Wi-Fi модуль ESP-01

Содержание

• Технические характеристики модуля
  
• Подключение 
• Пример использования
• Часто задаваемые вопросы FAQ

---

Wi-Fi модуль ESP-01 – самый популярный модуль серии ESP8266. Общение с компьютером или микроконтроллером осуществляется с через UART с помощью набора AT-команд. Кроме того, модуль можно использовать как самостоятельное устройство, для этого необходимо в него загрузить свою прошивку. Программировать и загружать прошивки можно через Arduino IDE версии выше 1.6.5. Для прошивки модуля понадобится переходник UART-USB. Модуль ESP-01 может получить широкое распространение для использования в устройствах IoT (Интернет вещей).

---

Технические характеристики модуля

• Wi-Fi 802.11 b/g/n
• Режимы WiFi: клиент, точка доступа
• Выходная мощность - 19,5 дБ
• Напряжение питания - 1.8 -3.6 В
• Ток потребления - 220 мА
• Портов GPIO : 4
• Тактовая частота процессора - 80 МГц
• Объём памяти для кода
• Оперативная память - 96 КБ
• Размеры - 13×21 мм

---

Подключение

Рассмотрим режим AT-команд. Для этого подключим модуль к компьютеру через переходник USB-UART. Назначение выводов модуля (см. рисунок 1):

• VCC — +3.3 В
• GND — земля
• RX, TX — выводы UART
• ВыводCH_PD  — Chip enable
• GPIO0, GPIO2 — цифровые контакты

Модулю требуется внешнее питание   3.3 В.

Рисунок 1. Назначение контактов модуля ESP-01

Схема подключения для общения с модулем в режиме AT-команд (рисунок 2):

Рисунок 2. Схема подключения модуля ESP-01 к компьютеру по последовательному порту

Рисунок 3. Схема в сборе

Для отправки команд AT-команд в ОС Mac OS X можно использовать программу CoolTerm, в операционной системе Windows программу Termite. Узнать скорость COM-порта для соединения с модулем можно только экспериментально, для разных прошивок она может быть разной. Для моего модуля скорость оказалась равной 9600 бод. Кроме того установить обмен удалось только после отключения и повторного подключения к питанию вывода  CH_PD. После подключения набираем в терминале  AT и должны получить в ответ от модуля OK. Команда AT+GMR выдает номер версии прошивки модуля, команда AT+RST — перезагружает модуль (см. рис. 4). Список основных AT-команд можно посмотреть в этом документе (ESP8266ATCommandsSet.pdf).

Рисунок 4. Отправка AT-команд в модуль из программы Termite

Если режим AT команд для вас не удобен, плату можно настроить с помощью программы AppStack  ESP8266 Config, скачать которую  можно по ссылке http://esp8266.ru/download/esp8266-utils/ESP8266_Config.zip. Внешний вид программы представлен на рисунке 5. Настройка модуля осуществляется с помощью графического интерфейса, при этом выполнение команд можно видеть в мониторе программы (см. рис. 6). В мониторе также можно послать AT-команды из командной строки.

Рисунок 5. Программа AppStack ESP8266 Config

Рисунок 6. Serial monitor программы AppStack ESP8266 Config

Есть два варианта использования данного модуля:

• в связке с микроконтроллером (например Arduino), который будет управлять модулем по UART;
• написание собственной прошивки для использования ESP8266 в качестве самостоятельного устройства.

 

---

Пример использования

Рассмотрим пример подключения к модулю ESP-01 датчика влажности и температуры DHT11 и отправки данных в облачный сервис ThingSpeak (https://thingspeak.com/). Нам понадобятся следующие детали:

• модуль ESP-01
• макетная плата
• датчик влажности и температуры DHT11
• резистор 10 кОм
• соединительные провода
• блок питания 3 - 3.6В

Сначала подключим датчик DS18B20 к модулю ESP-01. DS18B20 – цифровой датчик температуры, работающий по однопроводному интерфейсу 1-Wire. Схема подключения датчика DS18B20 к модулю показана на рис. 7.

Рисунок 7. Схема подключения датчика DHT11 к модулю ESP-01.

Затем необходимо завести профиль в сервисе ThingSpeak. В сервисе есть инструкции для отправки данных в сервис и получения данных из сервиса.

Рисунок 8. Схема в сборе.

Программу будем писать в среде Arduino IDE для ESP8266. Будем использовать библиотеки ESP8266WiFi.h (встроенную) и OneWire.h. Загрузим на плату Arduino скетч из листинга 1 – получение данных с датчика температуры и отправка данных в сервис ThingSpeak. Необходимо внести свои данные для WiFi точки доступа для модуля ESP-01:

• const char *ssid;
• const char *password;

а также параметр privateKey для вашего приложения в сервисе ThingSpeak. Листинг 1

// 3d-diy.ru
// Подключаем библиотеку для работы с esp8266
#include <ESP8266WiFi.h> 
// Подключаем библиотеку DHT для работы с DHT11 
#include <DHT.h> 
// пин подключения контакта DATA
#define DHTPIN 4
// датчик DHT11
#define DHTTYPE DHT11

// создание экземпляра объекта DHT
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

// ssid WiFi сети подключения
const char ssid = "********"; 
// Пароль  WiFi сети подключения 
const char password = "******"; 
// Сервер ThingSpeak
const char* host = "184.106.153.149"; 
// API KEY вашего приложения ThingSpeak
const char* privateKey = "****************"; 
// переменные для хранения температуры и влажности
float temp; 
float humidity; 
// переменная для интервала измерений
unsigned long millis_int1=0;

void setup() {
  // запуск последовательного порта 
  Serial.begin(115200); 
  delay(10);
  Serial.print("Connect to WiFi"); 
  Serial.println(ssid);
  // Соединяемся по WiFi
  WiFi.begin(ssid, password);
  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
  }
  Serial.println("WiFi connected"); 
  // запуск dht
  dht.begin(); 
}


void loop() {
// ждем интервал 10 минут
if(milis()-millis_int1>=10*60000) {
  Serial.print("connect to ThingSpeak");
  Serial.println(host);
  
  // Используем WiFi клиент 
  WiFiClient client;
if (!client.connect(host, 80)) {
    Serial.println("connection failed");    
    return;
  }
  // получить данные температуры
  temp = get_data_temperature();
  humidity = get_data_humidity();
   
  // Создаем URL с запросом для сервера
  String url = "/update?key=";
  url += privateKey;
  url += "&temp="; 
  url += temp;
  url += "&humidity="; 
  url += humidity;

  // Отправляем запрос на сервер
  client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + host + "\r\n" + "Connection: close\r\n\r\n");
  delay(10);
  
  // ответ сервера ThingSpeak
  while(client.available()){
    String req = client.readStringUntil('\r');
    Serial.print(req);
  }
 }
}

Теперь в сервисе ThingSpeak мы можем смотреть график показаний нашего датчика температуры DHT11 (рисунок 9).

Рисунок 9. График показаний датчика температуры DS18B20 в сервисе ThingSpeak.

---

Часто задаваемые вопросы FAQ

     1.  Модуль не отвечает на AT-команды

• Проверьте правильность подключения модуля;
• Проверьте правильность подключения контактов Rx,Tx к переходнику UART-USB ;
• Проверьте подключение контакта CH_PD к 3.3 В;
• Подберите экспериментально скорость обмена по последовательному порту.

     2. Модуль ESP-01 не получает данные температуры от датчика DHT11

• Проверьте правильность подключения датчика DHT11 к модулю.

     3. Не передаются данные в сервис ThingSpeak

• Проверьте подключение модуля к точке доступа WiFi;
• Проверьте подключение точки доступа WiFi к сети интернет;
• Проверьте правильность запроса к сервису ThingSpeak.