В процессе изучения и проектирования всё более сложных проектов приходит время, когда возникает необходимость и желание научиться работать с таким распространенным видом связи как WiFi. Так как именно такой вид связи может позволить комфортно создать единую сеть для ваших умных домашних устройств и управлять ими, например, с мобильного телефона, планшета или компьютера, то есть другими словами создать самый настоящий умный дом, который обойдется вам в десятки раз дешевле, чем покупать готовые решения в магазине. Применение WiFi конечно не ограничивается на этом и примеров использования данного вида связи настолько много, что перечислять их нет смысла, и если Вы попали на эту страницу, значит, использование WiFi вам уже зачем-то понадобилось, осталось только разобраться, как правильно с ним работать.

Разбираться мы будем на основе самого дешевого и популярного WiFi модуля ESP8266-01 . Купить WiFi модуль ESP8266-01 можно у нас на сайте.

Один из главных плюсов такого модуля это наличие памяти и своего микроконтроллера на плате, что позволяет работать ему самостоятельно, загрузив скетч непосредственно в сам модуль.

Модификаций WiFi модуля ESP8266 на самом деле достаточно много и перечислять их здесь мы не будем, научившись работать с одним, Вы без проблем сможете начать работать и с другими. Хочется сразу отметить, что работа с WiFi может показаться довольно не простым занятием, и если в Вашем багаже мало законченных проектов, лучше пока отказаться от WiFi связи и использовать в своих проектах радиосвязь, работа с которой гораздо проще для понимания. По работе с WiFi модулями создают целые сообщества и тематические форумы, что лишний раз доказывает насколько большинству людей трудно сразу разобраться с данным видом связи, а перечитывая всю информацию, у большинства людей просто опускаются руки. Скорей всего и мне не удастся всю важную информацию вместить в рамках только одной этой статьи, да и нет в этом смысла, иначе получится очередная путаница. Я попытаюсь пойти по пути строгой последовательности самых важных моментов, чтобы Вы смогли начать понимать принцип работы данного вида связи и далее уже просто развивать самостоятельно свои навыки в этом направлении.

И так, давайте приступим и для начала разберем выводы WiFi модуля ESP8266-01 .

VCC - питание модуля от 3V до 3.6V

GND - земля.

RST - вывод Reset отвечающий за перезагрузку модуля.

CH_PD - "chip power-down" при подаче питания на него активизируется работа модуля.

TX - передача данных (UART интерфейс)

RX - прием данных (UART интерфейс)

GPIO0

GPIO2 - порт ввода/вывода общего назначения

Выводы GPIO0 и GPIO2 - это точно такие же цифровые выводы, с которыми мы работаем на платах Arduino для взаимосвязи с различными датчиками, и применяются они в случае реализации самостоятельной работы на внутреннем микроконтроллере WiFi модуля ESP8266-01.

Для надежного питания модуля ESP8266-01 используйте внешний стабилизированный источник питания на 3.3V и лучше не пытайтесь брать питание от своей платы Arduino, так как модуль потребляет ток до 215mA и это может плохо закончится для вашей отладочной платы. Где взять стабилизированный источник питания на 3.3V надеюсь для вас не проблема, в противном случае вам явно еще рано заниматься данным модулем. Мне, например, нравится использовать для быстрого сбора схем на макетных платах вот такой модуль питания 3.3V и 5.0V YWRobot , который позволяет быстро получить стабилизированное напряжение на 3.3V или 5V на соответствующих дорожках питания макетной платы.

Подключаем плюс (+) от нашего источника питания 3.3V к выводу VCC модуля ESP8266-01, а минус (-) источника питания подводим к выводу GND . В таком состоянии на модуле включится красный светодиод, сигнализирующий нам о правильном подключении питания. Для того чтобы модуль активизировался, необходимо также соединить плюс (+) источника питания с выводом CH_PD модуля ESP8266-01 и желательно это сделать сразу через резистор 10кОм. Теперь, когда мы включим питание, на модуле должен загореться красный светодиод и пару раз быстро мигнуть синий светодиод. Если у вас так все и происходит, значит все отлично, вы правильно все подсоединили и ваш модуль рабочий. В противном случае еще раз проверьте подключение, либо замените модуль, так как он скорей всего не рабочий.

Идем дальше. Для работы с WiFi модулем ESP8266 нам необходим переходник USB-UART. Переходники бывают разные, например: FT232RL , CP2102 , PL2303 . Но мы предположим, что у вас нет таких переходников, и будем в качестве переходника USB-UART использовать плату Arduino. Я буду использовать для этого плату Arduino NANO, а вы можете использовать любую другую имеющуюся в вашем распоряжении. Подключение на любой плате один в один идентично. Производим подключение согласно следующей схеме.

Давайте рассмотрим, что мы здесь сделали. Сразу обратите внимание на то, что мы замкнули перемычкой на плате Arduino выводы RST и GND . Такая манипуляция отключает микроконтроллер и позволяет сделать из нашей платы Arduino самый настоящий переходник USB-UART.

Так как WiFi модуль ESP8266-01 мы питаем от отдельного внешнего источника питания, незабываем, что мы должны всегда соединять между собой землю всех источников питания в наших проектах. Поэтому мы соединяем вывод GND платы Arduino c землей (-) нашего внешнего источника питания 3.3V, предназначенного для питания модуля ESP8266-01.

Вывод TX вашей платы Arduino соединяем с выводом TX модуля ESP8266-01. По этой линии будут передаваться данные от WiFi модуля к плате Arduino. Кто знаком с UART интерфейсом, может задуматься: "Но как же так? Везде учили, что TX должен соединяться с RX. TX передает информацию, а RX принимает". И Вы будете правы. Всё верно всегда TX соединяется с RX, но именно в случае, когда мы делаем из Arduino переходник UART, необходимо подключать устройства напрямую. Считайте это исключением из правил.

Линию RX вашей платы Arduino подключаем так же напрямую к линии RX модуля ESP8266-01. По этой линии будет передаваться информация от платы Arduino на плату WiFi модуля. Но делаем это соединение через так называемый делитель напряжения, состоящий из двух резисторов номиналами 1кОм и 2кОм. Уменьшить напряжение на этой линии с помощью двух резисторов (делителя напряжения) нам необходимо, так как плата Arduino передает логический сигнал напряжением 5V, а WiFi модуль работает с напряжением 3.3V. Для преобразования логического сигнала мы могли бы использовать специальную платку преобразователя логических уровней, что было бы конечно правильней, но опять же предположим, что у вас ее нет, и нам пришлось пойти более простым путем и сделать это с помощью делителя напряжения.

Всё необходимое для дальнейшей работы мы пока подключили, но у нас остаются не задействованные ещё 3 вывода (GPIO0 , GPIO2 и RST ) на WiFi модуле ESP8266-01 . Для стабильной работы WiFi модуля нам необходимо эти оставшиеся не задействованные выводы подтянуть к плюсовой (+) линии питания модуля через резисторы в 10кОм.

Это избавит нас от различных помех (наводок) и сделает работу модуля стабильной. Лучше это делать сразу. В противном случае не удивляйтесь, что ваш модуль постоянно перегружается, выдает не понятную информацию, либо вообще не хочет работать. Использовать подтягивающие резисторы на незадействованных выводах микроконтроллера должно быть, как правило, если хотите стабильной работы в ваших проектах.

И снова проверяем работоспособность модуля WiFi ESP8266-01. Включаем питание и смотрим, чтобы зажегся красный светодиод и пару раз мигнул синий. Если всё так происходит, значит отлично, идем дальше. В противном случае проверяем правильность соединений, а так же качество всех контактов. Может быть просто банальная ситуация, когда десять раз все перепроверили и убедились, что все правильно подключили, но включая модуль, видите, что синий светодиод ведет себя не адекватно, постоянно горит, постоянно мигает или вообще не на что не реагирует. Это может происходить из-за плохого контакта на какой-то линии. Например, собирая схему на макетной плате, какой-нибудь из резисторов неплотно сидит на своем месте и это вызывает помехи. Проверяйте качество соединений. Модуль очень чувствителен. Не пренебрегайте этим. Это частая причина не стабильной работы.

В общем, с подключением мы закончили. Сейчас нам необходимо подготовить программу Arduino IDE для работы с WiFi модулем ESP8266-01. Для этого нам надо скачать и установить в Arduino IDE необходимый архив с библиотеками, примерами и платами ESP, который впоследствии позволит нам заливать скетчи прямо в микроконтроллер модуля ESP8266-01, менять прошивку и т.д. В рамках этой статьи нам скорей всего эти настройки и не понадобятся, но мне кажется, что после того, как мы разобрались с подключением модуля, порядок действий будет правильным, если мы сразу скачаем все необходимое для работы с Arduino IDE. Тут все в принципе просто.

Запускаем программу Arduino IDE и переходим в меню "Файл" - "Настройки"

В появившемся окне в верхнем поле пишем "esp8266". В итоге в окне у нас останется только нужная прошивка. При нажатии на прошивку появится кнопка "Установка" . Нажимаем на кнопку "Установка" и ждем, пока все установится. Архив достаточно большой, около 150 мегабайт, так что придется подождать.

После окончания установки. Перезагружаем Arduino IDE и видим, как появились новые платы ESP в меню "Инструменты" - "Платы". На этом всё. С настройкой Arduino IDE мы закончили. Пока нам эти настройки не нужны, но в дальнейшей работе нам без них не обойтись.

Всё мы подключили и подготовились, теперь можем начать разбираться с управлением. На самом деле, сейчас будет продолжение проверки и настройки модуля с помощью AT команд и без этого ни как не обойтись. WiFi модули реализованы так, что всё общение с ними происходит с помощью так называемых AT команд, которые зашиты в прошивке модуля. Мы не будем здесь перечислять все AT команды, их достаточно много и если захотите все тщательно изучить, можете без труда их найти в интернете. А мы будем использовать сейчас только самые необходимые для начала работы.

И так, подключаем нашу плату Arduino через USB кабель к компьютеру. А внешний источник питания, который питает WiFi модуль ESP8266-01 пока включать не надо. Запускаем программу Arduino IDE, выбираем в меню "Инструменты" нашу плату Arduino, в моем случае это Arduino NANO, а вы выбираете свою. Так же не забываем выбрать порт к которому подключена наша Ардуинка. Надеюсь все это вы понимаете и делать умеете.

Открываем мониторинг порта "Инструменты" - "Монитор порта" . Выбираем скорость порта 74880 (на такой скорости происходит запуск модуля) и слева в списке выбираем "NL & CR"

Вот теперь подключаем внешний источник питания который питает наш WiFi модуль. После чего вы должны увидеть в мониторе порта примерно такую информацию.

Здесь мы видим некоторую информацию по нашему WiFi модулю (скорость, количество памяти на борту и т.д.). Полученная информация может отличаться в зависимости от версии прошивки WiFi модуля. Не будем на этом заострять внимание. Важно другое. Внизу мы видим набор бессмысленных символов, это означает, что скорость порта (74880 бод), которую мы выставили, подходит только для начальной загрузки модуля, чтобы увидеть нормально эту информацию, но эта скорость не подходит для нормального общения с WiFi модулем.

Чтобы подобрать правильную скорость порта, будем просто изменять скорость порта и посылать в порт (поле сверху и кнопка отправить) символы AT пока не получим ответ ОК . Если Вы попробуете прямо сейчас послать символы AT в порт на скорости 74880, то будете получать очередные один-два бессмысленных символа в ответ.

Попробуйте сразу выставить скорость 115200 бод и послать команду AT. Чаще всего модули прошиты на эту скорость.

Вот такую картину вы должны увидеть в вашем мониторе порта. Если все равно в ответ пришел непонятный набор символов, понижайте скорость и повторяйте отправку AT команды, пока в ответ не вернется ОК . Если вы перепробовали все скорости и не добились правильного ответа, значит вам не повезло и модуль прошит прошивкой с нестандартной скоростью. Тогда остается только перепрошить модуль нормальной прошивкой, но это тема отдельной статьи.

Надеюсь, что все хорошо и скорость правильную вы подобрали. Кстати если вы попробуете выключить и снова включить WiFi модуль, после того как подобрали правильную скорость, то уже вместо той самой первоначальной информации, которая корректно отображалась на скорости 74880 бод, вы наоборот, увидите беспорядочный набор символов, но в конце вы увидите слово "ready". Но у нас есть возможность посмотреть эту первоначальную информацию в нормальном виде на правильной скорости, для этого необходимо программно перезагрузить модуль с помощью AT-команды AT+RST .

Чтобы узнать версию прошивки вашего WiFi модуля ESP8266-01, необходимо в монитор порта отправить команду AT+GMR и в ответ вы получите примерно следующую информацию:

WiFi модуль ESP8266-01 может работать как в режиме точки доступа, так и в режиме клиента. Чтобы разрешить модулю работать сразу во всех режимах, отправьте в монитор порта команду AT+CWMODE=3 и в ответ вы должны получить ОК .

Команда AT+CWLAP позволит посмотреть все WiFi точки доступа, которые видит в данный момент ваш модуль. Мой модуль, например, видит на данный момент в зоне своего покрытия всего три WiFi точки доступа. Ответ должен быть примерно таким:

Например, мы знаем пароль к третьей точке доступа и чтобы подключиться к ней выполняем команду AT+CWJAP="имя","пароль" , в моем случае эта команда выглядит AT+CWJAP="dsl_unlim_512_home","11111111" , на что получаем успешный ответ:

Параметры команды записываются на флеш память WiFi модуля ESP8266-01, и если мы выключим модуль и опять его включим, он автоматически подключится к этой точке доступа. Смотрите случайно в команде не допустите пробел, иначе получите в ответ ERROR . Необходимо обратить внимание, что в последних версиях прошивки рекомендуют использовать команду AT+CWJAP_CUR , то есть команда будет выглядеть AT+CWJAP_CUR="имя","пароль". Если вдруг мы забыли, к какой точке доступа подключен наш модуль, необходимо послать команду AT+CWJAP? или AT+CWJAP_CUR? и в ответ получим ту точку доступа, к которой подключен WiFi модуль на данный момент.

С подключением и первоначальной настройкой WiFi модуля ESP8266-01 мы разобрались. Модуль работает и готов для реализации ваших дальнейших проектов. Разобрать все возможные примеры работы с данным модулем в рамках одной статьи просто не возможно и мы этим займемся в следующих статьях. А для тех, кто не очень дружит с программированием, но очень хочет побыстрей начать управлять своими проектами с помощью WiFi, рекомендую познакомить с конструктором WiFi проектов RemoteXY . Этот сайт поможет вам без особого труда создать интерфейс управления для вашего мобильника или планшета и с помощью него управлять своим устройством, к которому вы подключите WiFi модуль.

Как проверить ESP8266

Для проверки ESP8266, который вы только что приобрели, потребуется .

Внимание! Допустимый диапазон напряжения питания модуля ESP8266 от 3,0 до 3,6 вольт. Подача повышенного напряжения питания на модуль гарантированно приведет к выходу ESP8266 из строя.

Чтобы проверить ESP8266 ESP-01 достаточно подключить три пина: VCC и CH_PD (chip enable) к питанию 3,3 вольт, а GND к земле. Если у вас не ESP-01, а другой модуль и на нем выведен GPIO15, то дополнительно еще потребуется подключить GPIO15 к земле.

При успешном старте заводской прошивки на модуле ESP8266 загорится красный светодиод (индикатор питания, на некоторых версиях модуля, например ESP-12, может отсутствовать) и пару раз мигнет синий (это индикатор передачи данных от модуля к терминалу по линии TX-RX, может иметь другой цвет) и в вашей беспроводной сети должна появится новая точка доступа с именем «ESP_XXXX», которую вы сможете увидеть с любого WiFi устройства. название точки доступа зависит от производителя прошивки и может быть другим, например AI-THINKER_AXXXXC. Если точка доступа появилась, то можно продолжить эксперименты далее, если нет, то еще раз проверьте питание, CH_PD, GND и если все подключено правильно то, скорее всего, у вас неисправный модуль, но есть надежда, что прошивка в модуле с нестандартными настройками и, возможно, вам поможет перепрошивка.

Как быстро подключить ESP8266

В минимальный набор для подключения и прошивки модуля ESP8266 входит:

Красный — питание 3,3в

Черный — GND

Желтый — на стороне ESP8266 — RX, на стороне USB-TTL — TX

Зеленый — на стороне ESP8266 — TX, на стороне USB-TTL — RX

Оранжевый — CH_PD (CHIP ENABLE) — должен быть всегда подтянут к питанию

Синий — GPIO0 — подключен через выключатель к земле для включения режима перепрошивки модуля. Для обычного старта модуля GPIO0 можно оставить никуда не подключенным.

Розовый на правой схеме — нестабилизированное питание 5-8 вольт

4. Для старта модуля разорвите цепь GPIO0 — GND и можете подавать питание (причем именно в таком порядке: сначала убеждаемся, что GPIO0 «висит в воздухе», затем подаем питание на VCC и CH_PD)

Внимание! В вышеприведенных, реально работающих, примерах подключения ESP8266 используется подключение выводов ESP8266 «напрямую» к земле и питанию, либо «висячее в воздухе», как у нас никуда не подключен RESET, что является абсолютно неправильным и пригодно только для пары первых экспериментов, хотя и вполне работоспособно на подавляющем большинстве модулей. «Напрямую» к питанию подключается только вывод VCC, остальные выводы: CH_PD, RESET, GPIO0, GPIO2, должны быть подтянуты (pullup) к питанию (VCC) через резистор от 4,7 до 50 кОм. «Напрямую», к минусу (общему проводу) питания подключаем только GND, а GPIO0 подтягиваем (pulldown) тоже через резистор до 10k к GND для перевода модуль в режим загрузки прошивки. Если вы планируете и дальше экспериментировать с ESP8266, то сделайте , впрочем так же как и для любых других микроконтроллеров. Детальное описание pullup и pulldown выходит за рамки данной статьи, но вы сможете легко нагуглить описание правильного подключения портов ввода-вывода. « » подключение позволит вам избежать множества «чудес» и проблем и будет неизбежно необходимым при возникновении затруднений с запуском или перепрошивкой модуля ESP8266.

Как правильно подключить ESP8266

Если вы планируете заниматься с ESP8266 больше, чем один вечер, то вам потребуется вариант подключения, обеспечивающий более высокую стабильность. Ниже приводятся две схемы подключения: с поддержкой автозагрузки прошивки из , и без нее.

Схема подключения ESP8266 (без автозагрузки прошивки, прошиваемся предварительно установив перемычку BURN и перезагрузив модуль)

Схема подключения с поддержкой автозагрузки прошивки из Arduino IDE, UDK, Sming. Для Flash Download Tool и XTCOM_UTIL, возможно, потребуется отключение RTS/DTR. Если RTS и DTR вам отключать неудобно, то можно добавить в схему перемычки

На этих схемах не показано подключение ADC и свободных GPIO — их подключение будет зависеть от того, что вы захотите реализовать, но если хотите стабильности, то не забудьте притянуть все GPIO к питанию (pullup), а ADC к земле (pulldown) через подтягивающие резисторы.

Резисторы на 10k могут заменены на другие от 4,7k до 50k, за исключением GPIO15 — его номинал должен быть до 10k. Номинал конденсатора, который сглаживает высокочастотные пульсации, может быть другим.

Соединение RESET и GPIO16 через резистор deep sleep на 470 Ом вам потребуется, если вы будете использовать режим deep sleep: для выхода из режима глубокого сна модуль перезагружает сам себя, подавая низкий уровень на GPIO16. Без этого соединения глубокий сон будет вечным для вашего модуля.

На первый взгляд на этих схемах кажется, что GPIO0, GPIO2, GPIO15, GPIO1 (TX), GPIO3 (RX) заняты и вы не можете их использовать для своих целей, но это не так. Высокий уровень на GPIO0 и GPIO2, низкий на GPIO15 требуются только для старта модуля, а в последующем вы можете использовать их по своему усмотрению, только не забудьте обеспечить требуемые уровни до перезагрузки модуля.

Можно использовать и TX, RX как GPIO1 и GPIO3 соответственно, не забывая о том, что при старте модуля любая прошивка будет дергать TX, отправляя отладочную информацию в UART0 на скорости 74480, но после успешной загрузки вы можете использовать их не только как UART0 для обмена данными с другим устройством, но и как обычные GPIO.

Для модулей, имеющих меньшее количество разведенных пинов, как например, ESP-01 подключение неразведенных пинов не требуется, т.е. на ESP-01 разведены только: VCC, GND, GPIO0, GPIO2, CH_PD и RESET — вот только их и подтягиваете. Нет никакой необходимости припаиваться прямо к микросхеме ESP8266EX и притягивать неразведенные пины, только если вам это .

Данные схемы подключения родились после множества экспериментов, проведенных нашими форумчанами и собраны по крупицам из разрозненной и недоступной изначально документации нашим сообществом, я всего лишь постарался объединить эти знания в одном месте. Множество советов по подключению вы найдете . Там же вы сможете задать интересующие вас вопросы или найти . Если вы увидели ошибку, неточность в этой статье или вам есть что добавить, то .

Внимание! Даже эти схемы нельзя назвать «идеальными». Совершенству нет предела: удобно подключить второй USB-TTL к UART1 (c ESP8266 можно взять только GND и UTXD1, т.е. GPIO2) для подключения отладочного терминала (потребуется второй USB-TTL конвертер) — тогда можно будет прошивать модуль ESP8266 через UART0 без отключения терминала отладки на UART1. Неплохо будет подключить резисторы малого номинала к выводам обоих UART, поставить диод в линию RTS, добавить конденсатор в линию питания для гашения низкочастотных импульсов и т.д. Очень удобно, например, сделано в этой отладочной плате : на все GPIO подключены светодиоды, на ADC подключен фоторезистор, но жаль, что нет кнопки RESET и перемычка только одна на GPIO0.

Правильным будет сказать вам, что не существует идеальной и в тоже время универсальной схемы подключения ESP8266. Все дело в том, что очень многое зависит от прошивки, которую вы собираетесь туда залить. Вышеприведенные схемы рассчитаны на новичков, которые только начинают осваивать ESP8266, для экспериментов. Для реальных проектов, возможно, вам придется немного изменить схему. Например, для нужно подключить RTS к GPIO15, а CTS к GPIO13. Также в реальных проектах рекомендую уделить особое внимание питанию.

Подключение ESP8266 через Arduino

Если у вас под рукой не оказалось USB-TTL конвертера на 3,3в, но есть Arduino со встроенным USB-TTL конвертером, то можно использовать такую схему подключения

На что обратить внимание:

1. Arduino Reset подключен к GND (синий провод) чтобы не запускался микроконтроллер на Arduino, в данном виде мы используем Arduino как прозрачный USB-TTL конвертер

2. RX и TX подключены не «на перекрест», а прямо — RX — RX (зеленый), TX — TX (желтый)

3. Все остальное подключено так же, как и в предыдущих примерах

Внимание! В этой схеме также требуется согласовывать уровни TTL 5 вольт Arduino и 3.3 вольта на ESP8266, однако неплохо работает и так.

Внимание! На Arduino может быть установлен стабилизатор питания, который не выдержит ток, требуемый для ESP8266, поэтому прежде, чем производить подключение сверьтесь с даташитом на тот стабилизатор, который установлен именно у вас. Не подключайте другие энергопотребляющие компоненты одновременно с ESP8266 в связи с риском выхода из строя встроенного в Arduino стабилизатора питания.

С подключением к последовательному порту придется немного поколдовать: в связи с разнообразием прошивок для ESP8266, подключение может осуществляться на разных скоростях. Нужную скорость можно определить путем простого перебора трех вариантов: 9600, 57600 и 115200. Как осуществить перебор? Подключаетесь в терминальной программе к вашему виртуальному последовательному порту выставив следующие параметры: 9600 8N1, затем перезагружаете модуль, отключив CH_PD (chip enable) от питания (USB-TTL при этом остается подключенным к USB) и снова включаете (т.е. просто передергиваете CH_PD, почему не передергиваем питание — читаем , также можно кратковременно замкнуть RESET на землю для перезагрузки модуля) и наблюдаете данные в терминале. Во-первых, светодиоды на ESP8266 должны гореть как описано в начале статьи в разделе . Во-вторых, в терминале вы должны увидеть «мусор» из разных символов, оканчивающийся строкой «ready». Если «ready» мы не видим, то переподключаемся терминалом на другой скорости и снова перезагружаем модуль.

На одном из вариантов скорости «ready» вы все-таки увидите — поздравляем, ваш модуль готов к работе. Если нет, то добро пожаловать — мы постараемся помочь, но предварительно почитайте .

Немного подробнее о «мусоре». Дело в том, что при старте прошивки, UART модуля ESP8266 переключается на скорость передачи 74 880 (вот такие забавные эти китайцы) выдает в UART отладочную информацию, затем переключает скорость порта на 115200 (ну или на 9600 или 57600 в зависимости от версии прошивки), так вот эта отладочная информация и видится нам как мусор, т.к. мы подключаемся к модулю на другой скорости. Можете подключится к ESP8266 на скорости 74 880 ( поддерживает эту скорость) и вы эту отладочную информацию увидите, будет что-то вроде этого:

wdt reset load 0x40100000, len 25052, room 16 tail 12 chksum 0x0b ho 0 tail 12 room 4 load 0x3ffe8000, len 3312, room 12 tail 4 chksum 0x53 load 0x3ffe8cf0, len 6576, room 4 tail 12 chksum 0x0d csum 0x0d

Китайская компания Espressif в 2014 году, начала продавать Wi-Fi модули, на чипах ESP8266. который сразу завоевал большую популярность у радиолюбителей из-за своей дешевизны и большими возможностями. На сегодняшний день существует большое количество различных модулей основанных на чипе ESP8266, в этой статье расскажу о ESP-01.

Технические параметры

Напряжение питания: 3 В ~ 3.6 В
Максимальный рабочий ток: 220 мА
Рабочая частота: 2.4 ГГц
Режимы: P2P (клиент), soft-AP (точка доступа)
Количество GPIO: 2.
Flash память: 1024 кб.
Выходная мощность в режиме 802.11b: +19.5dBm
Поддержка беспроводного стандарта: 802.11 b / g / n
Габариты: 24.8мм х 14.3мм х 8мм

Общие сведения о ESP-01

По сути, чип ESP8266 представляет собой миниатюрный микроконтроллер с Wi-Fi передатчиком, который может функционировать в условиях полной автономии, без дополнительной платы Arduino. С помощью модуля ESP-01 можно передавать данные о температуре, влажности, включать реле и так далее. Для удобства использования чипа ESP8266, производитель изготовил серию модулей от ESP-01 по ESP-14. Первый в этой серии, это модуль ESP-01 (существует еще ESP-01S, о нем чуть позже), являющийся одним из известным, из-за свой цены и небольшими размерами, всего 14,3 мм на 24,8 мм. Но в нем, есть два недостатка, это ограниченное количество программированных выводов GPIO и их неудобное расположение (неудобно макетировать).

Модуль ESP-01 представляет собой небольшую плату, черного цвета, на которой расположены два основных чипа, это микроконтроллером ESP8266 и flash память на 1 Мб. Рядом расположен кварцитовый резонатор и напечатанная антенна. На плате установлены два светодиода, красный и голубой. Красный светодиод, светится когда на модуле есть питание, а синий мигает при выполнении команд (в NSP-01S удален красный светодиод, из-за постоянного потребления электроэнергии). Для подключения модуля ESP-01, предусмотрено восемь выводов (два ряда по четыре вывода, шагом 2.54 мм), два из готовых являются цифровым входами-выходом, поддерживающие широтно импульсную модуляцию. Хотя модуль имеет по умолчанию два вывода GPIO, можно использовать другие доступные контакты, если у вас есть необходимый инструмент для пайки.

Назначение выводов
GND: «-» питание модуля
GPIO2: (Digital I / O программируемый)
GPIO0: (Digital I / O программируемый, также используется для режимов загрузки)
RX: UART прием
TX: UART передача
CH_PD: (включение / отключение питания, должны быть выведены на 3.3 В непосредственно или через резистор)
RST: сброс, необходимо потянуть к 3.3В
VCC: «3.3В» питание модуля

Подключение модуля
Для работы модуля ESP-01, необходим источник питания постоянного тока, который должен выдавать 3.3 В и током не менее 250 мА. К сожалению, штатный стабилизатор установленный на Arduino не способен выдать необходимой ток для работы ESP-01 (если решите все равно подключить ESP-01, ждите нестабильную работу и постоянную перезагрузку). Кроме того, логические сигнал, данного модуля, рассчитан на 3.3 В, то есть на вывод RX необходимо подавать напряжение 3.3В, а с вывода TX будет напряжение равное 3.3 В (так же и для других выводов). Если необходимо подключить модуль к Arduino или другим контроллерам, которые выдают на логический вывод 5 В, необходимо использовать резисторы или модуль логических уровней, если подключать напрямую, модуль выйдет из строя.

Внимание! ESP-01 очень капризные к питанию, необходимо использовать внешний стабилизатор напряжения на 3.3В, в качестве первого примера буду использовать адаптер USB

С таблице выше, видно, что модуль ESP-01 может работать в нескольких режимах сна, с минимальным потреблением тока, вызываются они программном путем, кроме последнего «Power Off», чтобы задействовать данный режим, необходимо установить перемычку, между GPIO16 и RST, позже приведу пример.

Установка ESP8266 в IDE Arduino

Скачиваем с сайта arduino.cc программу IDE Arduino
Далее, необходимо установить ESP плату в IDE Arduino, для этого запускаем программу IDE Arduino, открываем: Файл -> Настройка .
В новом открытом окне, в поле «Дополнительные ссылки для Менеджера плат: » добавляем ссылку:

Http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

В открытом окне, ищем «esp8266 by ESP8266 Communit y» и нажимаем «Установить «. Установка займет несколько минут, затем появиться надпись «Installed «, жмем «Закрыть «

Нажимаем «Инструменты -> Платы -> Generis ESP8266 Module «.

Теперь необходимо подключить модуль ESP-01 к компьютеру через специальный адаптер USB на чипе CH340G

Настраиваем частоту процессора «CPU Frequency: «80 MHz» «, скорость «Upload Speed: «115200» » и выбираем «Порт «.

Затем загружаем скетч, который заставит ESP8266 мигать светодиодом.

/* Тестировалось на Arduino IDE 1.8.5 Дата тестирования 15.06.2018г. */ #define TXD 1 // GPIO1 / TXD01 void setup() { pinMode(TXD, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(TXD, HIGH); delay(1000); digitalWrite(TXD, LOW); delay(1000); }

Многие пользователи уже успели обратить свое внимание на чип ESP8266-12, выпущенный компанией Espressif. Стоимость его значительно дешевле по сравнению со стандартной платой Bluetooth-адаптера, да и при меньших габаритах он отличается значительно более широкими возможностями. Теперь все домашние любители получили возможность работы в сети Wi-Fi сразу в двух режимах, то есть подключать свой компьютер к каким-либо точкам доступа или же включать его в качестве такой точки.

С другой стороны, нужно правильно понимать, что такие платы представляют собой не просто шилды, предназначенные только для связи по Wi-Fi. Сам по себе ESP8266 представляет собой микроконтроллер, имеющий собственные UART, GPIO и SPI-интерфейсы, то есть его можно использовать как абсолютно автономное оборудование. Многие после выхода данного чипа назвали его самой настоящей революцией, и с течением времени такие устройства начнут встраиваться даже в самые простые виды техники, но пока устройство является сравнительно новым и какой-либо стабильной прошивки на него нет. Многие специалисты по всему миру стараются изобретать собственные прошивки, ведь заливать их в плату на самом деле не составляет особого труда, но несмотря на различные трудности, устройство уже сейчас можно назвать вполне пригодным к работе.

На данный момент рассматривается только два варианта применения данного модуля:

• Использование платы в комбинации с дополнительным микроконтроллером или же компьютером, которым будет осуществляться контроль над модулем через UART.
• Самостоятельное написание прошивки для чипа, что позволяет потом использовать его в качестве самодостаточного устройства.

Вполне естественно, что рассматривать самостоятельную прошивку в данном случае мы не будем.

Глядя на удобство использования и хорошие характеристики, многие люди среди множества микроконтроллеров отдают свое предпочтение модели ESP8266. Подключение и обновление прошивки данного устройства является предельно простым и доступным, и производится на том же железе, на котором осуществляется подключение оборудования к компьютеру. То есть так же через USB-TTL-конвертер или, если кто-то предпочитает другие варианты подключения, может осуществляться через RPi и Arduino.

Как проверить?

Для того чтобы проверить работоспособность только что купленного устройства, вам нужно будет использовать специальный источник стабилизированного напряжения, рассчитанный на 3,3 вольта. Сразу стоит отметить, что реальный диапазон напряжения питания данного модуля составляет от 3 до 3,6 вольт, а подача повышенного напряжения сразу приведет к тому, что вы просто-напросто выведете из строя свой ESP8266. Прошивка и прочее программное обеспечение после подобной ситуации может начать некорректно работать, и вам уже нужно будет ремонтировать устройство или как-то его исправлять.

Чтобы определить работоспособность данной модели микроконтроллера, нужно просто подключить три пина:

• CH_PD и VCC подключаются к питанию 3,3 вольт.
• GND подключается к земле.

Если вами используется не ESP-01, а какой-либо другой модуль, и на нем уже изначально присутствует выведенный GPIO15, то в таком случае вам и его нужно будет дополнительно подключить к земле.

Если заводская прошивка запустилась нормально, то в таком случае можно увидеть а затем пару раз мигнет синий. Однако стоит отметить, что красный индикатор питания имеют не все устройства серии ESP8266. Прошивка на некоторых устройствах не предусматривает загорание красного индикатора, если в модуле он отсутствует (в частности, это относится к модели ESP-12).

После подключения в вашей беспроводной сети активируется новая точка доступа, которая будет называться ESP_XXXX, и ее можно будет обнаружить с любого устройства, имеющего доступ к Wi-Fi. В данном случае название точки доступа непосредственно зависит от производителя используемой вами прошивки, и поэтому может быть каким-нибудь другим.

Если точка действительно появляется, вы можете продолжать эксперименты, в противном случае нужно будет проводить повторную проверку питания, а также корректность подключения GND и CH_PD, а если все подключено верно, то, скорее всего, вы все-таки стараетесь использовать сломанный модуль или же на нем просто-напросто установлена прошивка с нестандартными настройками.

Как его быстро подключить?

Стандартный набор, необходимый для подключения данного модуля, включает в себя следующее:

• сам модуль;
• беспаечную макетную плату;
• полноценный набор проводов мама-папа, предназначенные для макетной платы, или же специальный кабель DUPONT M-F;
• USB-TTL конвертер на основе PL2303, FTDI или же каком-нибудь аналогичном чипе. Наиболее оптимальный вариант - если на USB-TTL адаптер также выводятся RTS и DTR, так как за счет этого можно добиться достаточно быстрой загрузки прошивки из какого-нибудь UDK, Arduino IDE или Sming, не имея даже необходимости в ручном переключении GPIO0 на землю.

Если вами используется конвертер на 5 вольт, то в таком случае нужно будет приобрести дополнительный стабилизатор питания на базе чипа 1117 или каком-либо аналогичном, а также источник питания (для стандартного 1117 вполне неплохо подойдет даже обыкновенная зарядка от смартфона на 5 вольт). Рекомендуется не использовать Arduino IDE или USB-TTL в качестве источника питания для ESP8266, а применять отдельный, так как за счет этого можно избавиться в конечном итоге от массы проблем.

Расширенный набор для обеспечения комфортной и постоянной работы с модулем предусматривает необходимость в использовании дополнительных резисторах, светодиодах и DIP-переключателях. Помимо этого, можно также использовать недорогой USB монитор, который позволит вам постоянно наблюдать за количеством потребляемого тока, а также обеспечит небольшую защиту шину USB от возникновения

Что нужно делать?

В первую очередь стоит отметить тот факт, что в ESP8266 управление может быть несколько разным в зависимости от того, какая конкретно модель вами используется. Таких модулей сегодня представлено достаточно много, и первое, что будет нужно, - это провести идентификацию используемой вами модели и определиться с ее распиновкой. В данной инструкции мы будем говорить о работе с модулем ESP8266 ESP-01 V090, и если вами используется какая-то другая модель с выведенным пином GPIO15 (HSPICS, MTDO), вам нужно будет притянуть его к земле как для стандартного старта модуля, так и для использования режима прошивки.

После этого дважды убедитесь в том, что питающее напряжение для подключенного модуля составляет 3,3 вольта. Как говорилось выше, допустимый диапазон составляет от 3 до 3,6 вольт, и в случае повышения устройство выходит из строя, но при этом питающее напряжение может быть даже значительно ниже 3 вольт, которые заявлены в документах.

Если вы используете USB-TTL конвертер на 3,3 вольта, то в таком случае подключите модуль точно так же, как на левой части картинки ниже. Если же вами применяется исключительно пятивольтовый USB-TTL, то обратите внимание на правую часть рисунка. Многим может показаться, что правая схема более эффективная за счет того, что в ней применяется отдельный источник питания, но на самом деле в случае применения USB-TTL конвертера на 5 вольт крайне желательно сделать также дополнительный делитель на резисторах, чтобы обеспечить согласование трехвольтовых и пятивольтовых уровней логики, или же просто использовать модуль преобразования уровней.

Особенности подключения

На правом рисунке присутствует подключение UTXD (TX), а также URXD (RX) данного модуля к пятивольтовой логике TTL, и проведение таких процедур осуществляется только на свой страх и риск. К ESP8266 описание говорит о том, что модуль эффективно работает только с 3,3-вольтовой логикой. В преимущественном большинстве случаев даже в случае работы с пятивольтовой логикой оборудование не выходит из строя, но изредка происходят такие ситуации, поэтому подобное подключение является не рекомендованным.

Если у вас нет возможности использовать специализированный USB-TTL конвертер на 3,3 вольта, можно применить делитель на резисторах. Также стоит отметить, что на правом рисунке стабилизатор питания 1117 подключается без дополнительной обвязки, и это действительно рабочая технология, но все-таки лучше всего пользоваться схемой подключения 1117 с конденсаторной обвязкой - нужно сверить ее с ESP8266 datasheet на ваш стабилизатор или использовать уже полностью готовый модуль, основывающийся на базе 1117.

Чтобы запустить модуль, нужно разорвать цепь GPIO0-TND, после чего можно подавать питание. При этом стоит отметить, что делать все нужно именно в таком порядке, то есть сначала убедитесь в том, что GPIO0 «висит в воздухе», и только потом уже подавайте питание на CH_PD и VCC.

Как подключать правильно?

Если вы можете уделить более одного вечера тому, чтобы нормально подключить модуль ESP8266, вы можете использовать более стабильный вариант. На схеме выше вы видите вариант подключения с автоматической загрузкой прошивки.

Стоит отметить, что на изображении выше не показывается использование свободных GPIO или ADC, и их подключение будет непосредственно зависеть от того, что конкретно вы хотите реализовать, но если же вы захотите обеспечить стабильность, не забывайте притягивать все GPIO к питанию, а ADC к земле с использованием подтягивающих резисторов.

Резисторы на 10k при необходимости можно заменить на какие-либо другие в диапазоне от 4,7k до 50k, исключая GPIO15, так как его номинал должен быть не более 10k. Номинал конденсатора, сглаживающего высокочастотные пульсации, может быть несколько иным.

Соединение RESET и GPIO16 через использование резистора deep sleep на 470 Ом может стать необходимым при использовании соответствующего режима, так как для того, чтобы выйти из режима глубокого сна, модуль осуществляет полную перезагрузку, осуществляя подачу низкого уровня на GPIO16. При отсутствии данного соединения режим глубокого сна для вашего модуля будет длиться вечно.

На первый взгляд, может показаться, что GPIO0, GPIO1 (TX), GPIO2, GPIO3 (RX) и GPIO15 заняты, поэтому использовать их для своих целей не получится, но на самом деле это далеко не так. Достаточно высокий уровень на GPIO0 и GPIO2, а также низкий на GPIO15 могут потребоваться только для первоначального запуска модуля, а в дальнейшем уже можно применять их на свое усмотрение. Единственное, что стоит отметить, - не забывайте обеспечивать нужные уровни до того, как осуществлять полную перезагрузку вашего оборудования.

Также можно использовать TX, RX в качестве альтернативы GPIO1 и GPIO3, но при этом не стоит забывать о том, что после старта модуля каждая прошивка начинает «дергать» ТХ, параллельно занимаясь отправкой отладочной информации в UART0 со скоростью 74480, но, после того как будет проведена успешная загрузка, их можно использовать не только в качестве UART0 для того, чтобы сделать обмен данных с другим устройством, но и в качестве стандартных GPIO.

Для модулей, у которых присутствует небольшое количество разведенных пинов (к примеру, ESP-01), не требуется подключения неразведенных пинов, то есть на ESP-01 разводятся только: GND, CH_PD, VCC, GPIO0, GPIO2 и RESET, и именно их вам нужно будет подтягивать. Нет никакой потребности в том, чтобы припаиваться непосредственно к микросхеме ESP8266EX, а затем притягивать неразведенные пины, если только это вам действительно нужно.

Такие схемы подключения использовались после большого количества экспериментов, проведенных квалифицированными специалистами и собраны из множества различной информации. При этом стоит отметить, что даже такие схемы нельзя считать идеальными, так как можно использовать целый ряд других, не менее эффективных вариантов.

Подключение через Arduino

Если у вас по какой-то причине не оказалось USB-TTL конвертера на 3,3 вольт, то в таком случае модуль WiFi ESP8266 можно подключить через Arduino со встроенным конвертером. Здесь вам нужно будет сначала обратить свое внимание на три основных элемента:

• При использовании в работе с ESP8266 Arduino Reset изначально подключен к GND, чтобы исключить возможность запуска микроконтроллера, и в данном виде он использовался в качестве прозрачного USB-TTL конвертера.
• RX и TX подключались не «на перекрест», а напрямую - RX-RX (зеленый), ТХ-ТХ (желтый).
• Все остальное подключается точно так же, как указано выше.

Что нужно учитывать

В данной схеме также требуется согласование уровней TTL 5 вольт Arduino, а также 3,3 вольта на ESP8266, но при этом неплохо может функционировать и так.

При подключении к ESP8266 Arduino может оснащаться стабилизатором питания, не выдерживающим ток, который требуется для ESP8266, вследствие чего, перед тем как его активировать, нужно свериться с даташипом на тот, который используется у вас. Не пробуйте подключать какие-то другие энергопотребляющие элементы вместе с ESP8266, так как это может привести к тому, что встроенный в Arduino стабилизатор питания просто выйдет из строя.

Также есть другая схема подключения ESP8266 и Arduino, в которой используется SoftSerial. Так как для библиотеки SoftSerial скорость порта, равная 115200, имеет слишком высокое значение и не может гарантировать стабильную работу, такой способ подключения использовать не рекомендуется, хотя есть некоторые случаи, в которых все работает вполне стабильно.

Подключение через RaspberryPi

Если вы не располагаете вообще никакими USB-TTL конвертерами, то в таком случае можно использовать RaspberryPi. В данном случае для ESP8266 программирование и подключение осуществляется практически идентично, но при этом здесь все не так удобно, а дополнительно нужно будет использовать также стабилизатор питания на 3,3 вольта.

Для начала RX, TX и GND нашего устройства подключаем к ESP8266, а GND и VCC берем со рассчитанного на 3,3 вольта. Здесь отдельное внимание следует уделить тому, что нужно провести соединение всех GND устройств, то есть стабилизатора RaspberryPi и ESP8266. Если же встроенный в вашу модель устройства стабилизатор может выдерживать до 300 миллиампер дополнительной нагрузки, то в таком случае подключение ESP8266 осуществляется вполне нормально, но это все делается только на свой страх и риск.

Настраиваем параметры

Когда вы разобрались, как подключить ESP8266, нужно убедиться в том, что драйвера к вашим устройствам установлены корректно, вследствие чего в системе был добавлен новый последовательный виртуальный порт. Здесь нужно будет использовать программу - терминал последовательного порта. В принципе, утилиту можно подобрать любую на свой вкус, но при этом вы должны правильно понимать, что любая команда, которая будет отправляться вами в последовательный порт, в конце должна иметь завершающие символы CR+LF.

Достаточно широким распространением пользуются утилиты CoolTerm и ESPlorer, причем последняя позволяет не вводить ESP8266 самостоятельно, и при этом дает проще работать с lua скриптами под NodeMCU, поэтому ее можно вполне использовать в качестве стандартного терминала.

Для нормального подключения к придется проделать немало работы, так как прошивки для ESP8266 в большинстве своем являются разнообразными и активация может проводиться на разных скоростях. Чтобы определиться с наиболее оптимальным вариантом, вам нужно будет перебрать три основных варианта: 9600, 57600 и 115200.

Как перебирать?

Для начала подключитесь в терминальной программе к последовательному виртуальному порту, выставляя параметры 9600 8N1, после чего проводите полную перезагрузку модуля, отключая CH_PD (chip enable) от питания, после чего снова активируйте его, передергивая CH_PD. Также можно провести кратковременное замыкание RESET на землю для того, чтобы перезагрузить модуль, и наблюдать за данными в терминале.

В первую очередь светодиоды устройства должны отображаться точно так же, как это показано в описании процедуры проверки. Также вы должны наблюдать в терминале набор различных символов, который будет заканчиваться строкой ready, а если ее нет, проводится переподключение к терминалу на другой скорости с последующей перезагрузкой модуля.

Когда вы увидите на одном из вариантов скорости данную строку, можно считать модуль подготовленным к работе.

Как обновлять прошивку?

После того как вы установите ESP8266, подключение устройства займет всего несколько секунд, и тогда можно будет приступать к обновлению прошивки. Для установки нового программного обеспечения вам нужно сделать следующее.

Для начала скачивайте новую версию прошивки с официального сайта, а также скачивайте специальную утилиту для прошивки. Здесь отдельное внимание следует уделить тому, какая операционная система установлена на той машине, с которой работает ESP8266. Подключение устройства лучше всего проводить к системам старше Windows 7.

Для стандартных ОС Windows вполне оптимально будет использовать программу под названием XTCOM UTIL, которая особенно удобной в работе, если прошивка состоит только из одного файла. Лучшим мультиплатформенным вариантом стоит назвать утилиту esptool, которая, правда, требует python, а также необходимость указания параметров через командную строку. Помимо этого, в ESP8266 подключение основных функций позволяет удобно сделать программа Flash Download Tool, которая имеет достаточно большое количество настроек, а также удобную технологию установки прошивок из нескольких файлов.

Далее отключайте свою терминальную программу от последовательного порта, а также полностью отключайте CH_PD от питания, присоединяйте GPIO0 модуля к GND, и после этого CH_PD можно будет вернуть обратно. В конечном итоге просто запускайте программу для модульной прошивки и загружайте ее в ESP8266 реле.

В преимущественном большинстве случаев прошивка загружается в модуль со скоростью в районе 115200, но при этом специальный режим предусматривает автоматическое распределение скорости, вследствие чего прошивка может проводиться на скорости более 9600, обновляя доступные функции ESP8266. Arduino использовался для подключения или USB-TTL - здесь не играет особой роли, и здесь предельная скорость уже зависит от длины проводов, используемого конвертера и целого ряда других факторов.