Модуль WiFi ESP-03 чип ESP8266

WiFi модуль беспроводной связи ESP-03 на современном чипе ESP8266EX

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 низкой ценовой категории и наличием основного полноценного функционала. ESP-03 самодостаточен и лёгок в настройке. Он способен выполнять все базовые операции приёмо-передачи по технологии WiFi. Пользователю достаточно выбрать требуемую конфигурацию модуля под поставленную задачу. Плата ESP-03 оснащена керамической WiFi-антенной 2.4ГГц с пиковым усилением 1.5 dBi.

Наличие встроенной памяти позволяет ESP8266-03 работать практически автономно и в некоторых случаях полностью не зависеть от дополнительных внешних контроллеров. ESP-8266EX представляет собой программируемый микроконтроллер, связанный с интегрированной в модуль микросхемой флеш-памяти, в которую прошивается исполняемый скетч и другие пользовательские данные.

Технические данные

• Контроллер: ESP8266EX Serial WiFi, однокристальная система на основе Tensilica L106 с ультра-низким энергопотреблением, разрядность 32-бит
• Рабочее напряжение: 3.3 В
• Поддерживаемое напряжение: 3.0 - 3.6 В
• Рабочий ток: 71-80 мА
• Максимальный ток: 300 мА
• Ток неглубокого сна: 2 мА
• Ток глубокого сна: 0.02 мА
• Флеш-память
  • 4Мбит (512кБайт): чип GigaDevice 25Q40BTIG
  • 8Мбит (1МБайт): чип BergMicro 25Q80ASTIG
• Протоколы WiFi: 802.11 b/g/n
• Диапазон частот: 2.4ГГц-2.5ГГЦ (2412М-2484М)
• 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): 9
• 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, GPIO, HSPI, I2C, I2S
• Скорость передачи данных: 300-4608000 бод, по умолчанию 115200 бод
• Встроенный переключатель приёма/передачи, согласующий высокочастотный трансформатор, усилитель мощности
• Встроенные блоки: согласования сети, фазовой автоподстройки частоты, управления питанием, блоки регулирования
• Антенна WiFi: встроенная, керамическая, 2.4ГГц, 1.5 dBi
• 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: 2.00 мм
• Рабочая температура: -40°...+125°
• Размеры: 17.3 х 12.1 х 3 мм

ESP8266EX функциональная блок-схема

Диаграмма выводов ESP-03 (распиновка)

Модуль ESP-03 обладает цифровыми выводами (контакты 3-5, 9-14) общего назначения, работающими с логикой напряжений "1" и "0". Под единицей подразумевается входящее/исходящее напряжение +0.75*Vin-3.6 вольта, называемое высоким сигналом. Под нулём - входящее/исходящее напряжение -0.3-0.25*Vin вольт, называемое низким сигналом. Каждый вывод может быть смультиплексирован с различными интерфейсами (I2C, I2S, UART, ШИМ). Рекомендуемый ток отдельного вывода составляет 6 миллиампер, предельный ток - 12 миллиампер.

Примечание! Избегайте превышение значений максимального тока более 12 миллиампер и напряжения более 3.3 вольта, способного повредить микроконтроллер.

• EXT_RSTB (RST, RESET) — контакт перезапуска модуля, активен при низкоуровневом сигнале
• ANT — контакт антенны WiFi
• CHIP_EN (CH_PD, CH_PU) — контакт включения модуля в рабочий режим. Активен при высокоуровневом сигнале
• GPIO16 — контакт общего назначения, ввод/вывод данных. Соединение с выводом EXT_RSTB выводит модуль из режима глубокого сна
• GPIO14, GPIO12, GPIO13, GPIO15, GPIO2, GPIO0, GPIO3  — контакт общего назначения, ввод/вывод данных. Переназначаемый на другие функции
• VCC — контакт питания модуля, напряжение 3.0-3.6 В
• GND — общий, заземление

Специальные функции:

• Асинхронный последовательный интерфейс UART из 2х линий, устанавливает связь с другими устройствами по шине UART:
  • UART0_RX — контакт GPIO3
  • UART0_TX — контакт GPIO1
  • UART0_RTS — контакт GPIO15
  • UART0_CTS — контакт GPIO13
  • UART1_TX — контакт GPIO2, может использоваться для вывода отладочной информации
  Подключение других устройств к выводам осуществляется по схеме RX->TX, TX->RX.
• Двунаправленный последовательный интерфейс IIC/I2C, позволяет коммутировать внешние датчики, сенсоры, дисплеи т.д.:
  • SDA — контакт GPIO2
  • SCL — контакт GPIO14
• Последовательный периферийный интерфейс HSPI, допускает подключение внешней памяти SPI Flash, дисплеев, микроконтроллеров:
  • CS - контакт GPIO15
  • MISO - контакт GPIO12
  • MOSI - контакт GPIO13
  • CLK - контакт GPIO14
  Коммутация с другими устройствами осуществляется по схеме CS->CS, CLK->CLK, MISO->MOSI, MOSI->MISO
• ШИМ — выводы GPIO0, GPIO1, GPIO2, GPIO3, GPIO12, GPIO13, GPIO14, GPIO16, цифровая широтно-импульсная модуляция сигнала с разрядностью до 14-бит
• Интерфейс электрической последовательной шины I2S. В основном, служит для сбора, обработки и передачи аудиоданных, или для приёма/передачи последовательных данных по двум раздельным шинам:
  • I2S1_DATA — приём, контакт GPIO12
  • I2S1_BCK — приём, контакт GPIO13
  • I2S1_WS — приём, контакт GPIO14
  • I2S0_BCK — передача, контакт GPIO15
  • I2S0_DATA — передача, контакт GPIO3
  • I2S0_WS — передача, контакт GPIO2

Энергосбережение

За исключением стандартных режимов полного функционирования и выключенного состояния, модуль ESP-03 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.

Добавление платформы ESP8266 в среду разработки ARDUINO IDE

Установка совместимых библиотек 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 ESP8266

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. Базовые 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)

Принципиальная схема ESP-03 (ESP8266-03)

Минимальная рекомендуемая схема подключения

Техническая информация

• Документация ESP8266EX v1.0 (англ., PDF)