Microcontroller ESP8266: tilkobling og oppsett

Mange brukere har allerede gjort oppmerksomheten til chip ESP8266-12, utgitt av Espressif. Dens kostnad er mye billigere sammenlignet med standard Bluetooth-adapter, og selv med mindre dimensjoner, er det forskjellig betydelig flere funksjoner. Nå har alle hjemmelskere muligheten til å jobbe i et Wi-Fi-nettverk i to moduser samtidig, det vil si å koble datamaskinen til noen tilgangspunkter eller å inkludere det som et slikt punkt.

På den annen side må du forstå riktig at slike kort ikke bare er utviklet for Wi-Fi-kommunikasjon. ESP8266 er en mikrokontroller med egne UART-, GPIO- og SPI-grensesnitt, det vil si det kan brukes som et helt autonomt utstyr. Mange etter utgivelsen av denne brikken kalte den den mest ekte revolusjonen, og over tid vil slike enheter bli bygget på selv de enkleste former for teknologi, men så langt er enheten relativt ny og det er ingen stabil fastvare på den. Mange spesialister rundt om i verden prøver å oppfinne sin egen firmware, fordi det ikke er veldig vanskelig å fylle dem i lønn, men til tross for de ulike vanskelighetsgrader, kan enheten nå kalles ganske brukbar.

For øyeblikket vurderes bare to alternativer for bruk av denne modulen:

• Bruk kortet i kombinasjon med en ekstra mikrokontroller eller datamaskin, som styres av modulen gjennom UART.
• Selvskrivende firmware for brikken, som lar deg senere bruke den som en selvstendig enhet.

Det er ganske naturlig at vi ikke vil vurdere en uavhengig fastvare i dette tilfellet.

Når man ser på brukervennlighet og gode egenskaper, gir mange mennesker blant de mange mikrokontrollerne sin preferanse til ESP8266. Koble til og oppdatere fastvaren til denne enheten er ekstremt enkel og rimelig, og utføres på samme maskinvare som maskinvaren er koblet til datamaskinen. Det er også via USB-TTL-omformer, eller hvis noen foretrekker andre alternativer for tilkobling, kan det implementeres gjennom RPi og Arduino.

Hvordan sjekke?

For å teste effektiviteten til enheten du nettopp har kjøpt, må du bruke en spesiell stabilisert spenningskilde klassifisert til 3,3 volt. Det bør bemerkes med det samme at det faktiske spenningsområdet for denne modulen er 3 til 3,6 volt, og tilførselen av høyspenning vil umiddelbart føre til at du bare deaktiverer ESP8266. Firmware og annen programvare etter en lignende situasjon kan begynne å virke feil, og du må allerede reparere enheten eller rette den på en eller annen måte.

For å bestemme driften av denne modellen til mikrokontrolleren, trenger du bare å koble til tre pinner:

• CH_PD og VCC er koblet til 3,3 V strømforsyning.
• GND er koblet til bakken.

Hvis du ikke bruker ESP-01, men en annen modul, og den allerede har en GPIO15-utgang fra begynnelsen, må du og den også være tilkoblet til bakken.

Hvis fabrikkens fastvare har startet normalt, kan du se en rød LED, og deretter blinker et blått et par ganger. Det skal imidlertid bemerkes at ikke alle enheter i ESP8266-serien har en rød strømindikator. Firmware på enkelte enheter sørger ikke for at den røde indikatoren lyser hvis det ikke er noen rød indikator i modulen (spesielt dette gjelder ESP-12-modellen).

Når det er koblet til, aktiverer det trådløse nettverket et nytt tilgangspunkt, som kalles ESP_XXXX, og det kan detekteres fra hvilken som helst enhet som har tilgang til Wi-Fi. I dette tilfellet avhenger navnet på tilgangspunktet direkte av produsenten av fastvaren du bruker, og kan derfor være noe annet.

Hvis poenget virkelig ser ut, kan du fortsette forsøkene, ellers må du sjekke strømmen, så vel som den korrekte tilkoblingen til GND og CH_PD, og hvis alt er koblet riktig, så sannsynligvis forsøker du fortsatt å bruke det ødelagte modulen eller Det installerte bare firmware med ikke-standardinnstillinger.

Hvordan kan jeg raskt koble den til?

Standard settet som kreves for å koble til denne modulen, inneholder følgende:

• Modulen selv;
• Loddefri prototyping bord;
• Et komplett sett med mamma-pappa ledninger, designet for breadboard, eller en spesiell kabel DUPONT MF;
• USB-TTL-omformer basert på PL2303, FTDI eller en hvilken som helst lignende chip. Det mest optimale alternativet er hvis RTS og DTR også sendes ut på USB-TTL-adapteren, fordi det muliggjør rask nedlasting av fastvaren fra enhver UDK, Arduino IDE eller Sming, uten at du selv må bytte GPIO0 manuelt til bakken.

Hvis du bruker en omformer for 5 volt, må du kjøpe en ekstra strømregulator basert på chip 1117 eller lignende, samt en strømkilde (for en standard 1117, selv en vanlig ladning fra en smarttelefon til 5 volt er ganske egnet). Det anbefales ikke å bruke Arduino IDE eller USB-TTL som strømkilde for ESP8266, men bruk en separat, da dette i siste instans kan bli kvitt mange problemer.

Et utvidet sett for å gi komfortabel og permanent drift med modulen gir behov for ekstra strømkontakter, motstander, lysdioder og DIP-brytere. I tillegg kan du også bruke en billig USB-skjerm, som gjør det mulig å kontinuerlig overvåke mengden strøm forbrukes, og gir også liten beskyttelse til USB-bussen fra forekomsten av kortslutning.

Hva skal jeg gjøre?

Først av alt er det verdt å merke seg at ESP8266-kontrollen kan være litt forskjellig avhengig av hvilken modell du bruker. Det finnes mange slike moduler i dag, og det første som skal til for å identifisere modellen du bruker og bestemme dens pinout. I denne håndboken vil vi snakke om å jobbe med ESP8266 ESP-01 V090-modulen, og hvis du bruker en annen modell med en GPIO15 (HSPICS, MTDO), må du trekke den til grunn for både standardmodulen start og For å bruke fastvaremodus.

Deretter må du kontrollere at strømforsyningsspenningen for den tilkoblede modulen er 3,3 volt. Som nevnt ovenfor er det tillatte området 3 til 3,6 volt, og i tilfelle en økning svikter enheten, men forsyningsspenningen kan til og med være godt under 3 volt, som er angitt i dokumentene.

Hvis du bruker en USB-TTL-omformer på 3,3 volt, må du i så fall koble modulen nøyaktig som på venstre side av bildet nedenfor. Hvis du bare bruker en fem-volt USB-TTL, så vær oppmerksom på høyre side av bildet. Mange kan tro at den riktige kretsen er mer effektiv på grunn av at den bruker en separat strømforsyning, men faktisk når det gjelder bruk av en USB-TTL-omformer på 5 volt, er det svært ønskelig å lage en ekstra divider på motstandene for å sikre samsvar med tre volt og fem volt Logiske nivåer, eller bare bruk nivåkonverteringsmodulen.

Tilkoblingsfunksjoner

I den riktige figuren er det en UTXD (TX) tilkobling, så vel som URXD (RX) av denne modulen til fem-volt logikken TTL, og slike prosedyrer utføres bare på egen risiko. ESP8266-beskrivelsen viser at modulen effektivt virker bare med 3,3-volts logikk. I de fleste tilfeller, selv når det gjelder fem volt logikk, svikter utstyret ikke, men noen ganger forekommer slike situasjoner, så denne forbindelsen anbefales ikke.

Hvis du ikke har mulighet til å bruke en spesialisert USB-TTL-omformer på 3,3 volt, kan du bruke en divider til motstandene. Det er også verdt å merke seg at strømforsyningsregulatoren 1117 er koblet til uten ekstra omspenning, og dette er virkelig en arbeidsteknologi, men det er best å bruke tilkoblingskretsen 1117 med kondensatorbånding. Du må sjekke det med ESP8266-databladet på stabilisatoren eller bruke den helt klar Modul basert på basen 1117.

For å starte modulen må du bryte GPIO0-TND kretsen, hvorpå du kan slå på strømmen. Det skal bemerkes at du trenger å gjøre alt i denne rekkefølgen, det vil si først at GPIO0 "henger i luften", og bare bruk strøm til CH_PD og VCC.

Hvordan koble du riktig?

Hvis du kan bruke mer enn en kveld til riktig tilkobling av ESP8266-modulen, kan du bruke et mer stabilt alternativ. I diagrammet ovenfor ser du et tilkoblingsalternativ med automatisk fastvareoverføring.

Det er verdt å merke seg at bildet ovenfor ikke viser bruk av gratis GPIO eller ADC, og deres tilkobling vil avhenge direkte av hva du vil implementere, men hvis du vil sikre stabilitet, ikke glem å tegne all GPIO til makten, og ADC til bakken Bruke opptrekksmotstander.

Motstandere på 10k kan erstattes om nødvendig av noen andre i området fra 4.7k til 50k, unntatt GPIO15, siden vurderingen ikke skal overstige 10k. Den nominelle kondensatoren, utjevning av høyfrekvente pulseringer, kan være noe annerledes.

Koble til RESET og GPIO16 ved bruk av en dyp hvilemotstand på 470 ohm, kan bli nødvendig når du bruker den aktuelle modusen, fordi modulen utfører full reset for å avslutte dyp hvilemodus, og gir et lavt nivå på GPIO16. Hvis denne tilkoblingen ikke er til stede, varer den dype hvilemodusen for modulen din for alltid.

Ved første øyekast kan det virke som GPIO0, GPIO1 (TX), GPIO2, GPIO3 (RX) og GPIO15 er opptatt, så du kan ikke bruke dem til dine formål, men faktisk er det langt fra saken. Et tilstrekkelig høyt nivå på GPIO0 og GPIO2, samt et lavt nivå på GPIO15, kan bare kreves for den første lanseringen av modulen, og i fremtiden er det allerede mulig å anvende dem etter eget skjønn. Det eneste som er verdt å merke seg er - ikke glem å oppgi de nødvendige nivåene før du fullstart maskinvaren fullt ut.

Du kan også bruke TX, RX som et alternativ til GPIO1 og GPIO3, men ikke glem at hver firmware begynner å "trekke" TX etter starten av modulen samtidig som feilsøkingsinformasjonen sendes til UART0 på 74480, men etter at Vil bli lastet ned, de kan brukes ikke bare som UART0 for å gjøre utveksling av data med en annen enhet, men også som standard GPIO.

For moduler som har et lite antall fortynnede pinner (for eksempel ESP-01), er det ikke nødvendig å koble ufortynnede pinner, det vil si at bare GND, CH_PD, VCC, GPIO0, GPIO2 og RESET blir avlet på ESP-01, og det er deg Trenger å trekke opp. Det er ikke nødvendig å lodde direkte til brikken ESP8266EX, og deretter trekke de ufortynnede pinnene, hvis du bare trenger det.

Slike tilkoblingsordninger ble brukt etter et stort antall eksperimenter utført av kvalifiserte spesialister og samlet inn fra en rekke ulike opplysninger. Det skal bemerkes at selv slike ordninger ikke kan anses ideelle, fordi du kan bruke en rekke andre, like effektive alternativer.

Koble til via Arduino

Hvis du av en eller annen grunn ikke har en USB-TTL-omformer for 3,3 volt, kan WiFi ESP8266-modulen kobles via Arduino med en innebygd omformer. Her må du først trekke oppmerksomheten på tre grunnleggende elementer:

• Når den brukes sammen med ESP8266, er Arduino Reset koblet til GND for å utelukke muligheten for å starte mikrokontrolleren, og i dette skjemaet ble den brukt som en gjennomsiktig USB-TTL-omformer.
• RX og TX var ikke koblet "på krysset", men direkte - RX-RX (grønn), TX-TX (gul).
• Alt resten er koblet på akkurat samme måte som ovenfor.

Hva du trenger å vurdere

Denne ordningen krever også samsvar med nivåene av TTL 5 volt Arduino, samt 3,3 volt til ESP8266, men det kan fungere godt og så.

Når du er koblet til ESP8266, kan Arduino utstyres med en strømregulator som ikke tåler strømmen som kreves for ESP8266, så før du aktiverer den, må du sjekke databladet for den som brukes av deg. Ikke prøv å koble til andre energikrevende elementer sammen med ESP8266, da dette kan føre til at den innebygde Arduino effektregulatoren bare svikter.

Det er også en annen tilkoblingsordning for ESP8266 og Arduino, der SoftSerial brukes. Siden for SoftSerial-biblioteket er porthastigheten på 115200 for høy og kan ikke garantere stabil drift, anbefales denne tilkoblingsmetoden, selv om det er noen tilfeller der alt fungerer ganske stabilt.

Koble til via RaspberryPi

Hvis du ikke har noen USB-TTL-omformere i det hele tatt, kan du bruke RaspberryPi. I dette tilfellet er programmering og tilkobling for ESP8266 nesten identisk, men her er alt ikke så praktisk, og i tillegg må du også bruke en effektregulator på 3,3 volt.

For å starte RX, TX og GND på enheten, kobler vi til ESP8266, og GND og VCC er hentet fra en stabilisert strømkilde vurdert til 3,3 volt. Her bør det tas hensyn til behovet for å koble alle GND-enheter, det vil si RaspberryPi og ESP8266. Hvis stabilisatoren er innebygd i enhetsmodellen din, kan tåle opptil 300 milliamperes ekstra belastning, så er ESP8266-tilkoblingen ganske normal, men dette gjøres kun på egen risiko.

Konfigurer innstillinger

Når du fant ut hvordan du kobler til ESP8266, må du kontrollere at driverne for enhetene er riktig installert, slik at en ny seriell virtuell port er lagt til i systemet. Her må du bruke program - seriell portterminalen. I prinsippet kan verktøyet velges til din smak, men du bør forstå riktig at en kommando som vil bli sendt til deg på seriell port, til slutt skulle ha de etterfølgende CR + LF-symbolene.

CoolTerm og ESPlorer-verktøyene er ganske utbredt, og sistnevnte gjør det mulig å ikke skrive inn ESP8266 AT-kommandoer uavhengig, og dermed gjør det lettere å arbeide med lua-skript under NodeMCU, så det kan brukes som standardterminal.

For en normal tilkobling til seriell port blir nødt til å gjøre mye arbeid, fordi fastvaren for ESP8266 er stort sett variert og aktivering kan utføres ved forskjellige hastigheter. For å avgjøre om det beste alternativet, må du gå gjennom tre grunnleggende alternativer: 9600, 57 600 og 115 200.

Hvordan sortere ut?

For å komme i gang, må du koble terminalen programvaren til serieporten på de virtuelle utsette parametre 9600 8N1, deretter tilbringe en hel modul reset, invalid CH_PD (chip aktiver) av kraften, og deretter aktivere den igjen, forvrenge CH_PD. Du kan også bruke en kortslutning til jord RESET for å starte enheten og observere data i terminalen.

Den første LED-enhet som skal vises på samme måte som vist i beskrivelsen av verifikasjonsprosedyren. Du bør også observere terminal sett med forskjellige tegn som vil ende med klar, og hvis det ikke skjer, koble til terminalen holdt på en annen hastighet, etterfulgt av en omstart av modulen.

Når du ser en av alternativene gitt linjehastighet, kan betraktes som en modul klar for drift.

Hvordan oppdatere firmware?

Når du har installert ESP8266, koble enheten tar bare noen få sekunder, og det vil være klar til å oppgradere firmware. For å installere ny programvare du trenger å gjøre videre.

Til å begynne, laste ned den nyeste firmware-versjonen fra det offisielle nettstedet og lastet ned et verktøy for å blinke. Her bør spesiell oppmerksomhet gis til hva operativsystemet er installert på maskinen som kjører ESP8266. Koble til enheter er best utføres til den eldre systemet Windows 7.

For standard Windows OS er det optimalt å bruke et program som heter XTCOM UTIL, noe som er spesielt praktisk i arbeidet, hvis firmware er bare en fil. Den beste multi-plattform alternativet bør ringe verktøyet esptool, som imidlertid krever for python, og behovet for å spesifisere parametere til kommandolinjen. I tillegg, i forbindelse ESP8266 kjernefunksjoner kan du enkelt gjøre programmet Flash Download Tool, som har et tilstrekkelig stort antall innstillinger, samt en praktisk teknologi for å installere firmware fra flere filer.

Deretter kobler du terminalen program fra seriell port, og et fullt koble fra strømnettet CH_PD, GPIO0 koble modulen til GND, og deretter CH_PD kan returneres tilbake. Til slutt, bare starte programmet for modulen firmware og sette dem i den ESP8266 stafetten.

I den overveldende majoriteten av tilfellene fastvaren er lastet inn i enheten ved en hastighet i området fra 115.200, men det er en spesiell modus sørger for automatisk fordeling av hastighet, slik at den fastvare kan bli utført ved en hastighet på mer enn 9600, oppdaterer den tilgjengelige ESP8266 funksjon. Arduino brukes for tilkobling eller USB-TTL - ikke spiller en spesiell rolle her, er fartsgrensen avhengig av lengden på ledningene som brukes av omformeren, og en rekke andre faktorer.