Arduino uno + esp8266 как точка доступа wifi

Оглавление

Диагностика

Библиотека ESP8266 поддерживает несколько способов для диагностики и решения проблем, связанных с подключением к WiFi и поддержания WiFi-подключения.

Значения, возвращаемые функциями

Почти каждая функция библиотеки ESP8266WiFi возвращает определенную диагностическую информацию.

Это могут быть, например, простые булевы данные (true или false), сообщающие о том, была ли задача выполнена успешно или нет. Эта проверка может выглядеть следующим образом:

Serial.printf("Wi-Fi mode set to WIFI_STA %s\n", WiFi.mode(WIFI_STA) ? ""  "Failed!");

Некоторые функции умеют возвращать более подробную диагностическую информацию. Хороший пример – функция WiFi.status().

Serial.printf("Connection status: %d\n", WiFi.status());

Эта функция не ограничивается булевыми значениями. В общей сложности она может вернуть пять разных значений, описывающих статус WiFi-соединения:

  • : WL_IDLE_STATUS – когда WiFi в процессе между сменой статусов
  • 1: WL_NO_SSID_AVAIL – когда заданный SSID находится вне зоны доступа
  • 3: WL_CONNECTED – после успешного подключения
  • 4: WL_CONNECT_FAILED – когда задан неправильный пароль
  • 6: WL_DISCONNECTED – когда ESP8266 не настроен на режим станции

Рекомендуем почаще показывать и проверять данные, возвращаемые функциями. Это значительно облегчает разработку проектов и решение проблем.

Использование функции printDiag()

В библиотеке ESP8266WiFi есть одна функция, печатающая основную диагностическую информацию о состоянии WiFi-подключения. Выглядит она следующим образом:

WiFi.printDiag(Serial);

Результат, возвращаемый этой функцией, может выглядеть примерно так:

Mode: STA+AP
PHY mode: N
Channel: 11
AP id: 
Status: 5
Auto connect: 1
SSID (10): sensor-net
Passphrase (12): 123!$#&*esP
BSSID set: 

Используйте эту функцию для получения быстрого «снимка» о состояния WiFi-связи при работе над фрагментами кода, которые, на ваш взгляд, могут быть некорректными.

Включение WiFi-диагностики

По умолчанию, когда вы вызываете функцию Serial.begin(), вывод диагностической информации от WiFi-библиотек отключен. Чтобы включить его, вызовите функцию Serial.setDebugOutput(true). Чтобы перенаправить диагностическую информацию на Serial1, вызовите Serial1.setDebugOutput(true). Более подробно о диагностике через последовательные порты читайте тут.

Ниже – пример того, какую информацию будет выдавать скетч, о котором рассказывалось выше, в разделе «Быстрый старт», если вызвать в нем функцию Serial.setDebugOutput(true):

Connectingscandone
state:  -> 2 (b0)
state: 2 -> 3 ()
state: 3 -> 5 (10)
add 
aid 1
cnt

connected with sensor-net, channel 6
dhcp client start...
chg_B1:-40
...ip:192.168.1.10,mask:255.255.255.0,gw:192.168.1.9
.
Connected, IP address: 192.168.1.10

Тот же скетч без функции Serial.setDebugOutput(true) покажет лишь следующее:

Connecting....
Connected, IP address: 192.168.1.10

Arduino

  • Моргание светодиодом с помощью ESP8266 и IDE Arduino
  • Моргание встроенным светодиодом модуля ESP-01
  • Мигание светодиодом
  • Считывание данных с GPIO модуля ESP-01
  • Скачивание содержимого веб-страницы с помощью модуля ESP-01
  • Считывание данных с датчика температуры и влажности DHT11/DHT22 подключенного к модулю ESP-01 с выводом в последовательный порт
  • Отправка данных на сервис dweet.io с помощью чипа ESP8266 и датчика DHT11/DHT22
  • Отображение данных на freeboard.io, поступающих от чипа ESP8266 и датчика DHT11/DHT22
  • Считывание данных с датчика температуры и влажности DHT11 подключенного к модулю ESP-01
  • Как управлять устройствами через интернет
  • Программирование GPIO-контактов
  • Отображение температуры в браузере с помощью чипа ESP8266 и датчика DS18B20
  • Отображение температуры в браузере с помощью чипа ESP8266 и датчика DHT11/DHT22
  • Отслеживание открытия/закрытия двери с помощью ESP8266
  • Веб-сервер с помощью ESP8266 и IDE Arduino
  • Веб-сервер, защищенный паролем
  • Модуль ESP8266, дистанционно управляющий розетками
  • Смарт-система для орошения растений на базе ESP8266
  • Вывод на OLED-экран IP-адреса устройства при помощи ESP8266
  • Использование ESP8266 вместе с позиционной ИК-камерой
  • Использование ESP8266 вместе с компактным PIR-датчиком
  • Использование ESP8266 вместе с GPS-модулем от компании u-blox
  • Использование ESP8266 вместе с энкодером KY-040
  • Измерение внутренней и наружной температуры с помощью WeatherStation
  • Управление ESP8266 при помощи Android-виджета
  • Доступ к веб-серверу из любой точки мира
  • Управление RGB-лампочкой с помощью ИК-передатчика и ESP8266
  • Стабилизация напряжения в батарейных ESP8266-проектах
  • Использование ESP8266 в режиме глубокого сна при помощи IDE Arduino
  • WiFi-кнопка
  • Выполнение ежедневной задачи с помощью ESP8266
  • Прошивка ESP8266 методом OTA
  • Использование 0,96-дюймового OLED-дисплея с ESP8266 при помощи IDE Arduino

EasyIoT Cloud

  • Веб-переключатель, управляемый при помощи EasyIoT Cloud
  • 4-канальный реле-модуль, управляемый при помощи EasyIoT Cloud
  • Датчик света, передающий данные на EasyIoT Cloud
  • Температурный датчик DHT22, передающий данные на EasyIoT Cloud
  • Датчик открывания двери, передающий данные на EasyIoT Cloud
  • Температурный датчик DS18B20, передающий данные на EasyIoT Cloud

ESP-07

Особенности этого модуля — керамическая антенна и разъем для внешней антенны, металлический экран.

Подключение к IoT

Аппаратная часть

Работа с этим модулем, к сожалению, прошла не слишком гладко. Ни один из возможных вариантов подключения не сработал, и я, уже отчаявшись, решила удалять его описание из статьи. Но тут мне дали новый модуль и сказали попробовать еще раз — о чудо, он заработал с первого раза! В чем было дело и как сломался первый модуль, который я мучила, — неизвестно, но скорее всего он был убит нещадной статикой. Мораль этого лирического отступления такова — если у вас что-то не заработало по инструкции, написанной ниже, не вините инструкцию — сначала прозвоните и проверьте все контакты, а потом попробуйте на другом модуле.

1) Собираем схему

ESP-07

USB-Serial

VCC

VCC

CH_PD (рекомендуется через резистор)

VCC

TX

RX

RX

TX

GND

GND

GPIO 15 (рекомендуется через резистор)

GND

GPIO 0 — сначала не подключен, но будет использоваться для перевода в режим программирования далее, поэтому к нему уже подведен провод

все остальные контакты не подключены

RTS, CTS — не подключены

На фото этого и следующего модуля уже можно заметить резисторы. После неведомой поломки уже решила перестраховаться и поставила килоомники, хотя и без них все должно работать.

2) Переводим в режим программирования (необходимо каждый раз выполнять перед прошивкой модуля)

2.1) Отключаем питание от модуля2.2. Подключаем пин GPIO 0  к GND

2.2) Подключаем пин GPIO 0  к GND

ESP-07

USB-Serial

VCC

VCC

CH_PD

VCC

TX

RX

RX

TX

GND

GND

GPIO 15 

GND

GPIO 0

GND

все остальные контакты не подключены

RTS, CTS — не подключены

2.3) Подключаем модуль к питанию

2.4) Железо готово, приступаем к программной части.

Программная часть

1) Выбираем плату: Tools (Инструменты) -> Board(Плата) Generic ESP8266 Module.

2) Вставляем подготовленный код.

3) Задаем данные для подключения Wi-Fi и идентификатор своего объекта на платформе.

4) Компилируем и загружаем скетч на плату.

5) Для обычной работы модуля (не для режима прошивки) пин GPIO 0 должен быть свободен, поэтому отключаем его от GND.

6) Переподключаем питание ESP-07 (например, вытаскиваем и вставляем обратно адаптер).

7) Видим появление данных на платформе.

В Китае

Если не подключается…

Проверьте, подключилось ли ваше устройство к облачному серверу

Зайдите на страницу списка токенов в личном кабинете сайта RemoteXY. В списке токенов посмотрите какое значение указано в колонке «Состояние устройства». Если устройство подключилось к облачному серверу, значение должно быть «Connected». Попробуйте обновить страницу.

Время между стартом устройства и подключением к облачному серверу может составлять до одной минуты.

Если устройство подключилось к облачному серверу но мобильное приложение не подключается, проверьте правильность указания токена в мобильном приложении.

Если устройство не подключилось к облачному серверу, ошибку необходимо искать в самом устройстве или его настройках.

Примечание: При ошибке подключения мобильного приложения к облачному серверу выводится диалоговое окно с описанием ошибки. Основные ошибки следующие:

  • токен не зарегистрирован на сервере — скорее всего вы неверно указали токен;
  • устройство не подключено к серверу — по каким то причинам устройство не подключается к серверу, возможно ошибка в настройках конфигурации устройства.

Проверьте наличие правильно загруженной программы

Вы можете проверить наличие связи между Arduino и ESP8266 используя Serial Monitor, который можно открыть во вкладке Tools в Arduino IDE.

Откройте Serial Monitor и установите скорость 115200. Нажмите кнопку сброса на плате Arduino.

Если после сброса Arduino в Serial Monitor нет никаких сообщений, это скорее всего означает, что Arduino не выполнят вашу программу. Возможно:

  • нужный скетч не был загружен;
  • ваша Arduino не включена;
  • Serial Monitor не подключился к Arduino;
  • с вашей Arduino что то не так;
  • внесены недопустимые изменения в код, например откорректирована структура RemoteXY или массив RemoteXY_CONF, удалены вызовы функций RemoteXY_Init() или RemoteXY_Handler()

Если вы уже добавили в проект какой либо код вашей задачи, попробуйте протестировать RemoteXY без этого кода, используя только тот код который генерирует редактор.

Проверьте связь между Arduino и ESP8266

Если после сброса Arduino в Serial Monitor вы видите следующую последовательность команд, это означает, что инициализация ESP8266 проходит успешно и связь между Arduino и ESP8266 есть, устройство зарегистрировалось на сервере:

Если вы видите только повторяющиеся команды «AT», это означает что нет связи между Arduino и ESP8266.

Связь может отсутствовать по разным причинам. Ниже перечислены основные:

  • контакты RX и TX подключены не верно, перепутаны контакты, или подключены не к тем контактам, или не подключены совсем;
  • скорость передачи данных не совпадает, ESP8266 по умолчанию использует скорость 115200;
  • нет питания на ESP8266, при подаче питания на ESP8266 должен светиться красный светодиод;
  • не хватает мощности источника питания 3.3 В для ESP8266;
  • модуль ESP8266 неисправен.

Проверьте, подключается ли ESP8266 к точке доступа

Если после сброса Arduino в Serial Monitor вы видите последовательность команд, но последняя команда, это AT+CWJAP и далее ничего не происходит, это означает что модуль не может зарегистрироваться в вашей WiFi сети с указанным SSID и паролем:

Проверьте, подключается ли ESP8266 к облачному серверу

Если после сброса Arduino в Serial Monitor вы видите последовательность команд, но последняя команда, которую вы видите является AT+CIPSTART и далее она периодически повторяется примерно раз в минуту, это означает что недоступен облачный сервер. Возможно указан неверно URL сервера или порт. Возможно ваша точка доступа WiFi не подключена к интернету.

Если периодически раз в минуту повторяются две команды AT+CIPSTART и AT+CIPSEND, это означает, что сервер доступен, но токен был отклонен сервером, как незарегистрированный.

Проверьте прошивку ESP8266

Если после сброса Arduino в Serial Monitor вы видите только начало последовательности команд, но нет завершающей команды AT+CIPSERVER=1,6377 это означает, что модуль ESP8266 имеет устаревшую прошивку. Требуется обновление прошивки.

Проверьте питание ESP8266

Так же возможно, что вашей ESP8266 не хватает мощности источника питания. Некоторые платы Arduino имеют слабый стабилизатор напряжения 3.3 В, который не способен выдавать 200-300 мА в пиковых режимах. В этом случае в Serial Monitor вы так же увидите обрыв последовательности команд.

WeMos Mini

По сравнению с Wemos D1 микроконтроллер WeMos Mini имеет меньшие габариты. Плата обладает размерами в ширину 2,5 см, а в длину 3,5 см, в то время как полная версия Wemos D1 идентична Ардуино UNO.

Распиновка WeMos D1 mini

Схема платы и расположение выходов изображены на рисунке.

Технические характеристики WeMos Mini:

  • 11 цифровых контактов;
  • Наибольшее входное напряжение 3,2В;
  • 4 МБ памяти;
  • WiFi модуль;
  • Коннектор для внешней антенны.

Преимуществом платы является возможность сохранения соединения при низком потреблении энергии 1мА.  Благодаря этому можно делать различные приборы, которые будут работать от батареек.

Шилды для WeMos Mini

Существует большое количество шилдов, которые могут быть подключены WeMos D1 mini:

  • WeMos Dual Base и WeMos Tripler Base – удваивает и утраивает основу установки шилда;
  • WeMos DS18B20 – шилд с цифровым датчиком;
  • WeMos Battery – шилд для дополнительного питания от батарейки;
  • WeMos Relay – шилд, управлящий реле;
  • WeMos OLED – шилд, оснащенный экраном OLED;
  • WeMos 1-Button – модуль, оснащенный тактовой кнопкой;
  • WeMos Micro SD-Card – шилд для добавления карты памяти микро SD;
  • WeMos Motor – шилд для двигателей до 15В;
  • WeMos DHT D4, WeMos DHT I2C, WeMos SHT30 – модули, реализующие измерение давления, температуры и влажности (первый подключается через шину onewire, второй – через I2C);
  • WeMos WS2812B RGB – шилд, реализующий управление светодиодом;
  • WeMos Matrix LED – шилд для индикации, базирующийся на матрице светодиодов;
  • WeMos Buzzer – шилд для звукового излучателя;
  • WeMos ProtoBoard – макетная плата;
  • WeMos DC Power – шилд питания.

О вольтовом диапазоне на контакте ADC

Согласно даташиту ESP8266, контакт ADC имеет 10-битное разрешение. Это значит, что считанное аналоговое значение будет в диапазоне от «0» до «1024».

Контакт ADC конвертирует напряжение, находящееся только в диапазоне от 0 до 3,3 вольт. Поэтому перед тем, как подавать на контакт ADC (он же A0) какое-либо напряжение, убедитесь, что используете устройство, которое выдает не более 3,3 вольт. В противном случае вам понадобится делитель напряжения:

Примечание: У ранних версий ESP контакт A0 может работать с напряжением не выше 1 вольта. Поэтому перед сборкой цепи, описанной в следующем разделе, убедитесь, что A0 на вашем модуле может работать с 3,3 вольтами.

Начало работы с Termite

В оригинальной статье о прошивке ESP8266 была рекомендована PuTTY; и, если она у вас она есть, и вы хотите её использовать, она здесь будет отлично работать. Тем не менее, Termite в этом плане более удобное приложение и будет использоваться далее в этой статье. Termite бесплатен и для личного, и для коммерческого использования.

В последующих этапах предполагается, что модуль ESP-01 запрограммирован так же, как обычно, поставщиком. Если вы (или кто-то еще) внесли изменения в стандартные настройки программы, вам необходимо будет поэкспериментировать, чтобы определить текущие настройки вашего модуля ESP-01.

После проверки своей схемы программирования ESP-01, как описано выше, включите её. Запустите на своем компьютере Termite и нажмите кнопку Settings (Настройки); вы должны увидеть окно, похожее на приведенное ниже. Убедитесь, что COM порт, к которому подключен USB-TTL конвертер, правильно выбран в окне настроек последовательного порта. Выставьте все остальные параметры, как показано в окне настроек последовательного порта ниже, и нажмите OK, чтобы закрыть окно настроек последовательного порта.

Настройки последовательного порта

На этом этапе курсор должен мигать в нижней части окна Termite; если нет, кликните на нижней части окна Termite, чтобы поместить туда курсор. Введите и нажмите Enter на клавиатуре; если всё хорошо, ESP-01 ответит в окне Termite. Если это произойдет, можете вздохнуть с облегчением, потому что вы только что преодолели главное препятствие.

Затем введите и нажмите Enter. ESP-01 должен ответить чем-то очень похожим, что показано на рисунке ниже.

Отклик модуля ESP-01

Команда говорит ESP8266 сообщить о версии набора AT-команд, который он содержит, какой SDK (Software Development Kit) был загружен в него, какая компания собрала модуль ESP, и когда SDK был загружен в модуль. Наконец, как обычно, ESP8266 завершает свой ответ с помощью .

Если ESP-01 ответил правильно, то можно закончить с Termite (если вы не хотите еще поэкспериментировать). Далее он понадобится снова для подтверждения успешной прошивки.

Схема платы SIM800C

В datasheet модуля указан максимальный уровень логической единицы на входе RX — 3,1 В (при минимальном 2,1 В). Для конвертации TTL уровней на плате SIM800C разведен конвертер. В принипе достаточно было конвертер поставить только на RX вход, поскольку микроконтроллеры Arduino/ESP8266/ESP32 чувствительны к низкому входному напряжению TTL с SIM800C.

Конвертер TTL уровней и преобразователь напряжения 5V -> 3,7V модуля SIM800C

Схема двунаправленного конвертера уровней довольно стандартная и обеспечивает приведение напряжения логической 1 на SIM800 к уровню VDD_EXT. Это напряжение снимается с SIM800 и по datasheet соотвествует 2,8 V.

Напряжение на выходе VDD_EXT чипа SIM800

Соотвественно, на входе модуля SIM800 преобразователь уровней обеспечивает напряжение логической 1 не выше 2,9 V при максимальном значении.

Поскольку двунаправленного преобразования на RX не требуется, в теории, можно было бы использовать дешевый резистивный делитель, как указано в статье по подключению модуля SIM800L. Подробная схемотехника подключения этого модуля к ESP32 и код программы в моей статье.

Резистивный делитель при подключении входов SIM800 напрямую к Arduino

Вероятно, в данном случае использовали более дорогую схему согласования уровней, чтобы гарантировать, что пользователь неосторожными действиями не сожжет RX порт чипа SIM800. В случае резистивного делителя это можно сделать попутав Rx и Tx

Ну и важно для полноценного согласования уровней SIM800 с микроконтроллером 5-ти вольтовой логики, когда уровень логический единицы может быть высоким, так что микроконтроллер не будет воспринимать уровень логической единицы на выходе Tx

Замечу, что при использовании дешевого модуля SIM800C/L без конвертера уровней, даже при подключении его напрямую к ESP8266/ESP32 с уровнем логики 3,3 V вместо максимальных 3,1 V, указанных в datasheet, можно вывести SIM800 из строя. По крайней мере у меня один модуль SIM800L перестал реагировать на RX. Видимо, внутри чипа нет защитных диодов, либо они не справились даже с такой небольшой разницей в напряжении.

Поэтому при подключении модуля SIM800 без конвертера уровней к ESP8266/ESP32 тоже нужно добавить хотя-бы резистивный делитель на вход RXD.

Резистивный делитель напряжения для подключения SIM800 без конвертера TTL уровней к ESP8266/ESP32

Напряжение питания модуля SIM800 (VBAT) 3,4 — 4,5 V, рекомендуемое 4 V при максимальном токе до 2А. Модуль достаточно прожорлив, поэтому его нельзя запитывать от платы Arduino и от маломощных USB зарядок, дажы не вывести их из строя.

На плате уже разведен фильтр для подавления импульсных помех для обеспечения стабильной работы модуля, однако, как показывает опыт, этого фильтра недостаточно при работе от простых блоков питания.

Схема фильтрации питания платы SIM800C

Слот SIM карты, в отличие от недорогого модуля SIM800L, подключен к чипу с защитой диодной сборкой SMF05C. Она предохраняет чип SIM-карты и SIM800C от статического электричества.

Прошивка WeMos, примеры скетчей

Мигание светодиодами

Сам скетч выглядит следующим образом:


int inputPin = D4; // подключение кнопки в контактам D4 и GND. Можно выбрать любой пин на плате

int val = 1; // включение/выключение хранения значения

void setup() {

pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT); // подключение светодиода, перевод в режим OUTPUT

pinMode(inputPin, INPUT); // включение пина для входных данных

}

void loop() {

val = digitalRead(inputPin); // чтение входных данных

digitalWrite(BUILTIN_LED, val); // включение/выключение светодиода по нажатию кнопки

}

Если все выполнено правильно, нужно нажать кнопку, и светодиод загорится. При повторном нажатии потухнет.

Для автоматического мигания светодиода интервалом в две секунды используется следующий код:


void setup() {

pinMode(3, OUTPUT); // инициализация контакта GPIO3 с подключенным светодиодом

}

void loop() {

digitalWrite(2, HIGH);   // светодиод загорается

delay(2000);              // ожидание в течение двух секунд

digitalWrite(2, LOW);    // светодиод гаснет

delay(2000);              // ожидание в течение двух секунд

}

WeMos и подключение к WiFi для передачи данных на удаленный сервер

В примере будет рассмотрен скетч для создания веб-сервера, благодаря которому можно управлять различными устройствами – лампами, реле, светодиодами и другими.  Для работы нужно установить библиотеку ESP8266WiFi.

Фрагменты скетча:


const char* ssid = "****"; //требуется записать имя точки доступа, к которой будет произведено подключение

const char* password = "****"; //введение пароля точки доступа, который должен содержать не менее восьми символов

WiFiServer server(80);  //создание сервера на 80 порту

WiFi.begin(ssid, password); // подключение к заданной выше точке доступа, ее имя и пароль

pinMode(3, OUTPUT);   //присоединение к пину GPIO3 и земле

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) //показывает статус подключения, WL_CONNECTED указывает на установку соединения;

Serial.println(WiFi.localIP()); //получение IP адреса. Его нужно ввести в строку адреса в браузере для получения доступа к управлению устройством

Serial.println(WiFi.macAddress()); //получение MAC адреса

Serial.println(WiFi.SSID()); //получение имени сети, к которой подключился WeMos

WiFiClient client = server.available(); //проверяет, подключен ли клиент

Serial.println("client");

while(!client.available()) //ожидание отправки данных от клиента

String req = client.readStringUntil('\r');

Serial.println(req);

client.flush(); //Чтение первой строки запроса

Создание точки доступа на WeMos

В данном примере модуль WeMos будет сконфигурирован в качестве самостоятельной точки доступа.

Создание точки доступа выполняется по следующему алгоритму:

  • Подключение модуля;
  • Запуск среды разработки Arduino IDE;
  • Выбор порта, частоты, размера флэш-памяти;
  • Запись с коде программы имени сети и создание пароля;
  • Компиляция и загрузка скетча;
  • Установить скорость 115200;
  • Должно произойти подключение к сети, будет получен IP и выведен в терминал;
  • Для проверки можно ввести в адресной строке в браузере IP/gpio/1, если все работает корректно, должен загореться светодиод на плате.

Фрагменты программы:



const char *ssid = «****»; //в этой строке нужно задать имя создаваемой сети

const char *password = «»; //указывается пароль сети, если не указывать пароль, то сеть будет открыта

При создании пароля важно помнить, что он должен состоять не менее чем из восьми знаков

WiFiServer server(80);

WiFi.softAP(ssid, password); //создание точки доступа с именем и паролем, которые указывались выше. Если пароль не указывался, softAP(ssid, password) меняется на softAP(ssid)

IPAddress myIP = WiFi.softAPIP(); //получение адреса IP

Serial.print(«AP IP address: «); //вывод полученного адреса в терминал

server.begin(); // запуск сервера

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

ESP8266 подключение через Arduino

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

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

Работа с AT командами

Подключение и настройка

В стандартной прошивке Wi-Fi модуль общается с управляющей платой через «AT-команды» по протоколу UART.

На всех платах Iskra и Arduino присутствует хотя бы один аппаратный UART — HardwareSerial. Если же по каким то причинам он занят другим устройством, можно воспользоваться программным UART — SoftwareSerial.

HardwareSerial

На управляющей плате Iskra JS и платах Arduino с микроконтроллером ATmega32U4 / ATSAMD21G18 данные по USB и общение через пины 0 и 1 осуществляется через два раздельных UART . Это даёт возможность подключить Wi-Fi модуль к аппаратному UART на пинах 0 и 1 .

Список поддерживаемых плат:

Для примера подключим модуль Wi-Fi к платформе Iskra Neo.

Прошейте управляющую платформу кодом ниже.

Код прошивки

SoftwareSerial

Некоторые платы Arduino, например Uno, прошиваются через пины 0 и 1 . Это означает невозможность использовать одновременно прошивку/отладку по USB и общение с Wi-Fi модулем. Решение проблемы — программный UART . Подключите пины TX и RX ESP-модуля к другим контактам управляющей платы и используйте библиотеку SoftwareSerial.

Для примера подключим управляющие пины Wi-Fi модуля TX и RX — на 8 и 9 контакты управляющей платы.

Код прошивки

HardwareSerial Mega

На платах форм-фактора Arduino Mega 2560 аппаратный UART, который отвечает за передачу данных через пины 1 и 0 , отвечает также за передачу по USB. Это означает невозможность использовать одновременно UART для коммуникации с Wi-Fi модулем и отладки по USB.

Но на платах такого форм-фактора есть ещё дополнительно три аппаратных UART:

Список поддерживаемых плат:

Подключите Wi-Fi модуль к объекту Serial1 на пины 18 и 19 на примере платы Mega 2560

Код прошивки

Примеры работы

Рассмотрим несколько примеров по работе с «AT-командами»

Тестовая команда «AT»

Откройте монитор порта. Настройте скорость соединения — 9600 бод. Конец строки — NL & CR . Введите команду AT и нажмите «Отправить». Это — базовая команда для проверки работы Wi-Fi модуля.

Настройка режима работы

Wi-Fi модуль умеет работать в трёх режимах:

Переведём чип в смешанный режим командой:

После установки модуль должен ответить «OK»:

В отличии от аппаратного UART (HardwareSerial), за работу программного UART (SoftwareSerial) отвечает микроконтроллер, который назначает другие пины в режим работы RX и TX , соответственно и данные которые приходят от Wi-Fi модуля обрабатывает сам микроконтроллер во время программы. По умолчанию скорость общения Troyka Wi-Fi равна 115200 , что значительно выше чем позволяет библиотека SoftwareSerial. В итоге часть информации которая приходит с Wi-Fi модуля будет утеряна. Если вы используете плату с HardwareSerial подключением модуля можете пропустить пункт настройки скорости и сразу перейти к дальнейшей работе с модулем.

AT установка скорости общения

Для корректной работы с большими объемами необходимо понизить скорость соединения модуля и микроконтроллера. Для этого используйте «AT-команду»:

После проделанной операции, измените скорость программного UART в скетче программы и прошейте плату.

По итогу программный UART успеет обработать каждый пришедший байт с Wi-Fi модуля.

AT сканирование WI-FI сетей

Откройте Serial-порт и отправьте на модуль «AT-команду» для сканирования всех доступных Wi-Fi сетей:

При наличии доступных WI-FI сетей в ответ получим сообщение:

Для продолжение работы используйте перечень «AT-команд»

Подключаемся к Wifi или создаем свою Wifi точку

Для подключения к WiFi создаем main.lua и пишем:

После успешного подключения модуль получить IP адрес. Узнать его можно с помощью команды:

Если мы хотим, чтобы ESP8266 создал свою собственную WiFi точку:

Примечание: WiFi точка не поднимется, если пароль короче 8 символов. По умолчанию IP адрес точки всегда 192.168.4.1

Его можно узнать командой:

Что такое collectgarbage()? Функция collectgarbage — это сборщик мусора. Ее следует вызывать в конце каждого скрипта

Обратите внимание, переменная cfg объявлена как local. Она будет доступна только в текущем скрипте

Если local убрать, то переменная cfg была бы глобальной и доступной в других скриптах.

ESP8266 vs ESP32

Вкратце сравню ESP8266 с ESP32.

  ESP8266 ESP32
MCU Xtensa Single-core 32-bit L106 Xtensa Dual-Core 32-bit LX6 with 600 DMIPS
802.11 b/g/n Wi-Fi HT20 HT40
Bluetooth X Bluetooth 4.2 and BLE
Typical Frequency 80 MHz 160 MHz
SRAM X
Flash X
GPIO 17 36
Hardware /Software PWM None / 8 channels None / 16 channels
SPI/I2C/I2S/UART 2/1/2/2 4/2/2/2
ADC 10-bit 12-bit
CAN X
Ethernet MAC Interface X
Touch Sensor X
Temperature Sensor X
Hall effect sensor X
Working Temperature -40ºC to 125ºC -40ºC to 125ºC
Price $ (3$ — $6) $$ ($6 — $12)
Where to buy

Использовать GPIO входы/выходы на этих чипах можно по-разному.

Функциональное назначение выводов чипа ESP8266.

При приобретении ESP32 devkit на Aliexpress нужно обращать внимание на количество PIN-ов. Наиболее распространенный вариант — 30 PIN-овый, такой-же как ESP8266

Он стоит в районе 5 USD. Есть вариант на 36 PIN и 38 PIN. На 38 PIN стоит в районе 8 USD. Отличить легко, PIN-ы опускаюся до нижнего края кнопок.

Здесь уже нужно смотреть, что нужно от платы, поскольку може оказаться выгоднее приобрести расширение на 16 GPIO за 1,5 USD, чем переплачивать за PIN-ы на devkit.

Функциональное назначение выводов чипа ESP32 с 36 PIN-ами

В ESP32 встроен ряд датчиков, которые можно использовать при разработке простых решений. Например, можно периодически опрашивать датчик температуры для мониторинга состояния «здоровья» самого чипа, чтобы не допускать его перегрева.

У ESP32 можно использовать 10 входов в качестве емкостных (TOUCH). Присоединенный к ним провод будет изменять емкость при поднесении руки. Например, можно реализовать вечные емкостные кнопки, которые могут быть реализованы на печатной плате, без использования механических компонент.

Аналого-цифровой преобразователь АЦП (ADC)

В ESP8266 только один АЦП (ADC), в то время как в ESP32 доступно 18!!! АЦП, причем 12 битных, в отличие от 10-ти битного АЦП ESP8266. Напряжение срабатывания АЦП в ESP32 можно менять от 0 до 4 V.

I2C адресация модуля ADS1115

16-ти битные внешние модули АЦП с чипом ADS1115 4-х канальные и стоят с доставкой в Россию в районе 1,5 USD. Примерно столько же стоит 12-ти разрядный ADS1015. Datasheet здесь.

Чтобы в ESP8266 получить такое-же количество каналов АЦП, как у ESP32 потребуется 4 шт. внешних АЦП и цена только этих модулей получится в районе 6 USD. Сам чип ESP32 распаянный на плате можно приобрести примерно за 7 USD с доставкой в Россию. Схема подключения здесь.

Если есть сомнения по поводу входного напряжения, то целесообразно использовать внешний АЦП, поскольку выход из строя платы на 4 канала обойдется несколько дешевле, чем потеря микроконтроллера. Либо подстраховываться установкой стабилитрона.

  • 4-х канальный 18-ти разрядный АЦП MCP3424 обойдется примерно в 5 USD. Младший одноканальный брат MCP3421 примерно в 2,5 USD.
  • 2-х канальный 24-х разрядный АЦП ADS1232 обойдется примерно в 4 USD. Есть 4-х канальный вариант ADS1234, но платы с этим чипом отсутствуют на Aliexpress. Доступен только сам чип.
  • 24-битный АЦП ADS 1256 будет уже 8-ми канальным, небольшая экономия, но при этом цена в районе 15 USD за качество оцифровки.
  • 24-х битный АЦП для цифровых весов HX711 обойдется меньше, чем в 2 USD.
  • 3-х канальный 24-х битный АЦП AD7793 обойдется примерно в 7 USD. Datasheet здесь.

Помимо АЦП в ESP32 есть два 8-ми битных ЦАП (DAC).

Мультиплексор/демультиплексор аналоговых входов

Помимо увеличения аналоговых входов с помощью АЦП есть вариант расширения мультиплексором. Хорошая статья на эту тему в которой подробно рассмотрен аналоговый мультиплексор/демультиплексор CD4051/74HC4051. Много вариантов от других производителей.

CD4051 — это 8 канальный аналоговый CMOS мультиплексор/демультиплексор. ДЛя увеличения количества аналоговых входов на 7 потребуется 1 аналоговый и 3 цифровых входа.

Функциональная схема работы мультиплексора/демультиплексора CD4051

Мультиплексор передает сигнал с одного из нескольких входов на единственный выход. Демультиплексор, напротив, передает сигнал с единственного входа на один из информационных выходов.

Если приобретать модуль на Aliexpress, то цена будет в районе 0,8 USD за 8 каналов, 16-ти разрядное АЦП ADS1115 — 1,5 USD за 4 канала. Если же приобретать только микросхему CD4051, то цена будет гораздо ниже микросхемы АЦП.

Подготовка IDE Arduino

Существует дополнение для Arduino IDE, которое позволяет программировать ESP8266 NodeMCU. Чтобы подготовить вашу Arduino IDE к работе с ESP8266, следуйте инструкциям, приведенным ниже.

Обзор платы NodeMCU ESP8266 и ее использование в Arduino IDE

Установка библиотеки для DS18B20

Протокол Dallas 1-Wire несколько сложен и требует много кода для парсинга связи. Чтобы скрыть эту ненужную сложность, мы установим библиотеку DallasTemperature.h, чтобы мы могли выполнять простые команды для получения показаний температуры от датчика.

Чтобы установить библиотеку, перейдите в раздел «Скетч»→ «Подключить библиотеку» → «Управление библиотеками…». Подождите, пока менеджер библиотеки загрузит индекс библиотек и обновит список установленных библиотек.

Чтобы отфильтровать результаты поиска, введите «ds18b20». Там должна быть пара записей. Ищите DallasTemperature от Miles Burton. Нажмите на эту запись, а затем выберите Установка.

Рисунок 3 – Установка библиотеки DallasTemperature в Arduino IDE

Эта библиотека DallasTemperature является аппаратно-зависимой библиотекой, которая обрабатывает функции более низкого уровня. Она должна быть связана с библиотекой OneWire для связи с любым устройством 1-Wire, а не только с DS18B20. Установите и эту библиотеку.

Рисунок 4 – Установка библиотеки OneWire в Arduino IDE

Подключение NodeMCU к компьютеру

Для начала работы с NodeMcu нужно подключить плату к компьютеру. Первым шагом будет установка драйвера CP2102 и открытие Arduino IDE. Затем нужно найти в «Файл» – «Настройки» и в окно «дополнительные ссылки для менеджера плат» вставить ссылку http://arduino.esp8266.com/versions/2.3.0/package_esp8266com_index.json.

После этого в меню «документы» – «плата» «менеджер плат» выбрать «esp8266» и установить последнюю версию. После проделанных действий в меню «инструменты» – «плата» нужно найти NodeMCU.

После того, как все необходимые данные будут установлены и скопированы, можно будет начать работать.