Реле управління через wifi arduino. Можливості підключення Wi-Fi модуля esp8266 до arduino. Перевірте харчування ESP8266

Частина 1. Підготовка ESP8266

Навіщо ця стаття? На хабре вже є ряд статей про використання ESP у різних конфігураціях, але чомусь без подробиць про те, як саме все підключається, прошивається та програмується. Типу «я взяв ESP, дві пальчикові батарейки, DHT22, закинув у коробку, потряс годинник і термометр готовий!». У результаті виходить дивно: ті, хто вже працюють з ESP не бачать у зробленому нічого незвичайного, а ті, хто хоче навчитися - не розуміють з чого почати. Тому я вирішив написати докладну статтю про те, як підключається та прошивається ESP, як його пов'язати з Arduino та зовнішнім світом та які проблеми мені траплялися на цьому шляху. Посилання на Aliexpress наводжу лише для уявлення порядку цін та зовнішнього вигляду компонентів.

Отже, у мене було два мікроконтролери, сім різних сенсорів, п'ять джерел живлення, температурний датчик DHT22 і безліч проводків всіх сортів і кольорів, а також безліч опорів, конденсаторів і діодів. Не те щоб усе це було необхідно для термометра, але якщо вже почав займатися мікроелектронікою, то стає важко зупинитися.

живлення

Для роботи ESP8266 потрібна напруга 3.3В і струм не нижче 300мА. На жаль, Arduino Uno не в змозі забезпечити такий струм, як не в змозі забезпечити його і перехідники USB-UART (програматори) типу FT232RL – їхня межа близько 50мА. А отже, доведеться організувати окреме харчування. І краще б, щоб Arduino теж працював від 3.3В, щоб уникнути проблем на кшталт «я подав п'ятивольтовий сигнал на виведення RX модуля ESP, чому пахне паленою пластмасою?».

Є три рішення.

2. Купити готовий модуль із регулятором напруги, що знижує 5В до 3.3В. Мабуть, це найзручніший варіант.

3. Зібрати модуль самому із регулятора AMS1117 та одного танталового конденсатора на 22мкФ.

Я вибрав третій пункт, оскільки мені часто потрібно 3.3В, я жадібний, і я люблю вбудовувати регулятори прямо в блоки живлення.

З AMS1117 все просто: якщо покласти його текстом нагору, то напруга на ногах росте зліва направо: 0(Gnd), 3.3В (Vout), 5В (Vin).
Між нулем і виходом потрібен танталовий конденсатор на 22мкФ (так за інструкцією, що якщо поставити електролітичний - я не перевіряв). У танталового SMD-конденсатора плюс там, де смужка. Трохи жахливого паяння зовсім не призначених для такого варварства SMD-компонентів і:

Обов'язково перевіряйте вихідну напругу. Якщо воно значно менше 3.3В (наприклад, 1.17В) - дайте регулятору охолонути після паяння та перевірте контакти. Якщо поставите конденсатор більше, ніж 22мкФ, то мультиметр може показати вищу напругу.

Чому саме AMS1117? Він широко використовується. Його ви можете знайти майже скрізь, навіть у Arduino Uno, як правило, стоїть AMS1117-5.0.
Якщо ви знаєте щось подібних габаритів і ціни, ще простіше у використанні - напишіть, будь ласка.

Важливий момент. Не знаю вже чому, але AMS1117 вкрай примхливо ставиться до якості з'єднань. Контакти мають бути надійними. Краще – пропаяні. Інакше він на тестах видає 3.3В, але під навантаженням нічого не видає.

Підключення ESP8266

Я вибрав модель 07, оскільки має чудовий металевий екран, який працює як захист від наведень, механічних впливів і як радіатор. Останнє забезпечує різницю між модулем, що згорів, і просто нагрівся. Крім того є гніздо під зовнішню антену.

Щоб чіп запустився, потрібно з'єднати VCC і CH_P через резистор 10кОм. Якщо такого немає, то згодиться будь-який з діапазону 1-20кОм. Крім того, саме модель 07 ще вимагає, щоб GPIO15 (найближчий до GND) був «на землі» (цього на картинці не видно, тому що з'єднання з іншого боку).

Тепер беремо перехідник USB-UART, перемикаємо його на 3.3В та підключаємо RX до TX, TX до RX та GND до «землі» (у мене без цього передача нестабільна). Якщо ви не можете переключити на 3.3В, можна використовувати найпростіший резисторний дільник напруги: з'єднайте ESP RX з TX перехідника через опір в 1кОм, а ESP RX з «землею» через 2кОм. Існує маса складніших і надійніших способів зв'язати 3.3В і 5В, але в даному випадку і так зійде.

І з'єднуємося на швидкості 9600 за потрібним COM-портом (можна подивитися в диспетчері пристроїв).

Я використовую SecureCRT, Putty теж підійде, а поціновувачі Лінукса і так знають, що робити і де дивитися.

(AT+RST перезавантажує чіп)

Якщо нічого не відбувається – вимкніть – увімкніть живлення, якщо все одно нічого не відбувається – перевірте відповідність TX/RX, спробуйте переставити їх місцями або припаяти до чіпа.

Іноді чіп у ході знущань експериментів зависає і тоді його треба знеструмити, у тому числі відключивши і перехідник (наприклад, витягнувши його з USB), оскільки чіпу вистачає навіть крихта живлення, щоб вперто тупити і не працювати.

Іноді фокуси з перехідником вішають порт USB. Можна як тимчасове рішення використовувати інший USB-порт, але взагалі краще перезавантажити комп'ютер.

Іноді змінюється номер COM-порту. Під Linux це можна вирішити за допомогою udev.

Якщо замість тексту приходить сміття, перевірте налаштування швидкості. Деякі старі чіпи працюють на 115 200.

На старті чіп нагрівається, але якщо він реально гарячий і продовжує грітися – відключайте та перевіряйте всі з'єднання. Щоб на корпус не попадало +3.3В, щоб 5В до нього взагалі нікуди не приходили, щоб земля перехідника була з'єднана з землею чіпа. Моделі з металевим екраном дуже важко спалити (але немає нічого неможливого), а на моделі без екранів скаржаться, мовляв, навіть невелика помилка може стати останньою в житті чіпа. Але це я не перевіряв.

Прошивка

Мій вибір - NodeMCU. У неї проблеми з пам'яттю та підтримкою заліза, але це багаторазово окупається простотою коду та легкістю налагодження.

Також будуть потрібні NodeMCU flasher і LuaLoader (останнє - опціонально, є й інші клієнти для роботи з цією прошивкою).

Вимикаємо чіп. Підключаємо GPIO0 до землі та включаємо чіп:

Якщо нічого не відбувається і поля AP MAC/STA MAC порожні – перевірте ще раз, щоб GPIO0 був на землі.
Якщо прошивка почалася, але зависла - подивіться в закладці Log, у мене чомусь конкретно цей чіп відмовився прошиватися на FT232RL, зате без проблем прошився на PL2303HX на швидкості 576000. PL2303HX у вказаному варіанті не має перемикання на 3.3В, щоб ним користуватися потрібно відкрити пластиковий корпус і перепаяти провід з 5V на 3.3V, є варіанти з п'ятьма виходами: 3.3, 5, TX, RX, Gnd.

Зверніть увагу: STA MAC змінився. Підозрюю, що flasher його неправильно показував, але потрібна перевірка.

Для економії сил і нервів можна взяти готовий чи напівготовий варіант.

Є одноразові адаптери із зручним розведенням.
Є

Передавати прошивки, оновлення та інші дані шляхом паяльника та проводів – не найкраще рішення для Ардуїно. Однак мікроконтролери для arduino wi-fi коштують недешево, та й потреба в них є далеко не завжди, чому користувачі вважають за краще їх не використовувати у своїх проектах без потреби.

Але черговий китайський продукт захопив ринок, wi-fi jammer esp8266 своїми руками можна приєднати до плати Ардуїно або іншої системи, і ви отримаєте стабільне з'єднання з низкою інших переваг. Так давайте розберемося з arduino uno wi-fi, і чи варто купувати даний модуль, а також, що взагалі являє собою подібний мікроконтролер на wi-fi ардуїно.

Доступні Wi-Fi модулі для Arduino

Зараз більшість користувачів Ардуїно вже не турбується про ціну подібних девайсів, хоча ще 3 роки тому arduino wi-fi модуль вважався розкішшю. Все це завдяки wi-fi jammer esp8266, виробники якого ввели на ринок зовсім новий продукт, що вражає своєю функціональністю і, водночас є досить дешевим, що внесло вагомий внесок і створило конкуренцію в цьому напрямку.

Таким чином, arduino wi-fi esp8266 зараз вважається найдоступнішим модулем на ринку, як і всі його побратими. Так, ціна на закордонних майданчиках стартує від 2-х доларів, що дозволяє пачками закуповувати дані модулі та не перепрошувати їх тисячу разів, перепаюючи контакти, щоб зберегти працездатність.

Спочатку даний wi-fi модуль Ардуїно використовувався, в основному, як arduino wi-fi shield, так як був найбільш дешевим варіантом і нічим не поступався оригінальному. Пристрій справді практично легендарний, адже вагомих мінусів за його вартість не знайти. Є безліч бібліотек, у тому числі і користувацьких, а також підтримує роботу через Serial шини та найпростіші АТ та АТ+ команди. Завдяки цьому жодної семантики горезвісного С99, як це часто буває з іншими сторонніми мікроконтролерами, вивчати не потрібно.

Відповідно навіть новачок розбереться за секунди, а професіонал зможе застосувати вже заготовлені бібліотеки. Серед інших переваг відзначається:

1. Процесор на 160 МГц, але він 32-бітний, що накладає певний відбиток на продуктивність. Але варто пам'ятати, що модуль все ж таки застосовується у зв'язці з платами Ардуїно, які самі по собі ріжуть високі частоти і з'їдають більшу частину ресурсів невідомо для чого.
2. Виробник, що випустив wi-fi модуль esp8266, цікаві проекти на цьому не закінчив, і зараз є ціла лінійка перевіреної якості мікроконтролерів.
3. Сучасні стандарти захисту. Звичайно, WPA і WPA2 вже давно не такі безпечні, як хотілося б, але їх наявність не може не тішити в такому дешевому контролері.
4. 16 портів виведення, у тому числі 10-бітний, що дозволяє поекспериментувати із платою.

Що ще важливіше, з коробки на вас чекає постійна пам'ять до 4 мегабайт, залежно від типу плати, а це в рази полегшує роботу з великими бібліотеками і навіть деякими медіа-файлами. Адже на більшості плат Ардуїно і 1 мегабайт вважається недозволеною розкішшю.

Характеристики esp8266 wi-fi безумовно радують, особливо в порівнянні з його дорожчими конкурентами, але у користувача, який раніше не мав досвіду з даними платами, виникне питання про те, як його підключити. Справа в тому, що модуль має набагато більше пінів, ніж звикли бачити новачки, а відповідно, у тих починається паніка. Однак якщо розібратися в ситуації, то насправді в цьому немає нічого складного. Достатньо запастися припоєм та паяльником і просто почитати інструкцію.

Як підключити Wi-Fi модуль до Arduino

Давайте розглянемо підключення esp8266 esp 12e і що таке esp8266 міст wi-fi uart. Адже саме підключення та налаштування модуля викликають найбільше запитань.

Насамперед визначтеся, яка версія мікроконтролера у вас на руках. У першій вбудовуються світлодіоди біля пінів, а на другій, яку почали випускати нещодавно, сигнальні вогні знаходяться біля антени.

Перед підключенням варто підвантажити останню прошивку, що дозволяє збільшувати швидкість обміну пакетами до 9600 одиниць інформації на секунду. А перевіряти з'єднання ми через кабель usb-ttl і відповідний термінал від CoolTerm.

Піни для підключення вищеописаного кабелю стандартні, а ось живлення йде через 3.3 вольт пін з Ардуїно. Важливо пам'ятати, що максимальну силу струму, яку подає плата, неможливо поставити вище 150 мА, а esp8266 esp 07 та esp8266 witty cloud wi-fi модуль для arduino вимагають 240 Ма.

Однак, якщо іншого джерела струму немає, можете використовувати стандартний варіант від Ардуїно, але потужність плати постраждає. Хоча, при не сильному завантаженні, достатньо 70 мА, будьте готові до раптових перезавантажень мікроконтролера в пікові моменти навантаження і пишіть софт відповідно, щоб він фільтрував і розбивав файли, не перевантажуючи плату.

Ще один варіант підключення нижче. Важливо – контакти RX-TX з'єднуються перехрестям. Так як рівні сигналів модуля ESP8266 3.3В, а Arduino 5В нам потрібно використовувати резистивний дільник напруги для перетворення рівня сигналу.

Прописуємо Wi-Fi модуль в Arduino

Як відомо, при належному досвіді можна і шилд esp8266 ex 12e сполучити зі смартфоном, але у новачків і прописка esp8266 esp 12 у системі Ардуїно викликає труднощі. Насправді достатньо підключити модуль та перевірити його працездатність, скинувши кілька штатних команд АТ через меню налагодження.

Наприклад, можна додати миготіння штатним світлодіодом (для схеми підключення вище):

Як тільки плата підтвердить, що бачить мікроконтролер у системі, можна розпочинати повноцінну роботу з ним. Однак варто відзначити, що якщо сама плата Ардуїно використовується в проекті лише для підключення даного контролера - це ірраціонально.

Достатньо USB-UART перетворювача, тому що esp8266 не використовує «мозки» ардуїно, а своєї флеш-пам'яті йому вистачить для зберігання пари базових бібліотек і прошивок. Відповідно, витрачатися зайвий раз на допоміжну плату немає сенсу, якщо ви можете просто підпаяти його до перетворювача і далі використовувати в проекті. При цьому, підключивши допоміжне джерело живлення і не турбуючись, що дані перестануть передаватися в найвідповідальніший момент через нестачу потужності системи.

Важливе зауваження! Для останньої схеми скетч завантажуємо Arduino як зазвичай, але так як модуль ESP8266 підключений до контактів 0 і 1, програмування стає неможливим. Компілятор показуватиме помилку. Від'єднайте дроти ESP8266 від контактів 0 і 1, зробіть програмування, а потім поверніть контакти на місце і натисніть кнопку скидання в Arduino.