Ako naprogramovať WI-FI čip ESP-01

Pridal Miroslav Pivovarsky 18.11.2020

1498 zobrazení

Existuje veľké množstvo modulov s WI-FI čipom ESP8266, s rôznymi veľkosťami. Mňa zaujala najmenšia verzia modulu s čipom ESP8266 , a to konkrétne modul ESP-01. Tento modul je zaujímavý svojou veľkosťou a aj svojimi parametrami.

Opis modulu

Veľkosť modulu približne 25x15mm
WI-FI čip ESP8266
Veľkosť FLASH pamäte 1MB vo verzii s čiernou doskou od AI-cloud a 512kb v modrej verzii PCB, základnej manufaktúrnej verzii.
Veľkosť sRAM pamäte 80KB
Napájacie napätie 3,3V
Logická úroveň pre GPIO 3,3V
Podpora WI-FI noriem 802.11/b/g/n
Integrovaný TCP/IP protokol stack
Podpora WI-FI security WPA, WPA2
2x digitálny vstup/vystup

Opis

Základná verzia ESP-01 od Ai-cloud používa AT príkazy pre komunikáciu s externým MCU. V tejto verzii je už napálený firmware v ESP-01, ktorý využíva pre komunikáciu s okolitým svetom AT príkazy cez UART rozhranie. Zoznam týchto AT príkazov nájdete na internete. Tieto AT príkazy podporujú napríklad pripojenie modulu k WI-FI sieti, vytvorenie AP z WI-FI modulu, pripojenie sa na TCP-IP server, pripojenie na http server, a veľa ďalšieho. V prípade, že chcete do spomínaného ESP-01 dostať vlastný firmware, a používať MCU ESP-8266 ako štandardný MCU, musíte si vyrobiť vlastný programátor. Jestvuje veľa čínskych programátorov pre ESP-01 modul, ale na tie si musíte dať pozor. Základným dôvodom je, že v čínskych e-shopoch označia za ESP-01 programátor dosku, ktorá nie je programovacia, ale je to iba USB-UART prevodník, pre prácu s AT príkazmi. Nezabudnite si dať pozor na spotrebu prúdu pre modul. MCU ESP-8266 sa považuje za "low power WI-FI MCU", keďže môže mať v "Deep-Sleep" móde spotrebu okolo 10uA. No pri maximálnom vyťažení môže byť spotreba prúdu až 170mA počas komunikácie s WI-FI sieťou.

Schéma zapojenia

Schéma zapojenia pozostáva z jedného prepínača, tlačidla, stabilizátora napätia a pár rezistorov.

Stabilizátor napätia je potrebný, keďže ESP-01 potrebuje napájacie napätie 3,3V. Komunikácia s ESP-01 cez UART rozhranie tiež prebieha na napäťovej úrovni 3,3V. Pozor, štandardné Arduino komunikuje logickou úrovňou 5V, čo môže nenávratne poškodiť ESP-01 modul. Z toho dôvodu je potrebné na RX vstup modulu ESP-01 použiť napäťový delič, ktorý spraví z 5V približne 3,3V. Existujú špeciálne integrované obvody "logic level convertor" pre upravenie napäťových úrovní, avšak v tomto prípade je postačujúci napäťový delič. Na TX výstup modulu ESP-01 nie je potrebné pridávať nič, keďže 3,3V je stále v tolerancii. Ďalej je použitý jeden prepínač, ktorým určujeme či budeme modul programovať, alebo s ním komunikovať, a taktiež tlačidlo RESET.

Konštrukcia

Pre komunikáciu s programátorom, použijeme štandardný čínsky USB to UART prevodník, s možnosťou nastavenia logickej napäťovej úrovne. Možnosť nastavenia logickej úrovne v tomto prípade nevyužijeme. Tento prevodník využíva FT232RL čip, ale nie je vždy dodaný s originálnym čipom.

Aktuálne zatiaľ nemám vyrobený plošný spoj, takže som si konštrukciu osadil a otestoval na univerzálnom spájkovacom poli. Výsledný efekt so zapojeným prevodníkom a WI-FI modulom je nasledovný:

Použitie

USB to UART prevodník nastavíme na logickú úroveň 5V. Vďaka tomu budeme mať na výstupe napájacie napätie z prevodníka 5V, a aj komunikáčnú logickú úroveň na 5V.
Ďalej si doinštalujeme podporu ESP8266 MCU do Arduino IDE. Nájdeme to v časti "tools-> Board -> Board manager" kde do vyhľadávača napíšeme ESP8266 a následne si nainštalujeme podporu ESP8266 modulov.

Následne si v časti "tools->board" vyberieme dosku "Generic ESP8266"

Môžeme si napríklad otvoriť example pre http WEB server, z "file->example->ESP8266WebServer->HelloServer". Ostáva už iba upraviť prihlasovacie údaje pre vašu WI-FI sieť, skompilovať zdrojový kód a nahrať ho do modulu ESP-01.
Pred tým ako spustíme nahrávanie zdrojového kódu do modulu ESP-01, musíme prepnúť prepínač GPIO01 do polohy, kedy bude uzemnený GPIO01 pin. Potom stlačíme tlačidlo v Arduino IDE pre začatie kompilovania a nahrávania zdrojového kódu do MCU. Po kompilácii uvidíme v konzole, ako sa Arduino IDE pokúša spojiť s modulom ESP-01.

V poslednom riadku nasledujúceho okna si môžete všimnúť text "Connecting" a ako pribúdajú bodky a podtržníky. Vtedy stlačíme tlačidlo RESET, a mali by sme vidieť ako sa spustilo nahrávanie zdrojového kódu do modulu ESP-01.

Na obrázku vidíme, že prebieha nahrávanie zdrojového kódu. Po nahratí zdrojového kódu do modulu ESP-01 uvidíme hlášku "Hard reseting via RTS pin..."

Potom prepneme prepínač GPIO01 do polohy, kedy GPIO01 pin nie je spojený so zemou a stlačíme tlačidlo RESET, pre reset modulu ESP-01. Po tejto sekvencii nabootuje modul ESP-01 s naším zdrojovým kódom, a je možné pozerať výstup sériovej konzoly napríklad v monitore cez Arduino IDE.

Aktuálny programátor využíva externý USB to UART prevodník a prepínač s tlačidlom pre programovanie. Pracujem na vývoji PCB, kde bude USB to UART prevodník už na doske, kde táto doska bude používať automaticky reset MCU a nastavenie pinov pre programovanie MCU ESP8266.

V prípade, ak by ste mali záujem o plošné spoje programátora ma môžete kontaktovať.