WiFi модуль беспроводной связи ESP-07 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-07 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-07 выполнена в миниатюрном размере, имеет на борту собственную встроенной керамическую WiFi-антенны с пиковым усилением 1.5 dBi и оснащена разъёмом IPEX U.FL-R-SMT-1 для подключения внешней антенны. Верхняя сторона модуля оборудована металлическим кожухом, защищающим внутреннюю электронику от возможных электрических помех.
Наличие встроенной памяти позволяет ESP8266-07 работать практически автономно и не зависеть от дополнительных внешних микроконтроллеров. Конструктивно, ESP-8266EX представляет из себя микроконтроллер, напрямую связанный с интегрированной в модуль микросхемой флеш-памяти, в которую прошивается исполняемый скетч.
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 мА
- Максимальный ток: 500 мА
- Ток неглубокого сна: 2 мА
- Ток глубокого сна: 0.02 мА
- Флеш-память: 8 МБит / 1 МБайт
- Протоколы WiFi: 802.11 b/g/n
- Диапазон частот: 2.4ГГц-2.5ГГЦ (2400М-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): 11
- Максимальный ток на контакт общего назначения: 12 мА, рекомендуемый 6мА
- Аналоговые входы: 1, 10-бит
- ШИМ выходы: 4
- Технология STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO
- Выходная мощность в режиме 802.11b: +20dBm
- Интерфейсы: UART, HSPI, I2C, I2S, IrDA, GPIO, ШИМ
- Встроенный переключатель приёма/передачи, согласующий высокочастотный трансформатор, усилитель мощности
- Встроенные блоки: согласования сети, фазовой автоподстройки частоты, управления питанием, блоки регулирования
- Антенна WiFi: встроенная керамическая антенна 2.4ГГЦ с пиковым усилением 1.5 dBi, коннектор IPEX
- 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
- Светодиодная индикация: питание, передача данных
- Рабочая температура: -40°...+125°
- Размеры: 21.2 х 16.2 х 3 мм
ESP8266EX функциональная блок-схема
Диаграмма выводов ESP-07 (распиновка)
Модуль ESP-07 обладает цифровыми выводами (контакты 4-7, 10-16) общего назначения, работающими с логикой напряжений "1" и "0". Под единицей подразумевается входящее/исходящее напряжение +0.75*VDD - 3.6 вольта, называемое высоким сигналом. Под нулём - входящее/исходящее напряжение -0.3 - 0.25*VDD вольт, называемое низким сигналом. Каждый вывод может быть смультиплексирован с различными интерфейсами (I2C, I2S, UART, ШИМ, IrDA). Рекомендуемый ток отдельного вывода составляет 6 миллиампер, предельный ток - 12 миллиампер.
Примечание! Избегайте превышения значения максимального тока, способного повредить микроконтроллер.
Единственный вывод ADC наделён аналого-цифровым преобразователем (контакт 2), позволяющим определять входящее напряжение в диапазоне от 0 до 1 вольта, делящееся в цифровом соотношении на 1024 возможных значения (0..1023). Разрядность АЦП - 10 бит.
- EXT_RSTB (RST, RESET) — контакт перезапуска модуля, активен при низкоуровневом сигнале
- ADC — Аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Диапазон входного напряжения 0-1 В, диапазон значений 0-1023
- 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, GPIO4, GPIO5, GPIO3, GPIO1 — контакт общего назначения, ввод/вывод данных. Переназначаемый на другие функции. В среде разработки Ардуино выводы определяются по нумерации, GPIO1 = 1 и т.д.
- 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
- Интерфейс электрической последовательной шины I2S. В основном, служит для сбора, обработки и передачи аудиоданных, или для приёма/передачи последовательных данных по двум раздельным шинам:
- I2SI_DATA — приём, контакт GPIO12
- I2SI_BCK — приём, контакт GPIO13
- I2SI_WS — приём, контакт GPIO14
- I2SO_BCK — передача, контакт GPIO15
- I2SO_DATA — передача, контакт GPIO3
- I2SO_WS — передача, контакт GPIO2
- Периферийный интерфейс IrDA (ИК дистанционное управление), реализуемый на программном уровне. Предназначен для модуляции несущей частоты 38кГц, демодуляции или кодирования NEC. Дальность передачи сигнала составляет около 1м:
- IR_Tx — контакт GPIO14
- IR_Rx — контакт GPIO5
Режимы энергосбережения ESP8266EX
За исключением стандартных режимов полного функционирования и выключенного состояния, модуль ESP-07 поддерживает энергосберегающие режимы, предназначенные для каждого определённого случая.
- 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.
- 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.
- 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 |
TXD0 |
| Загрузка по UART |
высокий |
низкий |
низкий |
высокий |
высокий |
| Запуск из флеш |
высокий |
низкий |
высокий |
высокий |
высокий |
Значения "Высокий" и "Низкий" - уровень сигнала на входе соответствующего контакта.
Добавление платформы ESP8266 в среду разработки ARDUINO IDE
Установка совместимых билиотек 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 справочные документы, содержащие полный перечень АТ инструкций ESP8266 с подробным описанием для каждой из них. Все команды разделены на три раздельные группы:
- Основные АТ команды
- WiFi AT команды
- TCP/IP AT команды
Минимальная рекомендуемая схема подключения
Техническая информация
Полезные ссылки
