Для чего нужен esp8266
Дружимся с ESP
Здравствуйте, коллеги и энтузиасты!
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.
Все представленные модели можно программировать и загружать прошивки через Arduino IDE точно так же, как при работе с Arduino.
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.
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.
8) 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”.
Код прошивки
Для прошивки всех используемых ниже модулей используем один и тот же код.
Установка Wi-Fi соединения
Подключение к объекту на платформе Rightech IoT Cloud по протоколу MQTT
Отправка рандомных значений по температуре («base/state/temperature») и влажности («base/state/humidity») каждые 5 секунд (PUB_DELAY)
Получение сообщений о переключении света («base/relay/led1»)
Модули на базе ESP8266
Для работы с модулями на базе ESP8266 есть два варианта:
Работа с AT командами (в стандартной прошивке Wi-Fi модуль общается с управляющей платой через «AT-команды» по протоколу UART);
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).
Через плату Arduino;
Через USB-Serial адаптер.
1. ESP-01
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.
ESP8266: Что внутри «народного wi-fi»?
Наша первая статья о Wi-Fi-чипе ESP8266 была тепло встречена хабра-сообществом. Не смотря на то, что содержала мало конкретной информации. Тому была веская причина — NDA, подписанное нами для получения SDK от производителя решения, компании Espressif. Именно поэтому мы просто рассказали, «вот, есть такое решение». Чтобы заинтересованные имели возможность обратить внимание.
На днях мы (проект COOLRF, не забудьте подписаться на наше ВКонтакт-сообщество, если вы еще не состоите в нём) получили разрешение производителя чипа на публикацию в наших статьях информации, ранее попадавшей под условия соглашения о неразглашении. Всех, кого интересовали подробности — welcome под кат.
Типовые сценарии использования
ESP8266 создан для использования в умных розетках, mesh-сетях, IP-камерах, беспроводных сенсорах, носимой электронике и так далее. Одним словом, ESP8266 появился на свет, чтобы стать мозгом грядущего «Интернета вещей».
Предусмотрено два варианта использования чипа: 1) в виде моста UART-WIFI, когда модуль на базе ESP8266 подключается к существующему решению на базе любого другого микроконтроллера и управляется AT-командами, обеспечивая связь решения с инфраструктурой Wi-Fi; 2) реализуя новое решение, использующее сам чип ESP8266 в качестве управляющего микроконтроллера.
Первый сценарий был кратко описан в нашей прошлой статье. Реализуется он с помощью любого из недорогих китайских ESP8266-модулей. Хорошо подходит любителям ардуино и тем, у кого уже есть в руках готовая схематика и отлаженная прошивка на базе чего-то своего, горячо любимого.
Второй вариант сценария предусматривает написание индивидуальной прошивки для управления чипом «изнутри». В данный момент прошивка должна быть написана для фирменного компилятора. С чем, в основном, и связаны требования к неразглашению информации вокруг этого решения. В обозримом будущем производитель планирует перейти на использование GCC и эти ограничения будут сняты.
Сценарий использования чипа в качестве управляющего микроконтроллера интересен тем, что позволяет создать устройства, действительно небольшие и реально долго работающие от батарей. Для работы с периферией на борту ESP8266 есть все необходимые возможности.
Ключевые характеристики
Чип ESP8266 является одним из самых высокоинтегрированных решений для работы с WiFi. Внутри чипа уместилась куча всего того, что в конкурирующих решениях часто является частью внешней обвязки:
В итоге типовая обвязка чипа состоит всего из нескольких элементов. Меньше элементов = меньше цена компонентов, меньше стоимость пайки, меньше площадь размещения, меньше стоимость печатной платы. Что прекрасно подтверждается актуальными ценами модулей на базе героя нашего сегодняшнего обзора.
Управляет всем этим интегрированным хозяйством расширенная версия 32-битного процессора Tensilica’s L106 Diamond series. Что же интересного внутри?
Беспроводное остроумие. Обзор модуля ESP-8266 Witty
За время своего еще недолгого существования ESP8266 успел мутировать во множество модификаций различных размеров и форм, обладающих разными возможностями.
Вот и сейчас из Поднебесной мне приехала платка на её основе, которую раньше не приходилось держать в руках. В чем-то интересная, в чем-то забавная. Давайте разбираться.
Эта плата имеет имя собственное: Witty. Да уж, остроумия создателям, китайской компании Gizwits, точно не занимать.
Вообще, Gizwits позиционирует себя как провайдер решений для умного дома, что бы это не означало.
Кроме всего прочего, у этой компании есть свое облако для интернета вещей, которое предполагает в том числе и удаленное управление. Соответственно, есть и поддержка некоторого количества беспроводных устройств. В том числе и ESP 8266 в таком нестандартном исполнении.
Для тех, кому лень читать, видеоверсия этого материала:
Модуль
Самое интересное в конструкции этого модуля то, что он состоит из двух отдельных плат: собственно самой платы-контроллера и вспомогательной, служащей для прошивки и общения с компьютером.
Рассмотрим их отдельно. 
Сразу видно, что собран модуль на основе ESP-12. В описании указано, что используется последняя на момент выхода этого материала модель ESP-12F. Так ли это, я сказать не могу, так как визуально различить ESP-12E и ESP-12F затруднительно.
Разведены все выводы у ESP-12, причем разведены c шагом в одну десятую дюйма, что позволит без проблем монтировать его на распространённые макетки. Также на модуле установлены:
— датчик освещенности. Простой фоторезистор, подключенный к аналоговому входу через делитель;
— RGB светодиод формата SMD5050;
— кнопка, судя по всему подключенная к GPIO4.
Неочевидный момент
На ноге Vcc нашего модуля находится не 3.3В, как можно было бы предположить, а 5В. Причем идут они непосредственно от LM1117, что позволяет питать от ноги Vcc существенные нагрузки. Если же нужен 3.3В, взять их можно с ноги CH_PD.
На Нижней стороне платы мы видим:
— microUSB-разъем, использующийся для питания;
— преобразователь 1117, понижающий приходящие с microUSB 5В до рабочих 3.3В;
— обвеску для светодиодов, и датчик освещенности.
Похоже, она планировалась как Shield для прошивки. На ней виден еще один microUSB-разъем, микросхема ch340 — конвертер USB-UART и кнопки, подписанные как RESET и FLASH.
Таким образом, можно предположить, что по задумке производителя вся проводная коммуникация с этим модулем должна проходить через этот Shield. Странно тогда, почему этот Shield сделан не сквозным, чтобы дать возможность посадить его непосредственно на макетку. Получается, для каждого обновления прошивки модуль придется вынимать со схемы, что не особо удобно.
Еще один сюрприз ждет нас при попытке установить данный модуль в макетку.
Модуль занимает всю ширину бредборда. Соответственно, коммутировать что-то проводами с dupont-разъемами становится затруднительно. А точнее, и вовсе невозможно. Единственное решение, которое приходит мне в голову, это соединить несколько макеток параллельно и подключать модуль сразу к обоим.
Первый запуск
С конструкцией разобрались, теперь подадим на модуль питание через microUSB платы и посмотрим, что произойдет.
Загорелся светодиод — значит, модуль работает. Удобно, не нужны никакие дополнительные блоки питания, ведь 500 миллиампер, которые выдает usb-порт, модулю должно хватить.
После запуска модуля я рассчитывал увидеть новую сеть, которую по умолчанию создают все 8266 на стандартной прошивке, но этого не произошло, новых сетей в радиусе видимости не обнаружено. Странно…
Подключившись к модулю по проводу с помощью утилиты ESPlorer (я по привычке использую его для общения с платой), получил в консоль что-то невразумительное.
Похоже — прошивка нестандартная.
Ну что ж, подключаться к китайскому облаку я не собираюсь, поэтому прошью модуль чем-то более подходящим. Например, NodeMCU.
Для этого снова собираем бутерброд из двух плат и подключаем его уже через microUSB-порт нижнего модуля.
Порадовало, что прошивка прошла успешно, без каких-либо проблем. Главное — вовремя нажать кнопку FLASH.
Помогите объяснить
Во время первых запусков(примерно 2-3 часа экспериментов) модуль существенно грелся. Экран чипа через минуту после старта был по ощущениям примерно 39-40 градусов и температура продолжала расти(через 20 мнут непрерывной работы дохолида до уровня «едва могу прикоснуться»). Стало интеесно, что будет, поэтому я оставил модуль поджариваться и занялся другими делами. Через некоторое время я потрогал модуль — он был комнатной температуры(что типично доя ESP-12) и с тех пор не греется.
У кого есть идеи, с чем это может быть связано — напишите, пожалуйста в комментариях.
Работа
Итак, модуль реагирует на команды, подключился к моему wi-fi — вроде бы все в порядке.
Что делают в первую очередь с любимым новым модулем или контроллером? Правильно! Мигают светодиодом! Не будем же и мы отступать от традиции. Разглядывая дорожки на плате и экспериментируя я установил, что для управления свечением светодиода используются следующие выходы:
GPIO12 — зеленый
GPIO13 — синий
GPIO15 — красный
Причем производитель не удосужился поставить ограничивающие резисторы различного номинала для каждого из цветов, поэтому на полной яркости красный намного тусклее остальных. Впрочем, данные выходы поддерживают ШИМ. И если это кому-то критично, он может подстроить яркость свечения самостоятельно.
Теперь черед датчика освещенности.
Как и следовало ожидать, этот датчик подключен к единственному аналоговому входу ESP-8266 — adc pin. Показания меняются в соответствии с изменениями освещенности. Вот только светочувствительный резистор, который используется в этом модуле, меняет свои параметры в весьма широком диапазоне. Поэтому при подключении его к ESP-8266 через простейший делитель, как сделано в этом модуле, датчик будет показывать освещенность лишь в узком диапазоне. Чуть темнее — 0, чуть ярче — максимум.
Выводы.
Достоинства Witty:
1. Модуль собран и готов к работе. Не нужно шаманить с подключением, гадать, хватит ли питания. Просто подключили по MicroUSB и вперед!
2. Прошивальщик в комплекте. Не нужно подключать сторонний USB-UART, выводить только лишь для прошивки специальную кнопку.
3. Встроенный датчик освещенности.
4. Размер. Более компактна, чем NodeMCU board. Хотя и занимает всю ширину макетки.
Недостатки:
1. Размер. Все-таки, хотелось бы иметь хоть один ряд отверстий в breadboard свободным.
2. Требуется демонтаж с макетки для каждой прошивки(или подключение по Tx, Rx, что убивает идею удобного подключения)
3. Светодиод запараллелен с тремя GPIO Выходами. Либо не использовать их, либо светомузыка.
Для кого она:
Я бы рекомендовал эту плату тем, кто только планирует знакомство с ESP-8266, хочет вообще понять, нужен ли ему этот контроллер. Таким образом, порог вхождения становится минимальным. Никаких шаманств с подключением, питанием и прочими капризами ESP-8266, которые у многих отбивают охоту продолжать знакомство с контроллером.
Также она будет полезна как часть набора для быстрого прототипирования(зачем, собственно, брал её я) или для устройств разового применения(сделал-поработал-разобрал)
Знакомство с недорогим и функциональным микроконтроллером ESP8266: прошивка и пример использования
Авторизуйтесь
Знакомство с недорогим и функциональным микроконтроллером ESP8266: прошивка и пример использования
ESP8266 — китайский микроконтроллер (далее МК) от производителя Espressif с поддержкой WiFi-интерфейса. Управлять всем этим можно не только с браузера, но и из приложений на Android/iOS/Desktop. Если МК будет применяться там, куда не достаёт WiFi-сеть, то ESP8266 может работать в режиме точки доступа.
Примечание В этой статье не будут рассмотрены практические примеры применения ESP8266. Речь пойдёт об основных преимуществах и возможностях этого МК.
Содержание:
Микроконтроллер ESP8266 работает с внешней flash-памятью по интерфейсу SPI. Её объём варьируется от 512 Кбайт до 4 Мбайт. При желании и умении микросхему памяти можно будет перепаять на версию до 32 Мбайт.
Разновидности МК серии ESP и их плат
Существует около полутора десятка версий МК серии ESP и огромное количество плат с ними. Рассмотрим самые популярные из них.
Микроконтроллеры ESP8266
ESP-01
ESP-03
ESP-07
ESP-12
Разные варианты микроконтроллера ESP-12. Источник
В свою очередь, существует несколько вариантов этой версии: ESP-12S, ESP-12F, ESP-12E. Вторая и третья версии имеют на торце дополнительно 6 разведённых контактов.
Платы
WeMos D1 mini
Плата WeMos D1 mini. Источник
NodeMCU v0.9/v1
Первое поколение плат серии NodeMCU. На ней распаяны все 11 GPIO-портов. Некоторые из них обладают дополнительными функциями (UART, I2C, SPI, PWM, ADC). Хотя на плате впаяны контакты, она занимает всю ширину беспаечной макетной платы, что затрудняет работу на ней. МК имеет 4 Мбайт flash-памяти. Также имеется мост CH340.
NodeMCU v3
Финальная версия платы этой серии. Существует и v2 «Amica», которая меньше по габаритам. v3 носит название «LoLin» и отличается от предыдущей версии только размерами и незначительными деталями (например дополнительной распайкой шины питания). Кроме традиционного моста CH340/CH341 на платы ставят чип CP2102, так что внимательней с выбором драйвера на них.
Характеристики
Все эти (и не только эти) платы выполнены на чипсете микроконтроллера ESP8266EX, а следовательно, характеристики у них одинаковые:
Как работать с микроконтроллером ESP8266?
Есть два способа работы с ним:
Прошивка
В большинстве случаев намного удобней прошивать МК и работать с ним со своей прошивкой. Однако тут тоже есть свои нюансы. Вот 3 варианта событий:
В чём прошивается?
Например NodeMCU Flasher (которая подходит не только для плат NodeMCU) или ESPTool (необходим Python).
Однако в этой статье работа с МК и процесс прошивки будут рассмотрены в Arduino IDE.
Изначально среда Arduino IDE не предназначена для работы с МК серии ESP. Чтобы это исправить, идём в Файл → Настройки и в поле Дополнительные ссылки для Менеджера плат вставляем эту ссылку:
Потом открываем Инструменты → Плата → Менеджер плат и в открывшемся списке в самом низу находим плату «esp8266 by ESP8266 Community» (если с этим возникли трудности — используем поиск вверху окна). Устанавливаем последнюю версию платы (около 150 Мбайт).
После установки в списке плат появится немалое количество плат. Если не нашли свою плату или не знаете её названия — выбирайте Generic ESP8266 Module. Теперь можно выбрать свой МК в списке COM-портов.
У ESP8266 две скорости передачи: основная — её вы указываете при инициализации последовательного порта, и скорость, на которой передаётся отладочная информация. Она передаётся сразу после подачи питания на МК. Обычно это скорости 115200 бод и 74800 бод 0 соответственно.
Основы
Если вы не владеете базовыми знаниями работы с платформой Arduino, наверстать упущенное можно в нашей статье про основы использования Arduino.
После скачивания платы ESP8266 с помощью менеджера, в примерах появится большое количество скетчей. Рассмотрим один из них (Файл → Примеры → ESP8266WebServer → HelloServer):
Ознакомиться с API МК можно в их официальном репозитории.
Распределение памяти
Внешняя память распределена на следующие разделы:
Файловая система SPIFFS
Один из плюсов внешней flash-памяти — файловая система. В неё можно с лёгкостью записать файлы (веб-странички, медиа-файлы и прочее) на микроконтроллеры ESP8266. На аппаратном уровне это можно было бы реализовать подключив к МК модуль SD-карт. Однако это решение требует свободных портов.
Размер файловой системы (от 32 Кбайт до 15 Мбайт) зависит от самого объема flash-памяти и от конфигурации, выставленной в Инстурменты → Flash size. Например, конфигурация 4M (2M SPIFFS) предназначена для МК с общим объёмом flash-памяти 4 Мбайт, 2 Мбайт из которых будут выделены под файловую систему.
SPIFFS не работает с папками — она содержит только список файлов. Соответственно, если загрузить в неё папку style, в которой будет файл header.css, то в файловую систему систему запишется файл с именем /style/header.css. Об этом стоит помнить, потому что длина файлового имени не должна превышать 31 символ (читается 32, но символ с кодом 0 отведён под завершение строки).
Для загрузки файлов потребуется инструмент ESP8266FS, интегрирующийся в Arduino IDE. Инструкция по установке:
Как работать с SPIFFS и файлами в ней, можно узнать в этой статье.
Энергонезависимая память EEPROM
Работа с внешней памятью немного отличается от стандартной.
Прошивка «по воздуху» OTA-Update
Для этого вам потребуется установленный Python.
Прошиваем МК по проводу. В случае успешной загрузки в списке портов появится новый хост с именем «esp8266-xxxxxx», где esp8266 — указанное выше имя хоста, а xxxxxx — локальный IP-адрес МК. Выбираем его.
Теперь микроконтроллер ESP8266 можно прошивать «по воздуху».
WiFi модуль ESP8266 ESP07 для домашней автоматизации
Миниатюрные WiFi модули ESP8266 довольно привлекательны для систем умного дома и домашней автоматизации. Их еще называют «убийцами NRF24L01». Здесь уже был обзор этого модуля
Я себе заказал более поздние модификации ESP07 и ESP12, которые отличаются меньшими размерами и большим числом выведенных GPIO, что не требует «хаков» для использования в них дополнительных портов ввода/вывода.
Данный модули разработаны китайской компанией Espressif System
Технические характеристики:
ESP8266 ESP-07
ESP8266 ESP-12
Оживление модуля заняло довольно много времени
Для этого нужно подать на него 3.3В. Причем стабилизаторы у преобразователей USB/UART не тянут данный модуль по току, поэтому питание нужно внешнее.
Далее нужно посадить GPIO15 на землю, а CH_PD и GPIO0 подтянуть к VCC через резистор. В некоторых источниках еще указывается, что нужно подтянуть к VCC и GPIO2, но у меня все заработало и без этого.
RXD, TXD и GND подсоединяются через переходник USB/UART к компьютеру.
В результате собрал на макетке такую схему 
Здесь сразу столкнулся со следующей сложностью — шаг дырочек у ESP07 — 2мм, а не 2.5 как у штырьковых разъемов, применяемых в Ардуино и прочих местах.
Пришлось к макетке паять на проволочках 
Сразу вывел кнопку RESET и перемычку GPIO0 на землю, переводящую модуль в режим загрузки прошивки. А питание на модуль завел через линейный стабилизатор LM1117-N-3.3
После этого запустил программу CollTerm и на скорости 9600 получил приглашение модуля.
Команда AT+GMR выдала 0020000904 (Версия SDK — 0020, в версия AT — 0904)
Далее побаловавшись с AT командами запустил модуль как точку доступа и подключился к своей.
Для тех, кому лень, как мне, разбираться с АТ командами, есть программа ESP8266_config, позволяющая все это настроить.
Далее интересно было попробовать модуль в режиме самостоятельного контроля. Для этого решил прошить его NodeMCU со встроенным интерпретатором LUA.
Я загрузил ModeMCU сGITHUB вместе с примерами и модулями на LUA
Прошивку делал утилитой XTCOM_UTIL. Так как данная программа работает только с COM1-COM6, пришлось в диспетчере устройств изменить свой COM33 от USB/UART конвертера на COM6.
Далее прошивка не представляет труда: открываем порт и коннектимся. Скорость выбирается автоматически. Главное, не забыть посадить GPIO0 на землю (у меня для этого есть специальная перемычка). Скорость выбирается автоматически. Иногда коннект не устанавливался. Помогало нажатие кнопки RESET во время коннекта.
Далее выбираем файл с прошивкой
nodemcu-firmware-master\pre_build\latest\nodemcu_latest.bin
Теперь можно подключиться к модулю при помощи ESPlorer
В данной программе можно загружать в ESP файлы для интерпретатора LUA, выполнять как одиночные команды так и скрипты этого интерпретатора.
У меня получилось запустить модуль давления/температуры BMP180, подключенный к GPIO2 и GPIO0 
Для этого я загрузил файл bmp180.lua из готовых модулей, идущих вместе с прошивкой с GITHUB
И затем файл init.lau, выполняемый при загрузке ESP8266
Запуск программы без задержки таймера приводил к неизменной ошибке.
После рестарата, код
Выдавал в консоль текущее давление и температуру.
А вот запустить выдачу данных параметров в режиме веб-сервера мне не удалось. Все дело в нехватки памяти. Отдельно веб сервер и BMP180 работали, а вместе вываливались в
Или просто на консоль валились обрывки кода LUA.
Модернизировать свою домашнюю метеостанцию с ходу не получилось.
Выводы
Полезные ссылки и литература
Кот попался, пока возился с макрофотографиями 
Оказался довольно пыльным )))