Модуль WiFi ATK-ESP-01 чип ESP8266 ESP-12F

WiFi модуль Alientek ATK-ESP-01 ESP-12F, контроллер беспроводной связи на современном чипе ESP8266EX

На волне популярности WiFi радиопередатчика ESP8266EX, многие компании, занимающиеся разработкой и распространением собственных электронных продуктов под управлением микроконтроллеров, выпускают различные дополнительные модули на столь удачном многоцелевом решении от компании Espressif Systems.

Технические данные

• Контроллер: Espressif ESP8266EX Serial WiFi, однокристальная система на основе Tensilica L106 с ультра-низким энергопотреблением, разрядность 32-бит
• Рабочее напряжение: 3.3 В
• Поддерживаемое напряжение: 3.3 - 5.5 В
• Рабочий ток: 71-80 мА
• Максимальный ток: до 300 мА
• Ток неглубокого сна: 2 мА
• Ток глубокого сна: 0.02 мА
• Флеш-память: 32 МБит / 4 МБайт
• Протоколы WiFi: 802.11 b/g/n
• Диапазон частот: 2.4ГГц-2.5ГГЦ (2412М-2483.5М)
• Режимы WiFi: Клиент, Точка доступа, Клиент+Точка доступа (station, softAP, station+softAP)
• Защита: WPA-PSK, WPA2-PSK
• Шифрование: WEP, TKIP, AES
• Сетевые протоколы: IPv4, TCP/UDP/HTTP/FTP
• Выводы общего назначения (вход/выход, GPIO): 3
• Максимальный ток на контакт общего назначения: 12 мА, рекомендуемый 6мА
• Технология STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO
• Выходная мощность в режиме 802.11b: +20dBm
• Интерфейсы: UART, PWM
• Скорость передачи данных: 300-4608000 бод, по умолчанию 115200 бод
• Интегрированные переключатель приёма/передачи, согласующий высокочастотный трансформатор, усилитель мощности
• Встроенные блоки: согласования сети, фазовой автоподстройки частоты, управления питанием, блоки регулирования
• Антенна WiFi: PCB, разведена на плате в виде дорожки
• Поддержка файловой системы SPIFFS
• Поддержка функций Smart Link для устройств на Andriod и iOS
• Поддержка АТ-команд, Облачного Сервера и Наборов Разработки (SDK), обновление прошивки
• Шаг между контактами: 2.54 мм
• Светодиодная индикация: питание, вывод GPIO2 ESP-12F
• Рабочая температура: -40°...+85°
• Размеры: 29.1 х 19.1 х 6.0 мм (бе выводов)

Alientek ATK-ESP-01 что это?

В основе модуля ATK-ESP-01 лежит не менее известный контроллер беспроводной связи стандарта WiFi под маркировкой ESP-12F. Установленный на несущую плату-адаптер, контроллер имеет шесть доступных пользователю контактов. Прежде всего, дизайн и компоновка штырьковых выводов модуля ATK-ESP-01 разработана под платы семейства STM32F Alientek. Тем не менее, модуль совершенно легко подключается к любым проектам, которым изначально понадобится исключительно базовый функционал контроллера WiFi, а именно — управление настройками через АТ команды. Объясняется это отсутствием какой-либо предусмотренной производителем коммуникации с ESP8266, кроме единственной последовательной шины UART. Наличие ножек у модуля со стандартным для большинства разъёмов шагом 2.54 мм в ряде случаев упростит монтаж или предварительное прототипирование. Присмотревшись к модели ATK-ESP8266 под другим углом, становиться понятно, что весь функционал ESP-12F (аналогичный ESP-12E) остаётся доступен — все его контакты никак не защищены и по прежнему открыты разработчику.

В несущей плате-адаптере кроется небольшая изюминка в дополнительной обвязке из электронных элементов, незначительно выделяя модуль Alientek ATK-ESP-01 среди стандартных базовых моделей ESP. Присутствующий понижающий стабилизатор RT9193-33GB добавляет некоторую универсальность, позволяя запитать плату радиопередатчика от 3.3-х или 5-ти вольтового источника, при этом отпадает необходимость в дополнительном регуляторе. Есть информационный светодиод, отражающий наличие рабочего напряжения. Выводы RX и TX защищены от неправильной полярности входящего на контакты напряжения.

Благодаря интегрированной в модуле внутренней флеш-памяти, ATK-ESP-01 способен работать практически автономно и в ряде случаев не зависеть от дополнительных внешних управляющих устройств. Конструктивно, ESP-8266EX представляет из себя микроконтроллер, напрямую связанный с интегрированной в плату модуля микросхемой флеш-памяти, в которую записываются исполняемый скетч и прошивка.

ESP8266EX функциональная блок-схема

Распиновка ATK-ESP-01 (Диаграмма выводов, ATK-ESP8266 подключение)

Модуль ESP8266-12F обладает цифровыми выводами (контакты 3-4, 6) общего назначения, работающими с логикой напряжений "1" и "0".

Характеристики TTL-логики модуля ATK-ESP8266

• Исходящий сигнал, высокий уровень: 1,44 ... 3,6 В
• Исходящий сигнал, низкий уровень: -0,3 ... 0.18 В
• Входящий сигнал, высокий уровень: 1,35 ... 3,6 В
• Входящий сигнал, низкий уровень: -0,3 ... 0,45 В

Некоторые выводы имеют встроенный подтягивающий или стягивающий резисторы (GPIO15 по умолчанию стянут на минус, CHIP_EN и GPIO2 подтянуты на плюс). Рекомендуемый ток отдельного вывода составляет 6 миллиампер, предельный ток - 12 миллиампер.

• EXT_RSTB (RST, RESET) — контакт перезапуска модуля, активен при низкоуровневом сигнале
• GPIO0, GPIO1, GPIO3  — контакт общего назначения, ввод/вывод данных
• VCC — контакт питания модуля, напряжение 3.3-5.5 В
• GND — общий, заземление

Специальные функции:

• Асинхронный последовательный интерфейс UART, устанавливает связь с другими устройствами по шине UART:
  • UART0_RX — контакт GPIO3
  • UART0_TX — контакт GPIO1
  Подключение других устройств к выводам осуществляется по схеме RX->TX, TX->RX.
• ШИМ — выводы GPIO1, GPIO3 с разрядностью до 14-бит. Реализован программным способом в прошивке модуля. Может быть переназначен.

Режимы энергосбережения ESP8266EX

За исключением стандартных режимов полного функционирования и выключенного состояния, модуль ATK-ESP8266 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

Значения "Высокий" и "Низкий" - уровень сигнала на входе соответствующего контакта.

В модуле ATK-ESP-01 пользователю предоставлено право переключения режимов между обычным запуском из внутренней памяти и запуском в режиме программирования. Выполняет функцию выбора контакт GPIO0.

Добавление платформы ESP8266 в среду разработки ARDUINO IDE

Установка совместимых приложений для корректной работы с платформой ESP8266EX аналогично всему модульному ряду ESP. Пример настройки редактора ARDUINO IDE для ESP8266EX приведён в описании модуля ESP-01.

АТ команды ESP8266EX

В разделе расположены документы, содержащие полный перечень АТ инструкций ESP8266 с подробным описанием для каждой из них. Все команды разделены на три основные группы:

1. Основные АТ команды
2. WiFi AT команды
3. TCP/IP AT команды

АТ инструкции ESP8266 v1.5.4 (англ., PDF)

AT инструкции ESP8266 v3.0.2 (англ., PDF)

АТ команды ESP8266 в примерах v1.3 (англ., PDF)

Техническая информация

• Страница ESPRESSIF с поддержкой ESP8266