Wi-Fi модуль ESP-01 на чипе ESP8266

WiFi модуль беспроводной связи ESP-01 на современном чипе 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 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 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.

Технические данные

ESP8266EX функциональная блок-схема

Диаграмма выводов ESP-01 (распиновка)

Модуль ESP-01 обладает цифровыми выводами (контакты 4-7, 9-14, 16-22) общего назначения, принимающие или передающие данные в двоичной системе (логика "1" и "0"). Под логической единицей подразумевается напряжение +0.75*Vin~3.6 вольта, называемое сигналом высокого уровня. Под логическим нулём подразумевается напряжение -0.3—0.25*Vin вольт, именуемое сигналом низкого уровня. Некоторые выводы имеют встроенный подтягивающий или стягивающий резисторы (см.принципиальную схему). Многие выводы общего назначения поддерживают перенастройку под разные интерфейсы: I2C, I2S, HSPI, UART или ШИМ. Рекомендуемый ток отдельного входа-выхода составляет 6 миллиампер, максимальный 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.

Специальные функции:

Энергосбережение

За исключением стандартных режимов полного функционирования и выключенного состояния, модуль ESP-01/S поддерживает энергосберегающие режимы, предназначенные для каждого определённого случая.

1. 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.;
2. 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.;
3. 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

Контакт GPIO15 микросхемы ESP8266 на модуле ESP-01 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.json

Закройте 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, становятся 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