Модуль WiFi ESP-10 чип ESP8266

WiFi модуль ESP8266-ESP-10, контроллер беспроводной связи на современном чипе ESP8266EX

В современном, быстроразвивающемся мире, мы все давно привыкли к тому, что нас уже практически везде окружают разнообразные сети беспроводной связи, предлагающие нам возможность отправлять в Интернет или принимать из него различного рода цифровые данные, будь то музыкальные треки, фотографии, файлы с видеорядом или иную полезную информацию 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. Стоит упомянуть о том, что технология беспроводной связи WiFi широкими шагами углубляется в контекст систем видеонаблюдения, позиционирования и безопасности, а также неустанно набирает обороты по интеграции в бытовой и промышленной электронике. Подхватив тенденцию развития, производители разнообразной "умной" техники стараются усовершенствовать наш быт средствами удалённого обмена данными, внедряют технологию в свои продукты, одновременно обучая 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-10 самодостаточен и лёгок в настройке. Он способен выполнять многие базовые операции приёмо-передачи по технологии WiFi. Пользователю достаточно выбрать требуемую конфигурацию модуля под поставленную задачу. Антенна может быть изготовлена в произвольном виде при проектировании.

Модель ESP8266-10 — один из самых маленьких плат семейства радиопередатчиков ESP. Его физический размер составляет всего 15х10 мм, который аналогичен размерам карты памяти microSD!

Наличие встроенной памяти позволяет ESP8266-10 работать практически автономно и в некоторых случаях не зависеть от дополнительных внешних управляющих контроллеров. Конструктивно, ESP-8266EX представляет собой не программируемый контроллер, связанный с интегрированной в модуль микросхемой флеш-памяти, в которую записываются прошивка и пользовательские данные.

Особенности EPS-10

Аппаратная часть ESP-10 обладает рядом существенных ограничений, вследствие чего его можно причислить к разряду отладочных или узкоспециализированных плат. К одной из технических особенностей ESP8266-10 относится не предусмотренная возможность отключения модуля без принудительного разрыва рабочего питания. Модуль спроектирован таким образом, что может находиться исключительно в режиме запуска из встроенной флеш-памяти. Обновить прошивку модуля без вмешательства в его схему не возможно — контакт GPIO0, отвечающий за доступность перехода в режим программирования, жёстко привязан к высокоуровневому сигналу. Для его отвязки потребуется перерезать соответствующую дорожку и припаять к краям разреза размыкающий переключатель. В заводском исполнении, общение с модулем и его настройка доступны лишь посредством единственного последовательного интерфейса UART с передачей модемных АТ команд.

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 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): 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: нет
• 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: 2.0 мм
• Рабочая температура: -40°...+125°
• Размеры: 15.2 х 10 х 2.7 мм

ESP8266EX функциональная блок-схема

Распиновка ESP-10 (Диаграмма выводов)

Модуль ESP-10 обладает цифровыми выводами (контакты 2 и 3) 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! 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
• GPIO1, GPIO3  — контакт общего назначения, ввод/вывод данных
• VCC — контакт питания модуля, напряжение 3.0-3.6 В
• GND — общий, заземление
• ANT — контакт подключения внешней WiFi-антенны

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.

Режимы энергосбережения ESP8266EX

Кроме стандартных режимов полного функционирования и выключенного состояния, модуль ESP8266-10 поддерживает следующие энергосберегающие режимы:.

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 ESP-10 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 справочные 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-10 (ESP8266-10)

Техническая информация

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