Модуль WiFi ESP-05 чип ESP8266

WiFi модуль беспроводной связи ESP-05 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-05 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-05 выполнена в миниатюрном размере, и не располагает на борту собственной встроенной WiFi-антенны. Для её установки присутствует разъём внешней антенны IPEX U.FL-R-SMT-1.

Наличие встроенной памяти позволяет ESP8266-05 работать практически автономно и в некоторых случаях не зависеть от дополнительных внешних микроконтроллеров. Конструктивно ESP-8266EX представляет собой не программируемый контроллер, связанный с интегрированной в модуль микросхемой энергонезависимой флеш-памяти, использующейся для записи и хранения ПО или данных ESP8266.

Особенности конструкции EPS-05

Аппаратная часть ESP-05 имеет ряд несущественных ограничений, касающихся энергосбережения и совместимости с некоторым ПО, вследствие чего модуль обладает "слегка урезанным" функционалом. К наиболее важным техническим особенностям ESP-05 относится отсутствующая возможность управления питанием модуля, без принудительного разрыва соответствующего контура схемы. Модуль спроектирован таким образом, что способен стартовать исключительно в режиме автоматической загрузки ПО из встроенной флеш-памяти. Обновление прошивки модуля без принудительного вмешательства в его схему не предусмотрено — специальный контакт, отвечающий за доступность перехода в режим прошивки в момент старта чипа ESP8266, жёстко привязан к высокоуровневому сигналу. В исходном состоянии и без дополнительных доработок, управление и общение с модулем возможно лишь посредством передачи АТ команд по последовательному интерфейсу UART.

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
  • 8Мбит (1МБайт): чип ZbitSemi ZB25VQ80ATIG
• 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): 2
• 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
• 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: разъём внешней антенны U.FL IPEX
• Поддержка файловой системы SPIFFS
• Поддержка функций Smart Link для устройств на Andriod и iOS
• Поддержка АТ-команд и Облачного Сервера
• Поддержка (опционально) Наборов Разработки (SDK) и обновление прошивки
• Шаг между контактами: 2.54 мм
• Рабочая температура: -40°...+125°
• Размеры: 14.2 х 14.2 х 3 мм

ESP8266EX функциональная блок-схема

Диаграмма выводов ESP-05 (распиновка)

Модуль ESP-05 обладает цифровыми выводами (контакты 3 и 4) 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. Рекомендуемый ток отдельного вывода составляет 6 миллиампер, предельный ток - 12 миллиампер.

Примечание! Следует избегать превышения значения максимального тока более 12 миллиампер и напряжения более 3.3 вольта, способных повредить микроконтроллер.

• EXT_RSTB (RST, RESET) — контакт перезапуска модуля, активен при низкоуровневом сигнале
• GPIO1, GPIO3  — контакт общего назначения, ввод/вывод данных
• VCC — контакт питания модуля, напряжение 3.0-3.6 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.

Энергосбережение

За исключением стандартных режимов полного функционирования и выключенного состояния, модуль ESP8266-05 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

Режим	CHIP_EN	GPIO15	GPIO0	GPIO2
Загрузка через шину UART	высокий	низкий	низкий	высокий
Запуск из флеш памяти	высокий	низкий	высокий	высокий

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

В модуле ESP-05 ни один из перечисленных в таблице контактов не доступен пользователю для управления (см. принципиальную схему). Чтобы воспользоваться возможностями микросхемы ESP8266EX в части её прошивки, потребуется знание и умение по самостоятельной доработке платы.

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 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)

Принципиальная схема ESP-05 (ESP8266-05)

Техническая информация

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