ESP8266
Описание
WI-FI модуль ESP8266 - это полноценный 32 битный микроконтроллер со своим набором GPIO, в том числе SPI, UART, I2C. При этом схема модуля состоит из минимального количества деталей: самого чипа ESP8266, flash памяти, кварца.
Модуль продается с загруженной прошивкой, которая образует WI-FI--UART мост для подключения к другому микроконтроллеру, в том числе и к Arduino. Настройка и обмен данными происходят с помощью АТ команд.
Данный модуль не является полной заменой других вариантов беспроводных технологий, т.к. энергопотребление все же у ESP8266 намного выше, чем например у nRF24LO1/nRF24LE1. В режиме WI-FI--UART моста модуль не пойдет для создания полноценного веб интерфейса на простейших 8 битных м/к, а только как простейшее управление с помощью небольших TCP пакетов.
Сейчас в продаже можно найти готовые модули 12 видов: с подключением внешней антенны, с керамической антенной, с антенной из дорожек, в экранированном корпусе. Так же бывает выведено разное количество GPIO.
Встречаются варианты модулей, с установленной памятью 512 кбайт(4 мегабита) , а так же 4мбайт(32 мегабита). Редко, но попадаются с флеш памятью 1 мбайт(8 мегабит). Почти все разновидности ESP-12 и новые ESP-07 имеют на борту 4 мегабайта. Объем памяти можно определить по маркировке flash чипа, посмотреть в программе Flash Download Tool или на вкладке /debug. Маркировка имеет вид 25QXX, где XX - объем в мегабитах, например 25Q32 имеет на борту 32 мегабита=4 мегабайта.
Технические характеристики
- Процессор: одноядерный Tensilica L106 частотой до 160 MHz.
- Поддерживаемые стандарты WI-FI: 802.11 b/g/n.
- Поддерживаемые типы шифрования:WEP, WPA, WPA2.
- Поддерживаемые режимы работы: Клиент(STA), Точка доступа(AP), Клиент+Точка доступа(STA+AP).
- Напряжение питания 1.7..3.6 В.
- Потребляемый ток: до 215мА в зависимости от режима работы.
- Количество GPIO: 16 (фактически до 11). Доступно на модулях: ESP-01 - 4, ESP-03 - 7+1, включая UART. Существуют и другие варианты модулей.
- Интерфейсы: 1 ADC, I2C. UART, SPI, PWM.
- Внешняя Flash память может быть установлена от 512кб до 4мб.
- RAM данных 80 кб, RAM инструкций - 64 кб.
- Спецификация чипа Медиа:ESP8266_Specifications_v4.pdf
NodeMCU
NodeMCU LUA Amica R2 ESP8266 Wifi Board - версия ESP8266 (чаще всего ESP-12) с прошивкой NodeMCU и интерпретатором языка Lua. Имеет встроенный microUSB порт и CP2102 чип, что позволяет подключить для отладки к компьютеру через microUSB кабель. Распаянная и подписанная «гребенка» с tx, rx, gnd, 3v3, 8ю цифровыми портами и сколько то аналоговых (вроде 3). Плата удобна для быстрого прототипирования без пайки.
Преимущества
- уже содержит интерфейс UART-USB с разъемом micro USB. Поэтому для его подключения к компьютеру нужен лишь кабель USB-microUSB.
- имеет выводы всех доступных сигналов с ESP8266. Вот моя схема подключения к модулю различных датчиков.
- имеет flash 4 Mбайт, а NODEMCU имеет встроенную файловую систему spiffs.
- есть возможность обновлять прошивку из облака или через USB.
- можно создать множество скриптов на LUA и записать их в файловую систему. После чего через WIFI можно вызывать нужные скрипты на исполнение.
Библиотека расширения LUA содержит следующие модули:
json, file, timer, pwm, i2c, spi, 1-wire, net, mqtt, coap, gpio, wifi, adc, uart и system api.
Контракты платы могут быть запрограммированы для gpio, i2c, pwm. Доступны две версии прошивки с форматом целых, либо вещественных чисел.
Следует отметить, что можно программировать свои разработки на СИ. Но проблема в том, что для отладки каждого изменения в своей программе необходимо собирать прошивку объемом 200 KБ и грузить в модуль примерно 1 минуту. Т.е. сколько ошибок — столько минут.
Другой путь — отладка модулей на LUA и в последствии (если есть необходимость) перенос их на СИ с помощью API CИ для LUA.
Недостатки
Основной недостаток в том, что VM LUA исполняет LUA скрипты лишь размещенные в оперативной памяти кристалла. А этой памяти для скриптов всего лишь 20 Кбайт. Этого объема памяти хватает на исполнение скрипта примерно в 110 строк. Поэтому создание сравнительно больших скриптов для данного модуля имеет свою специфику.
- необходимо алгоритм разделить на линейные блоки.
- записать эти блоки в отдельные файлы файловой системы модуля
- исполнять эти модули с помощью оператора dofile.
При написании модулей надо придерживаться следующих правил:
- В конце каждого модуля явно вызвать сборщик мусора;
- Для обмена данными между модулями использовать глобальные переменные, а для вычислений внутри модулей -локальные.
Ссылки по NodeMCU ESP8266
- NodeMCU LUA Amica R2 ESP8266 Wifi Board - ESP8266 для "чайников"
- Особенности создания программ в NODEMCU ESP8266 для «интернета вещей»
Алгоритм прошивки
1. Скачиваем программу для прошивки Медиа:XTCOM_UTIL.zip или Медиа:Esptool-master.zip или Медиа:FLASH_DOWNLOAD_TOOLS_v0.9.3.1_141118.rar [1]
2. Отключите от последовательного порта вашу терминальную программу.
3. Отключите CH_PD от питания, подключите GPIO0 модуля к GND, подключите обратно CH_PD модуля.
4. Запускайте программу для прошивки модуля и загружайте новую прошивку в модуль ESP8266. [2]
AT команды
| ESP8266 AT команды | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Команда | Описание | Тип | Выполнение | Запрос/Тест | Параметры |
| AT | Проверка модуля. Если модуль успешно стартовал, то отвечает "OK" | базовая | AT | - | - |
| AT+RST | Перезапуск модуля. После успешного перезапуска возвращает "OK" | базовая | AR+RST | - | - |
| AT+GMR | Отобразить версию прошивки. Версия отображается в виде 8 или 10 цифр. Первая группа 4 цифры - версия AT (например, 0019), вторая группа 4 или 6 цифр - версия SDK (например, 000902) | базовая | AT+GMR | - | - |
| AT+GSLP | Переход в режим пониженного энергопотребления | базовая | AT+GSLP=<время в мс> | - | Пример: AT+GSLP=5000 (5сек)
Для того, чтобы модуль вышел из режима сна, необходимо соединить выводы XPD_DCDC и EXT_RSTB |
| ATE | включить/выключить эхо | базовая | ATE0
ATE1 |
- | Замечание: ATE без 0 или 1 приводит к ошибке. |
| AT+RESTORE | Сбросить на заводские настройки | базовая | AT+RESTORE | - | Примечание: после сброса настроек произойдет перезагрузка модуля |
| AT+ UART | Настройка последовательного интерфейса | базовая | AT+ UART=baudrate,databits,stopbits,
parity,flow control |
- | скорость
data bits 5：5 bits data 6：6 bits data 7：7 bits data 8：8 bits data stop bits 1：1 bit stop bit 2：1.5 bit stop bit 3：2 bit stop bit parity 0：None 1：Odd 2：EVEN flow control 0：disable flow control 1：enable RTS 2：enable CTS 3：enable both RTS and CTS (MTCK - UART0 CTS , MTDO - UART0 RTS) Пример: AT+UART=115200,8,1,0,0 |
| AT+CWMODE | Переключение режима wifi. Для вступления в силу требуется перезапуск модуля командой AT+RST | wifi | AT+CWMODE=<режим> | AT+CWMODE?
AT+CWMODE=? |
1=Station, 2=AP, 3=Оба режима (Station+AP) |
| AT+CWJAP | Подключение к AP | wifi | AT+CWJAP ="идентификатор сети","пароль" | AT+CWJAP? | SSID и пароль указываются в двойных кавычках |
| AT+CWLAP | Отобразить список доступных AP. Выводит SSID, метод шифрования, силу сигнала. Типы шифрования: 0:Open, 1: WEP, 2:WPA_PSK, 3:WPA2_PSK,4:WPA_WPA2_PSK | wifi | AT+CWLAP | - | - |
| AT+CWQAP | Отключение от AP | wifi | AT+CWQAP | AT+CWQAP=? | - |
| AT+CWSAP | Установить параметры для режима AP | wifi | AT+CWSAP= <идентификатор сети>,<пароль>,<канал>,<тип шифрования> | AT+CWSAP? возвращает текущие параметры | SSID и пароль указываются в двойных кавычках. Типы шифрования: 0:Open, 1: WEP, 2:WPA_PSK, 3:WPA2_PSK, 4:WPA_WPA2_PSK |
| AT+CWLIF | Отобразить IP адреса (только для режимов 2-SoftAP и 3-Station+SoftAP) подключенных клиентов | wifi | AT+CWLIF | - | - |
| AT+CWDHCP | <режим>
0 : ESP8266 softAP 1 : ESP8266 station 2 : softAP и station <вкл> 0 : Включить DHCP 1 : Выключить DHCP |
wifi | AT+CWDHCP=<режим>,<вкл> | - | - |
| AT+CIPSTAMAC | посмотреть/установить MAC адрес в режиме station | wifi | AT+CIPSTAMAC= | AT+CIPSTAMAC? | - |
| AT+CIPAPMAC | посмотреть/установить MAC адрес в режиме softAP | wifi | AT+CIPAPMAC= | AT+CIPAPMAC? | - |
| AT+CIPSTA | посмотреть/установить IP адрес в режиме station | wifi | AT+CIPSTA= | AT+CIPSTA? | - |
| AT+ CIPAP | посмотреть/установить IP адрес в режиме softAP | wifi | AT+CIPAP= | AT+CIPAP? | - |
| AT+CIPSTATUS | Отобразить статус подключения.
Возвращает =ID соединения 0-4"=тип соединения "TCP" or "UDP",=IP адрес,=порт,=тип связи: 0: подсоединен как клиент, 1: как сервер |
TCP/IP | AT+CIPSTATUS | - | 2: Получен IP
3: Connected 4: Disconnected id соединения (0~4), "TCP" или "UDP" IP port 0: ESP8266 клиент 1: ESP8266 сервер |
| AT+CIPSTART | Установить подключение TCP или UDP. | TCP/IP | 1. Одиночное подключение (+CIPMUX=0)
AT+CIPSTART= ,, [,(),()] 2. Множественное подключение: (+CIPMUX=1) AT+CIPSTART= ,, [,(),()] |
AT+CIPSTART=? | ID
соединения 0-4, <тип>=TCP или UDP, <адрес>=IP адрес удаленного хоста, <порт>= порт удаленного хоста. [] только для UDP [] только для UDP Возвращает "OK", "ERROR" или "ALREADY CONNECT" 0 : destination peer entity of UDP will not change. 1 : destination peer entity of UDP can change once. 2 : destination peer entity of UDP is allowed to change. |
| AT+CIPSEND | Отправить данные | TCP/IP | 1. Одиночное подключение (+CIPMUX=0)
AT+CIPSEND=<длина> 2. Множественное подключение: (+CIPMUX=1) AT+CIPSEND= <идентификатор>,<длина> |
AT+CIPSEND=? | Длина данных в пакете до 2048 байт. Между пакетами интервал 20мс. После получения данной команды модуль возвращает ">" и переходит в режим приема данных по RX, после приема данных необходимой длины передает их в радиоканал. При успешной передаче возвращает "SEND OK". Прервать режим приема данных и перейти в командный режим можно последовательностью "+++" |
| AT+CIPCLOSE | Закрыть подключение TCP или UDP | TCP/IP | 1. Множественное подключение:
(+CIPMUX=1) AT+CIPCLOSE= 2. Одиночное подключение (+CIPMUX=0) AT+CIPCLOSE |
AT+CIPCLOSE=? | Возвращает "LINK IS NOT" или "UNLINK" если ID соединения уже разорвано, ERROR если соединения нет. |
| AT+CIFSR | Отобразить IP адрес, который получили от AP и адрес softAP | TCP/IP | AT+CIFSR | AT+CIFSR=? | - |
| AT+CIPMUX | Выбрать режим одиночных или множественных подключений | TCP/IP | AT+CIPMUX=<режим> | AT+CIPMUX? | 0=одиночные подключение,
1=множественные подключения. Изменить режим можно только после закрытия всех подключений. Если запущен сервер, то требуется перезагрузка модуля. |
| AT+CIPSERVER | Запустить (перезапустить) сервер | TCP/IP | AT+CIPSERVER= <режим>[,<порт> ] | - | 0=сервер отключен,
1=сервер запущен. Порт по умолчанию:333. Для запуска сервера модуль должен быть в режиме множественных подключений AT+CIPMUX=1. |
| AT+CIPSTO | Установить таймаут сервера | TCP/IP | AT+CIPSTO=<таймаут> | AT+CIPSTO? | таймаут в секундах от 0 до 7200 |
| AT+CIPMODE | Установить сквозной режим | TCP/IP | AT+CIPMODE=<режим> | AT+CIPMODE? | 0=обычный режим,
1=unvarnished transmission mode |
| AT+CIUPDATE | Обновление прошивки через облако. Модуль должен быть в режиме 1 или 3 и быть подключен к AP с доступом к интернет. | TCP/IP | AT+CIUPDATE | - | 1 found server
2 connect server 3 got edition 4 start update |
| AT+PING | Пинг по имени хоста или IP адресу | TCP/IP | AT+PING=ip | - | Примеры:
AT+PING="192.168.1.1" AT+PING="ya.ru" |
| +IPD | Получить данные из сети | TCP/IP | (+CIPMUX=0)
+IPD,: (+CIPMUX=1) +IPD,,: |
- | 1. Одиночные подключения
(+CIPMUX=1) +IPD,<длина>:<данные> 2. Множественные подключения (+CIPMUX=1) +IPD,,<длина>,<данные> |
Ссылки
- Прошивка и запуск модуля ESP8266
- Пример использования через облако IBM
- Сайт посвященный чипу esp8266
- Очень короткое знакомство с WiFi модулем ESP8266 ESP-03
- Пример программирования в среде SDK первая прошивка
- http://tim4dev.com/2015/03/esp8266-wifi-direct-programming/
- https://geektimes.ru/post/242669/ - esp8266 + noolite
- Настройки с MODBUS ::
- Скачать и установить python - https://www.python.org/downloads/release/python-2711/
- запустить cmd(windows), перейти в каталог cd c:\Python27 , набрать команду pip install pyserial
- форум тут - http://esp8266.ru/forum/threads/razrabotka-biblioteki-malogo-webservera-na-esp8266.56/page-80
Сноски
- ↑ для Win систем подойдет XTCOM UTIL (удобно работать, если прошивка состоит из одного файла), мультиплатформенный esptool (требуется python, нужно указывать параметры в командной строке), FLASH DOWNLOAD TOOL (много настроек, удобно прошивать прошивки, состоящие из нескольких файлов, позволяет «собрать» прошивку в один файл из нескольких). Также вы найдете и другие программы для прошивки ESP8266 — попробуйте разные и пользуйтесь той, которая вам больше понравится.
- ↑ Загрузка прошивки в модуль обычно осуществляется на скорости 115200, но режим прошивки модуля поддерживает авто определение скорости и прошивка может быть осуществлена на скорости от 9600 и выше. Максимальная скорость зависит от многих факторов (вашего USB-TTL конвертера, длины проводов и прочего) и может быть определена экспериментально на конфигурации именно вашего оборудования.