.
  • WiFiUDP – поддержка передачи и приема multicast пакета в режиме клиента.

Работа выполняется по следующему алгоритму:

  • Подключение USB-TTL к USB и к ESP.
  • Запуск Arduino IDE.
  • Выбрать в меню инструменты нужный порт, плату, частоту и размер flash-памяти.
  • Файл — Примеры — ESP8266WiFi — WiFiWebServer.
  • Записать в скетче SSID и пароль сети Wi-Fi.
  • Начать компиляцию и загрузку кода.
  • Дождаться окончания процесса прошивки, отсоединить GPIO0 от земли.
  • Поставить скорость 115200.
  • Произойдет подключение, будет записан адрес IP.
  • Открыть браузер, ввести в адресной строке номер IP/gpio/1
  • Посмотреть монитор порта, если к выходу GPIO2 подключен светодиод, он должен загореться.

NodeMCU на базе esp8266

esp8266 nodemcu

NodeMCU – это платформа, основанная на базе модуля esp8266. Используется для управления схемой на расстоянии при помощи интернета через Wi-Fi. Плата малогабаритная, компактная, стоит дешево, на лицевой стороне имеется разъем для USB. Рядом кнопки для отладки и перезагрузки микроконтроллера. Также установлен чип ESP8266. Напряжение питания – от 5 до 12 В, желательно подавать более 10 В.

Большим преимуществом платы является ее малое энергопотребление. Нередко их используют в схемах с автономным питанием. На плате расположены всего 11 портов общего назначения, из них некоторые имеют специальные функции:

  • D1 и D2 – для интерфейса I2C/ TWI;
  • D5-D8- для интерфейса SPI;
  • D9, D10 – для UART;
  • D1-D10 – могут работать как ШИМ.

Платформа имеет современное API для аппаратного ввода и вывода. Это позволяет сократить количество действий во время работы с оборудованием и при его настройке. С помощью прошивки NodeMCU можно задействовать весь рабочий потенциал для быстрой разработки устройства.

WeMos на базе esp8266

wemos d1 esp8266

WeMos – еще один вид платформы, основанный на базе микроконтроллера esp8266. Соответственно, имеется Wi-Fi модуль, поддерживается Arduino IDE, имеется разъем для внешней антенны. Плата имеет 11 цифровых входов/выходов, которые (кроме D0) поддерживают interrupt/pwm/I2C/one-wire. Максимальное напряжение питания достигает 3,3 В. Также на платформе присутствует USB разъем. Аналоговый вход 1 с максимальным напряжением 3,2В.

Для работы с модулем нужно установить драйвер CH340 и настроить Ардуино IDE под ESP8266. Для этого нужно в меню настройки в строке «дополнительная ссылка для менеджера плат» добавить адрес http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json.

После этого требуется найти пакет esp8266 by ESP8266 и установить его. Затем нужно выбрать в меню инструменты микроконтроллер Wemos D1 R2 и записать нужный скетч.

Выводы по ESP8266

С помощью плат на основе микросхемы ESP8266 вы можете добавить в свои проекты возможности “большого интернета”, сделав их гораздо более интеллектуальными. Дистанционное управление, сбор и анализ данных на сервере, обработка голоса и работа с изображением – все это становится доступным, когда мы подключаем наш проект по WiFi к интернету. В следующих статьях мы подробно рассмотрим то, как можно программировать устройства на базе esp8266, а также уделим внимание таким популярным платам как WeMos и NodeMcu.

Источник

Arduino serial to wifi module

В этом уроке мы подключим наш микроконтроллер Arduino Uno к Интернету, используя модуль ESP8266 WiFi.

Шаг 1. Комплектующие

Модуль ESP8266 WiFi представляет собой полноценную сеть Wi-Fi, а вы можете легко подключиться в качестве обслуживающего адаптера Wi-Fi, интерфейса беспроводного доступа в Интернет к любому устройству на основе микроконтроллера благодаря простому подключению через последовательный интерфейс или интерфейс UART.

Добавление этого модуля в проекты где используется Arduino откроет новые интересные возможности.

Детали, используемые в проекте Arduino WiFi мы перечислим ниже. Компоненты оборудования:

    × 1
  • ESP8266 ESP-01 × 1
  • Перемычки (на выбор) × 1
  • Резистор 10 кОм × 1
  • Резистор 1 кОм × 2

Шаг 2. Суть проекта

Есть много способов использовать ESP866 для коммуникаций. Некоторые могут использовать его для отправки/получения данных онлайн или регулярной загрузки данных. В этом уроке мы покажем, как мы можем общаться с Arduino по беспроводной связи, используя ваш телефон (Android или iPhone). Всё будет сделано в автономном режиме, поэтому не нужно иметь подключение к интернету.

ESP8266 будет служить точкой доступа (режим AP), то есть он будет предоставлять доступ к сети Wi-Fi другим устройствам (станциям) и далее подключать их к проводной сети. Процесс этот довольно прост.

Распиновка ESP

Используйте свой телефон, чтобы отправить любую команду в Arduino, а с помощью ESP8266 все будет работать без проводов.

Шаг 3. Схема соединения

Мы можем соединить Ардуино и WiFi модуль двумя способами — первый с резисторами и второй вариант без резисторов. Остановимся на обеих схемах.

Вариант 1

Соединяем контакты, как описано на прилагаемой таблице контактов ниже:

Следуйте этим шагам:

  • подключите красный провод к VIN (3,3 В) к питанию + 3,3 В от микроконтроллера;
  • подключите черный провод к земле;
  • подключите зеленый провод к TX модуля Wifi и микроконтроллера;
  • подключите желтый провод к RX модуля Wi-Fi и микроконтроллера.

Подключите VIN к 3,3 В для включения питания, а также контакт ENABLE для включения модуля.

TX подключен к RX, что означает, что все, что мы хотим передать в ESP8266, получит Arduino UNO. И наоборот для RX в TX. Создав эту схему, мы теперь готовы запустить WiFi с Arduino UNO.

Вариант 2

Соедините контакты, соответственно этой таблице контактов ниже:

Следуй этим шагам:

  • подключите оба контакта ECC VCC / 3.3V / Power Pin и Enable (красные провода) к резистору 10 кОм, а затем к выводу питания Uno + 3.3V;
  • соедините контакт заземления / заземления ESP (черный провод) с выводом заземления / заземления Arduino Uno;
  • подключите TX ESP (зеленый провод) к контакту 3 Uno;
  • подключите RSP (синий провод) ESP к резистору 1 кОм, затем к контакту 2 Uno;
  • подключите RX (синий провод) ESP к резистору 1 кОм, затем к выводу GND заземления Uno.

О схеме

Вывод питания ESP на ESP11 имеет маркировку VIN, однако для некоторых версий это может быть 3,3 В или Power или VCC. Вам также нужно будет включить вывод ESP CH_EN или Enable, чтобы он работал.

Как мы уже обсуждали, — не используйте напряжение на ESP больше чем 3.3 В. ESP8266 строго использует 3,3 В. Более того, это разрушит модуль. Так как Arduino имеет 5 В, нам пришлось поставить делитель напряжения — это резисторы.

TX ESP подключен к RX Arduino Uno, что означает, что все, что мы хотим передать (TX) в ESP, получит (RX) от Uno, и наоборот. Создав эту схему, мы теперь готовы запустить WIFI с Arduino UNO.

Шаг 4. Настройка соединения

После того, как все настроено, вы заметите, что ваш ESP8266 Wifi будет доступен в радиусе действия вашего телефона.

1. Скачать TCP Client для Android

Вы можете скачать любой TCP-клиент, доступный в Play Store, но я использовал TCP-клиент от Sollae Systems

2. Со своего телефона подключитесь к вашему ESP8266 Wifi

Если ваш Wi-Fi ESP8266 не отображается в доступных сетях Wi-Fi, убедитесь, что ваш Arduino работает и все подключено правильно. Если нет, устраните неполадки вашего ESP, следуя документации модуля.

Обычно имя wifi / ssid начинается в ESP после его названия версии, у меня ESP11.

3. После подключения получите статический IP-адрес.

IP-адрес по умолчанию в режиме AP — 192.168.4.1.

Вы можете изменить статический IP-адрес, следуя этой Wifi.config() ссылке.

4. Откройте TCP Client, который вы загрузили ранее.

Создайте соединение, нажав кнопку «Подключить», добавьте IP-адрес ESP и порт 80 следующим образом:

80 — это порт, который я использовал для нашего сервера ESP, но вы можете изменить его, заменив 80 на любой номер порта из нашего кода в строке 23.

5. Подождите, пока на консоли TCP появится сообщение «Подключено».

Шаг 5. Общаемся с Arduino Uno через смартфон

После подключения отправьте запрос, введя следующий код для клиента TCP:

Или включите встроенный светодиод с помощью команды:

Или выключите встроенный светодиод с помощью команды:

Или просто скажите:

Вы можете изменить ответ от того, что отправляете, в зависимости от логики, которую вы вставили в код.

Важно: esp8266, LEDON, LEDOFF и HELLO — пользовательский идентификатор команды. Если вы используете что-то кроме этих, он вернет ErrRead. ErrRead означает, что из отправленного вами сообщения не найдено ни одного идентификатора команды. Сообщение ErrRead кодируется в строке 64.

Шаг 6. Код проекта

Скачать или скопировать код вы можете ниже:

Существуют разные типы ESP8266. Измените скорость передачи в коде в строке 16 в зависимости от того, что использует ваш ESP8266.

Весь наш запрос будет прочитан и разобран в функции loop():

Вы можете увидеть, что я использовал функцию find(<received message>, <message you want to find>), чтобы интерпретировать сообщение и сообщить Arduino, какой код вызывать. Если вы хотите связаться с Arduino UNO или попросить что-то сделать, просто добавьте свое условие. например:

Мы добавили некоторую функцию для связи с ESP8266:

Если вы знакомы с созданием мобильных приложений, веб-приложений, веб-служб или веб-разработкой в целом, вы можете создавать клиентские приложения, которые могут отправлять TCP-запросы в ESP. Примеры приложений, которые вы можете сделать: удаленное управление устройствами, веб-панель управления, чат-бот, приложение с кнопками и т.д

Источник

Похожее:  Лучшие умные розетки в 2020 году