SMACONT | Обзор модулей и отладочных плат на основе Wi-Fi модулей ESP (чип ESP8266EX)

Содержание

Модули ESP
Способы взаимодействия с контроллером ESP8266EX (ESP8285)
Отладочные платы с модулями ESP

Модули ESP

Wi-Fi модули, на чипах ESP8266, от китайской компания Espressif, появились 2014 году и сразу завоевали большую популярность у радиолюбителей из-за своей дешевизны и широких возможностей. На сегодняшний день существует большое количество различных модулей основанных на чипе ESP8266, выполненных в виде различных форм-факторов (серии от ESP-01 по ESP-14).

Модули ESP от компании Espressif

Модули между собой отличаются:
• габаритными размерами;
• количеством выведенных портов ввода-вывода;
• возможностью подключения внешней антенны (для увеличения дальности радиосвязи);
• объемом flash-памяти;
• наличием экрана, для уменьшения наводок и помех;
• наличием и количеством светодиодных индикаторов, для индикации режимов работы;
• ценой.

Каждый модуль имеет в своем составе неизменный набор элементов, а именно чип ESP8266EX и микросхему памяти. Размер памяти может отличаться, в зависимости от модуля и может составлять 512kb, 1Mb или 4Mb. Также, при наличии большого желания и навыке работы с паяльником, пользователь может самостоятельно заменить микросхему памяти с маленьким объемом на другую.

Отдельно следует выделить модуль ESP-M, который выполнен на чипе ESP8285. Данный чип отличается от ESP8266EX тем, что внутри него уже имеется память, объемом 2Mb.

Чип ESP8266EX (ESP8285) представляет собой миниатюрный микроконтроллер с Wi-Fi передатчиком, который функционирует в соответствии с кодом программы, «зашитой» в микросхему памяти.

Способы взаимодействия с контроллером ESP8266EX (ESP8285)

Существует два способа взаимодействия с контроллером ESP8266EX (ESP8285).

Первый способ предусматривает управляющее устройство, которое общается с ESP8266 через UART (Serial-порт) с помощью набора AT-команд. Реакция на AT-команды — это просто функция штатной прошивки, устанавливаемой на заводе. Данный способ функционально ограничен количеством AT-команд и не раскрывает всей производительности микроконтроллера ESP8266EX (ESP8285). Также, в этом случае, наличие управляющего устройства приводит к увеличению стоимости устройства в целом.

Второй способ - написание собственной программы (прошивки). Преймуществом данного способа является отсутствие дополнительного управляющего контроллера.

Написание собственной программы (прошивки) требует знания архитектуры микроконтроллера ESP8266EX (ESP8285) и, как правило, знание языка программирования, например C++.

Альтернативой написания собственной программы (прошивки) является использование сторонних универсальных прошивок.

Как правило, после программирования модуля ESP стронней прошивкой, пользователь имеет возможность:
• определять назначение портов ввода-вывода модуля;
• определять интерфейсы I2C, UART, SPI для работы с внешними устройствами и микросхемами;
• определять взаимодействие модуля и других устройств по WIFI-сети.

Одной из таких прошивок является Программа «Smacont-ESP».

Отладочные платы с модулями ESP

Также следует отдельно выделить отладочные платы, с установленными на них модулями ESP.

Внешний вид отладочных плат с модулями ESP

Как правило, на данных платах уже установлены:
• стабилизатор напряжения, для преобразования входного напряжения в напряжение питания модулей 3.3В;
• преобразователь интерфейса USB в UART (мост USB-UART);
• защита от переполюсовки при подключении питания.

Отладочные платы значительно снижают уровень вхождения в разработку устройств на базе модулей ESP. Использование отладочных плат иногда позволяет отказаться от пайки при разработке и сборке разнообразных устройств. В тоже время, отладочные платы уступают модулям в габаритах, в случае, если речь идет о малогабаритных устройствах пользователя.

Основное отличие отладочных плат от отдельных модулей, состоит в том, что последние сложнее порграммировать (прошивать), т.к. при этом надо выполнить следующие требования:
• необходимо обеспечить стабильное напряжение питания +3,3В;
• организовать подключение интерфейса UART модуля к компьютеру;
• организовать перевод отдельного модуля ESP в режим программирования (для некоторых модулей необходимо выполнить подтяжку определенных портов ввода-вывода к заданным уровням).

Процесс программирования модулей ESP, а также отладочных плат на базе модулей ESP, подробно рассмотрен в статье «Программирование модулей ESP и отладочных плат».