ESP-12S модуль беспроводной связи WiFi на чипе ESP8266
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, встречается в сферах отдыха, развлечения и досуга. И конечно же, WiFi присутствует в любом современном персональном компьютере, в мобильных телефонах и планшетах. 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).
Модуль беспроводной связи ESP-12S предлагает разработчику полноценное завершённое автономное сетевое решение WiFi в компактном исполнении. Он построен на модифицированном чипе ESP8266EX по архитектуре SoC (система на одном кристалле), основой которого стал 32-битный микропроцессор Tensilica L106 с ультра-низким энергопотреблением, поддерживающий частоты 80МГц и 160МГц, имеющий встроенные 16-битные инструкции и функции RTOS (операционная система реального времени) — Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP.
Технические характеристики
- Контроллер: ESP-12S ESP8266EX Serial WiFi, 32-бит SoC, AI Thinker
- 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: 32 МБит / 4 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: 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
- Рабочая температура: -40°...+125°
- Размеры: 24 х 16 х 3 мм
ESP8266EX функциональная блок-схема
Диаграмма выводов ESP-12S (распиновка)
Модуль ESP-12S 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*Vin-3.6 вольта, называемое высоким сигналом. Под нулём - входящее/исходящее напряжение -0.3-0.25*Vin вольт, называемое низким сигналом. Некоторые выводы имеют встроенные подтягивающие или стягивающие резисторы. Большинство контактов могут быть смультиплексированы с различными интерфейсами (I2C, I2S, HSPI, 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, GPIO3, GPIO5 — 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 GPIO4, GPIO12, GPIO14, GPIO15 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
- 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
Энергосбережение
За исключением стандартных режимов полного функционирования и выключенного состояния, модуль ESP-12S 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 |
EXT_RSTB(RST) |
GPIO15 |
GPIO0 |
GPIO2 |
TXD0 |
| Загрузка по UART |
высокий |
высокий |
низкий |
низкий |
высокий |
высокий |
| Запуск из флеш |
высокий |
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 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 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:
- Основные АТ команды
- WiFi AT команды
- 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)
Минимальная рекомендуемая схема подключения
Техническая информация
Полезные ссылки
