Arduino - освоение WiFi модуля. Как построить схему управления на Arduino и ESP8266 с настраиваемыми таймерами, контролируемую через Wi-Fi

В этой статье вы узнаете, как создать систему, которая может включать и выключать нагрузки постоянного тока с помощью мобильного приложения. Вы также узнаете, как выполнить эту задачу мгновенно или по таймерам, заранее установленным для включения и выключения нагрузок.

Обзор проекта

Вы можете реализовать эту систему там, где вам нужно включать нагрузку постоянного тока на определенное время. В этом вам поможет наше Android приложение, не требуя аппаратного интерфейса, клавиатуры и LCD дисплея.

Комплектующие

Сборка макетной платы ESP8266

ESP8266 - недорогой SoC-чип со встроенным микроконтроллером и полным стеком протоколов TCP/IP, что означает, что он может напрямую обращаться к вашей Wi-Fi сети.

Поскольку у этого чипа есть свой микроконтроллер, вы можете поместить в него код своего приложения или можете использовать модуль просто как Wi-Fi приемопередатчик, что мы и собираемся сделать в данном проекте. Более эффективно было бы использовать этот модуль и как приемопередатчик, и как контроллер, но в целях обучения мы будем взаимодействовать с модулем, используя Arduino.

Чип ESP8266 поставляется в разных модулях. Мы будем использовать модуль ESP-01. Конечно, вы можете использовать любой другой модуль.

Во-первых, вы должны знать, что модуль работает с напряжением 3,3 В, и напряжение высокого логического уровня от Arduino должно быть таким же, чтобы не повредить наш модуль. Для этого требуется преобразователь уровня напряжения между платой Arduino (которая работает на 5 В) и модулем. Хорошей новостью является то, что в преобразователе будет нуждаться только вывод для передачи на Arduino, поскольку приемный вывод обычно распознает логические сигналы с напряжением 3,3 В от ESP8266.

Одним из простейших способов выполнения этого преобразования является схема от Sparkfun. Вы можете заказать готовый модуль .

Преобразователь уровня 5В → 3,3В

На рисунке ниже показана распиновка нашего модуля на ESP8266:

Я использовал LM317, настраиваемый линейный регулятор напряжения с выходным током до 1,5 А, для обеспечения модуля подходящим источником питания 3,3 В.

Примечание: Не используйте вывод 3,3 В от Arduino, так как стабилизатор напряжения 3,3 В на плате Arduino не может обеспечить необходимую для модуля величину тока, особенно при пиковом потреблении энергии во время передачи.

Я использовал BS170 (вместо BSS138) для преобразователя логических уровней; оба работают хорошо.

Теперь вы можете подключить свой модуль к компьютеру, используя USB-TTL преобразователь, и испытать его.

Сборка макетной платы реле

Для управления реле я использовал биполярный NPN транзистор BC337 с резистором 1 кОм на базе. Для защиты от обратного напряжения катушки я использовал диод 1n4007.

Нормально замкнутый (NC) контакт реле я решил подключить к земле.

Код Arduino

Теперь мы сталкиваемся с проблемой. ESP8266 использует UART в качестве интерфейса для AT-команд, а Arduino Uno (которая использует Atmega328) имеет только один порт UART. Этот порт уже подключен к мосту USB-TTL, а также к выводам 0 и 1.

В качестве решения вы можете использовать эмулятор для UART порта на другом цифровом выводе Arduino с помощью библиотек AltSoftSerial или SoftwareSerial. Это позволит вам по-прежнему иметь аппаратный порт UART для отладки и печати сообщений в консоли, а программный порт - для связи с модулем.

Многие люди (включая меня) сообщают о проблемах с программным последовательным портом при высоких скоростях передачи - как на тех, что мы будем использовать с esp8266, 115200 бит/с. Я могу сказать, что у вас 50% принятых от модуля данных будет повреждено, если вы используете программный UART, а из переданных от Arduino к модулю данных почти 100% будет корректно. Я получил эти результаты после отслеживания сигналов на линиях RX и TX.

В качестве решения я добавил в код несколько директив define , чтобы облегчить вам выбор между аппаратным и программным UART портами. Имейте в виду, что вы не можете использовать один и тот же порт для отладки и общения с модулем, поэтому вам нужно выбирать между ними.

//раскомментируйте Serial.*** , если хотите для связи с ESP использовать аппаратный последовательный порт (выводы 0,1) //раскомментируйте esp8266.*** , если хотите для связи с ESP использовать программный последовательный порт (выводы 2,3) #define esp8266_Available() Serial.available() //esp8266.available() #define esp8266_Find(ARG) Serial.find(ARG) //esp8266.find(ARG) #define esp8266_Read() Serial.read() //esp8266.read() #define esp8266_Write(ARG1,ARG2) Serial.write(ARG1,ARG2) //esp8266.write(ARG1,ARG2) #define esp8266_Print(ARG) Serial.print(ARG) //esp8266.print(ARG)

В исходнике вы найдете часть кода, которая устанавливает модуля с вашим роутером:

SendCommand("AT+RST\r\n", 2000, DEBUG); // перезапустить модуль sendCommand("AT+CWMODE=1\r\n", 1000, DEBUG); // настроить как точку доступа sendCommand("AT+CWJAP=\"tur\",\"341983#tur\"\r\n", 3000, DEBUG); //**** ИЗМЕНИТЬ SSID и ПАРОЛЬ В СООТВЕТСТВИИ С ВАШЕЙ СЕТЬЮ ******// delay(10000); sendCommand("AT+CIFSR\r\n", 1000, DEBUG); // получить ip адрес sendCommand("AT+CIPMUX=1\r\n", 1000, DEBUG); // настроить для нескольких соединений sendCommand("AT+CIPSERVER=1,1337\r\n", 1000, DEBUG); // включить сервер на порту 1337

Цикл скетча ожидает команды, которые должны прийти через Wi-Fi соединение. В настоящее время поддерживаются следующие команды:

• ‘con’ для получения состояния выводов, высокий или низкий логический уровень;
• ‘on=’ включить соответствующий вывод;
• ‘of=’ выключить соответствующий вывод;
• ‘Tm=n/fS’ установить таймер включения (n) или выключения (f) соответствующего вывода.

Все команды имеют отклик подтверждения.

Примечания:

• некоторые части скетча основаны на ;
• если вы используете модули со старым SDK, у вас могут быть такие же ошибки, как и у меня. Единственным решением в этом случае является обновление вашей прошивки до последней версии. Посмотрите , для получения помощи в обновлении прошивки модуля на ESP8266. Я обновил прошивку с версии 1.3 до 1.5.4.

Полный код программы:

#include #define DEBUG 0 // если вы для связи с ESP используете аппаратный последовательный порт, измените значение на 0 #define ESPBaudRate 115200 #define HWSBaudRate 115200 #define OUTPUT1 11 #define OUTPUT2 12 #define OUTPUT3 13 //раскомментируйте Serial.*** , если для связи с ESP хотите использовать аппаратный последовательный порт (выводы 0,1) //раскомментируйте esp8266.*** , если для связи с ESP хотите использовать программный последовательный порт (выводы 2,3) #define esp8266_Available() Serial.available() //esp8266.available() #define esp8266_Find(ARG) Serial.find(ARG) //esp8266.find(ARG) #define esp8266_Read() Serial.read() //esp8266.read() #define esp8266_Write(ARG1,ARG2) Serial.write(ARG1,ARG2) //esp8266.write(ARG1,ARG2) #define esp8266_Print(ARG) Serial.print(ARG) //esp8266.print(ARG) // Делает RX линию Arduino выводом 2, а TX линию Arduino выводом 3. // Это означает, что вам необходимо подключить TX линию от ESP к выводу 2 Arduino, // а RX линию от ESP к выводу 3 Arduino. SoftwareSerial esp8266(2, 3); /*************/ byte OUTPUTstate; byte OUTPUTTMRIsSet ; byte OUTPUTTMRState ; long OUTPUTTimer; /*************/ /***Commands**/ String GETSTATE = "con"; // Строка запроса от мобильного приложения, чтобы узнать состояние каждого выхода String SETON = "on="; // Строка запроса от мобильного приложения, чтобы включить выход String SETOFF = "of="; // Строка запроса от мобильного приложения, чтобы выключить выход String TIMER = "tm="; // Строка запроса от мобильного приложения, чтобы задать таймер для выхода /*************/ void setup() { Serial.begin(HWSBaudRate); // Последовательный порт для отправки сообщений от Arduino на компьютер esp8266.begin(ESPBaudRate); // Программный последовательный порт для отправки сообщений от Arduino на ESP8266 pinMode(OUTPUT1, OUTPUT); digitalWrite(OUTPUT1, LOW); pinMode(OUTPUT2, OUTPUT); digitalWrite(OUTPUT2, LOW); pinMode(OUTPUT3, OUTPUT); digitalWrite(OUTPUT3, LOW); // перезапустить модуль sendCommand("AT+RST\r\n", 2000, DEBUG); // настроить как точку доступа sendCommand("AT+CWMODE=1\r\n", 1000, DEBUG); //**** ИЗМЕНИТЬ SSID и ПАРОЛЬ В СООТВЕТСТВИИ С ВАШЕЙ СЕТЬЮ ******// sendCommand("AT+CWJAP=\"tur\",\"341983#tur\"\r\n", 3000, DEBUG); delay(10000); // получить ip адрес sendCommand("AT+CIFSR\r\n", 1000, DEBUG); // настроить для нескольких соединений sendCommand("AT+CIPMUX=1\r\n", 1000, DEBUG); // включить сервер на порту 1337 sendCommand("AT+CIPSERVER=1,1337\r\n", 1000, DEBUG); if (DEBUG == true) Serial.println("Server Ready"); } void loop() { if (esp8266_Available()) // проверить, послал ли esp сообщение { if (esp8266_Find("+IPD,")) { // ждать, когда последовательный буфер заполнится (прочитаются все последовательные данные) delay(1000); // получить id подключения, чтобы мы могли отключиться int connectionId = esp8266_Read() - 48; // вычитаем 48 потому, что функция read() возвращает // десятичное значение в ASCII, а 0 (первое десятичное число) начинается с 48 String closeCommand = "AT+CIPCLOSE="; // создание команды закрытия подключения closeCommand += connectionId; // добавить id подключения closeCommand += "\r\n"; esp8266_Find("?"); // Этот символ определяет начало команды теле нашего сообщения String InStream; InStream = (char) esp8266_Read(); InStream += (char) esp8266_Read(); InStream += (char) esp8266_Read(); if (DEBUG == true) Serial.println(InStream); if (InStream.equals(GETSTATE)) { // отклик на команду Status=<состояние_выхода_1><состояние_выхода_2><состояние_выхода_3> String response = "Status="; response += OUTPUTstate; response += OUTPUTstate; response += OUTPUTstate; sendHTTPResponse(connectionId, response); sendCommand(closeCommand, 1000, DEBUG); // закрыть подключение } else if (InStream.equals(SETON)) { int pinNumber = (esp8266_Read() - 48); // получить первую цифру, т.е., если вывод 13, то 1-ая цифра равна 1 int secondNumber = (esp8266_Read() - 48); if (secondNumber >= 0 && secondNumber <= 9) { pinNumber *= 10; pinNumber += secondNumber; // получить вторую цифру, т.е., если вывод 13, то 2-ая цифра равна 3, // и добавить ее к первой цифре } if (pinNumber == OUTPUT1) OUTPUTstate = 1; else if (pinNumber == OUTPUT2) OUTPUTstate = 1; else if (pinNumber == OUTPUT3) OUTPUTstate = 1; digitalWrite(pinNumber, 1); String response = "Confg="; // Отклик на команду Confg=<номер_вывода> response += pinNumber; sendHTTPResponse(connectionId, response); sendCommand(closeCommand, 1000, DEBUG); // закрыть подключение } else if (InStream.equals(SETOFF)) { int pinNumber = (esp8266_Read() - 48); // получить первую цифру, т.е., если вывод 13, то 1-ая цифра равна 1 int secondNumber = (esp8266_Read() - 48); if (secondNumber >= 0 && secondNumber <= 9) { pinNumber *= 10; pinNumber += secondNumber; // получить вторую цифру, т.е., если вывод 13, то 2-ая цифра равна 3, // и добавить ее к первой цифре } if (pinNumber == OUTPUT1) OUTPUTstate = 0; else if (pinNumber == OUTPUT2) OUTPUTstate = 0; else if (pinNumber == OUTPUT3) OUTPUTstate = 0; digitalWrite(pinNumber, 0); // изменить состояние вывода String response = "Confg="; // Отклик на команду Confg=<номер_вывода> response += pinNumber; sendHTTPResponse(connectionId, response); sendCommand(closeCommand, 1000, DEBUG); // закрыть подключение } else if (InStream.equals(TIMER)) { int pinNumber = (esp8266_Read() - 48); // получить первую цифру, т.е., если вывод 13, то 1-ая цифра равна 1 int secondNumber = (esp8266_Read() - 48); if (secondNumber >= 0 && secondNumber <= 9) { pinNumber *= 10; pinNumber += secondNumber; // получить вторую цифру, т.е., если вывод 13, то 2-ая цифра равна 3, // и добавить ее к первой цифре } if (esp8266_Read() == "n") { if (DEBUG == true) Serial.println("on"); if (pinNumber == OUTPUT1) OUTPUTTMRState = 1; else if (pinNumber == OUTPUT2) OUTPUTTMRState = 1; else if (pinNumber == OUTPUT3) OUTPUTTMRState = 1; } else { if (DEBUG == true) Serial.println("off"); if (pinNumber == OUTPUT1) OUTPUTTMRState = 0; else if (pinNumber == OUTPUT2) OUTPUTTMRState = 0; else if (pinNumber == OUTPUT3) OUTPUTTMRState = 0; } int j = 0; byte Atime; // Таймер может настроен на максимальное значение в 1 сутки // поэтому программа может принять 5 цифр, так как 1 сутки равны 86400 секундам long Time; // Прочитать секунды, значение имеет переменное количество цифр, поэтому читать, пока не получим "s", // что является символом завершения в теле моего сообщения от мобильного телефона while (1) { Time = esp8266_Read(); if (Time == "s") break; Atime[j] = Time - 48 ; j++; } switch (j) // секунды... { case 1: // одна цифра Time = Atime; break; case 2: // две цифры Time = Atime * 10 + Atime; break; case 3: // три цифры Time = Atime * 100 + Atime * 10 + Atime; break; case 4: // четыре цифры Time = Atime * 1000 + Atime * 100 + Atime * 10 + Atime; break; case 5: // пять цифр Time = Atime * 10000 + Atime * 1000 + Atime * 100 + Atime * 10 + Atime[j]; break; } if (DEBUG == true) { Serial.println("Timer:"); Serial.println(Time); } Time = Time * 1000 + millis(); if (DEBUG == true) { Serial.println("Pin:"); Serial.println(pinNumber); } if (pinNumber == OUTPUT1) { OUTPUTTMRIsSet = 1; OUTPUTTimer = Time; } else if (pinNumber == OUTPUT2) { OUTPUTTMRIsSet = 1; OUTPUTTimer = Time; } else if (pinNumber == OUTPUT3) { OUTPUTTMRIsSet = 1; OUTPUTTimer = Time; } String response = "tConfg="; // Отклик на команду tConfg=<номер_вывода> response += pinNumber; sendHTTPResponse(connectionId, response); sendCommand(closeCommand, 1000, DEBUG); // закрыть подключение } else // принята неподдерживаемая команда { String response = "ERROR"; sendHTTPResponse(connectionId, response); sendCommand(closeCommand, 1000, DEBUG); // закрыть подключение } } } /*****Проверить таймер для каждого выхода******/ if (OUTPUTTMRIsSet != 0 && (OUTPUTTimer < millis())) { digitalWrite(OUTPUT1, OUTPUTTMRState); OUTPUTstate = OUTPUTTMRState; OUTPUTTMRIsSet = 0; } if (OUTPUTTMRIsSet != 0 && (OUTPUTTimer < millis())) { digitalWrite(OUTPUT2, OUTPUTTMRState); OUTPUTstate = OUTPUTTMRState; OUTPUTTMRIsSet = 0; } if (OUTPUTTMRIsSet != 0 && (OUTPUTTimer < millis())) { digitalWrite(OUTPUT3, OUTPUTTMRState); OUTPUTstate = OUTPUTTMRState; OUTPUTTMRIsSet = 0; } /***************************************/ } /* Name: sendData Description: Функция, используемая для отправки данных на ESP8266. Params: command - данные/команда для отправки; timeout - время ожидания отклика; debug - печатать в консоль?(true = да, false = нет) Returns: Отклик от esp8266 (если есть отклик) */ String sendData(String command, const int timeout, boolean debug) { String response = ""; int dataSize = command.length(); char data; command.toCharArray(data, dataSize); esp8266_Write(data, dataSize); // передача символов на esp8266 if (debug) { Serial.println("\r\n====== HTTP Response From Arduino ======"); Serial.write(data, dataSize); Serial.println("\r\n========================================"); } long int time = millis(); while ((time + timeout) > millis()) { while (esp8266_Available()) { // У esp есть данные, поэтому вывести их в консоль char c = esp8266_Read(); // прочитать следующий символ. response += c; } } if (debug) { Serial.print(response); } return response; } /* Name: sendHTTPResponse Description: Функция, которая посылает HTTP 200, HTML UTF-8 отклик */ void sendHTTPResponse(int connectionId, String content) { // создать HTTP отклик String httpResponse; String httpHeader; // HTTP заголовок httpHeader = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html; charset=UTF-8\r\n"; httpHeader += "Content-Length: "; httpHeader += content.length(); httpHeader += "\r\n"; httpHeader += "Connection: close\r\n\r\n"; httpResponse = httpHeader + content + " "; // Здесь в коде баг: последний символ в "content" не посылается, поэтому я добавил дополнительный пробел sendCIPData(connectionId, httpResponse); } /* Name: sendCIPDATA Description: посылает команду CIPSEND=,<данные> */ void sendCIPData(int connectionId, String data) { String cipSend = "AT+CIPSEND="; cipSend += connectionId; cipSend += ","; cipSend += data.length(); cipSend += "\r\n"; sendCommand(cipSend, 1000, DEBUG); sendData(data, 1000, DEBUG); } /* Name: sendCommand Description: Функция, используемая для отправки данных на ESP8266. Params: command - данные/команда для отправки; timeout - время ожидания отклика; debug - печатать в консоль?(true = да, false = нет) Returns: Отклик от esp8266 (если есть отклик) */ String sendCommand(String command, const int timeout, boolean debug) { String response = ""; esp8266_Print(command); // передача символов на esp8266 long int time = millis(); while ((time + timeout) > millis()) { while (esp8266_Available()) { // У esp есть данные, поэтому вывести их в консоль char c = esp8266_Read(); // прочитать следующий символ. response += c; } } if (debug) { Serial.print(response); } return response; }

Android приложение

Чтобы управлять всеми выше перечисленными аппаратными компонентами, мы будем использовать простое приложение для Android. Это приложение позволит нам включать или выключать выход напрямую или через определенный период времени.

Примечание: Приложение требует Android 4.0 (IceCreamSandwich) или выше.

• Прежде всего, вы должны знать IP адрес своего модуля. Если вы использовали программный последовательный порт, IP адрес будет напечатан в консоли. Если вы использовали аппаратный последовательный порт, то вы должны использовать кабель для отслеживания данных на линиях RX и TX, чтобы увидеть IP адрес. Вам также нужно знать номер порта, который был указан в скетче для Arduino. После этого нажмите "connect", чтобы получить состояние всех трех выходов. Вам нужно убедиться, что ваш Wi-Fi роутер включен, и вы подключены к локальной сети.
• Теперь нажмите на любой переключатель, который вы хотите включить/выключить. Всякий раз, когда захотите, вы можете нажать "refresh", чтобы обновить состояние всех выходов.
• На вкладке "Timers" вы можете установить любой из этих трех выходов для включения/выключения через определенный промежуток времени (от 0 до 24 часов).
• После любого действия вы получите сообщение с подтверждением о том, выполнилась ли команда успешно, или возникла какая-то ошибка.

Демонстрационное видео

Вот и всё! Надеюсь, статья оказалась полезной. Оставляйте комментарии!

Часть 1. Подготовка ESP8266

Зачем эта статья? На хабре уже есть ряд статей про использование ESP в разных конфигурациях, но почему-то без подробностей о том, как именно все подключается, прошивается и программируется. Типа «я взял ESP, две пальчиковые батарейки, DHT22, закинул в коробку, потряс часик и термометр готов!». В итоге, получается странно: те, кто уже работают с ESP не видят в сделанном ничего необычного, а те, кто хочет научиться - не понимают с чего начать. Поэтому, я решил написать подробную статью о том, как подключается и прошивается ESP, как его связать с Arduino и внешним миром и какие проблемы мне попадались на этом пути. Ссылки на Aliexpress привожу лишь для представления порядка цен и внешнего вида компонентов.

Итак, у меня было два микроконтроллера, семь разных сенсоров, пять источников питания, температурный датчик DHT22 и целое множество проводков всех сортов и расцветок, а так же бессчетное количество сопротивлений, конденсаторов и диодов. Не то, чтобы все это было необходимо для термометра, но если уж начал заниматься микроэлектроникой, то становится трудно остановиться.

Питание

Для работы ESP8266 нужно напряжение 3.3В и ток не ниже 300мА. К сожалению, Arduino Uno не в состоянии обеспечить такой ток, как не в состоянии обеспечить его и переходники USB-UART (программаторы) типа FT232RL - их предел около 50мА. А значит придется организовать отдельное питание. И лучше бы, чтобы Arduino тоже работал от 3.3В, чтобы избежать проблем типа «я подал пятивольтовый сигнал на вывод RX модуля ESP, почему пахнет паленой пластмассой?».

Есть три решения.

2. Купить готовый модуль с регулятором напряжения, понижающий 5В до 3.3В. Пожалуй, это самый удобный вариант.

3. Собрать модуль самому из регулятора AMS1117 и одного танталового конденсатора на 22мкФ.

Я выбрал третий пункт, поскольку мне часто нужно 3.3В, я жадный и я люблю встраивать регуляторы прямо в блоки питания.

С AMS1117 все просто: если положить его текстом вверх, то напряжение на ногах растет слева направо: 0(Gnd), 3.3В (Vout), 5В (Vin).
Между нулем и выходом нужен танталовый конденсатор на 22мкФ (так по инструкции , что будет если поставить электролитический - я не проверял). У танталового SMD-конденсатора плюс там, где полоска. Немного чудовищной пайки совершенно не предназначенных для такого варварства SMD-компонентов и:

Обязательно проверяйте выходное напряжение. Если оно значительно меньше 3.3В (например, 1.17В) - дайте регулятору остыть после пайки и проверьте контакты. Если поставите конденсатор больше, чем на 22мкФ, то мультиметр может показать более высокое напряжение.

Почему именно AMS1117? Он широко используется. Его вы можете найти почти везде, даже в Arduino Uno, как правило, стоит AMS1117-5.0.
Если вы знаете что-то схожих габаритов и цены, еще более простое в использовании - напишите, пожалуйста.

Важный момент. Не знаю уж почему, но AMS1117 крайне капризно относится к качеству соединений. Контакты должны быть надежны. Лучше - пропаяны. Иначе он на тестах выдает 3.3В, но под нагрузкой не выдает ничего.

Подключение ESP8266

Я выбрал модель 07, поскольку у нее отличный металлический экран, который работает как защита от наводок, механических воздействий и как радиатор. Последнее обеспечивает разницу между сгоревшим модулем и просто нагревшимся. Кроме того, есть гнездо под внешнюю антенну.

Чтобы чип запустился нужно соединить VCC и CH_P через резистор 10кОм. Если такого нет, то сгодится любой из диапазона 1-20кОм. Кроме того, конкретно модель 07 еще требует, чтобы GPIO15 (самый ближний к GND) был «на земле» (этого на картинке не видно, потому что соединение с другой стороны).

Теперь берем переходник USB-UART, переключаем его на 3.3В и подключаем RX к TX, TX к RX и GND к «земле» (у меня без этого передача нестабильна). Если вы не можете переключить на 3.3В, то можно использовать простейший резисторный делитель напряжения: соедините ESP RX с TX переходника через сопротивление в 1кОм, а ESP RX с «землей» через 2кОм. Существует масса более сложных и более надежных способов связать 3.3В и 5В, но в данном случае и так сойдет.

И соединяемся на скорости 9600 по нужному COM-порту (можно посмотреть в диспетчере устройств).

Я использую SecureCRT, Putty тоже подойдет, а ценители Линукса и так знают, что делать и где смотреть.

(AT+RST перезагружает чип)

Если ничего не происходит - выключите - включите питание, если все равно ничего не происходит - проверьте соответствие TX/RX, попробуйте переставить их местами или припаять к чипу.

Иногда чип в ходе издевательств экспериментов зависает и тогда его надо обесточить, в том числе отключив и переходник (например, вытащив его из USB), поскольку чипу хватает даже поступающих крох питания, чтобы упорно тупить и не работать.

Иногда фокусы с переходником вешают USB-порт. Можно в качестве временного решения использовать другой USB-порт, но вообще лучше перезагрузить компьютер.

Иногда при этом меняется номер COM-порта. Под Linux это можно решить с помощью udev.

Если вместо текста приходит мусор, то проверьте настройки скорости. Некоторые старые чипы работают на 115200.

На старте чип нагревается, но если он реально горячий и продолжает греться - отключайте и проверяйте все соединения. Чтобы на корпус не попадало +3.3В, чтобы 5В к нему вообще никуда не приходили, чтобы «земля» переходника была соединена с «землей» чипа. Модели с металлическим экраном очень трудно сжечь (но нет ничего невозможного), а на модели без экранов жалуются, мол даже небольшая ошибка может стать последней в жизни чипа. Но это я не проверял.

Прошивка

Мой выбор - NodeMCU . У нее проблемы с памятью и поддержкой железа, но это многократно окупается простотой кода и легкостью отладки.

Так же потребуются NodeMCU flasher и LuaLoader (последнее - опционально, есть и другие клиенты для работы с этой прошивкой).

Выключаем чип. Подсоединяем GPIO0 к земле и включаем чип:

Если ничего не происходит и поля AP MAC/STA MAC пустые - проверьте еще раз, чтобы GPIO0 был на «земле».
Если прошивка началась, но зависла - посмотрите в закладке Log, у меня почему-то конкретно этот чип отказался прошиваться на FT232RL, но зато без проблем прошился на PL2303HX на скорости 576000. PL2303HX в указанном варианте не имеет переключения на 3.3В, чтобы им воспользоваться нужно открыть пластиковый корпус и перепаять провод с 5V на 3.3V, есть варианты с пятью выходами : 3.3, 5, TX, RX, Gnd.

Обратите внимание: STA MAC поменялся. Подозреваю, что flasher его неправильно показывал, но требуется проверка.

Для экономии сил и нервов можно взять готовый или полуготовый вариант.

Есть одноразовые адаптеры с удобной разводкой.
Есть

Передавать прошивки, обновления и прочие данные путём паяльника и проводов – не лучшее решение для Ардуино. Однако микроконтроллеры для arduino wi-fi стоят недёшево, да и нужда в них есть далеко не всегда, отчего пользователи предпочитают их не использовать в своих проектах без надобности.

Но вот очередной китайский продукт захватил рынок, wi-fi jammer esp8266 своими руками можно присоединить к плате Ардуино или другой системе, и вы получите стабильное соединение с рядом других преимуществ. Так давайте разберёмся с arduino uno wi-fi, и стоит ли покупать данный модуль, а также, что вообще собой представляет подобный микроконтроллер на wi-fi ардуино.

Сейчас большая часть пользователей ардуино уже не беспокоится о цене подобных девайсов, хотя ещё 3 года назад arduino wi-fi модуль считался роскошью. Всё это благодаря wi-fi jammer esp8266, производители которого ввели на рынок совершенно новый продукт, поражающей своей функциональностью и, одновременно с тем, являющийся достаточно дешёвым, что внесло весомую лепту и создало конкуренцию в этом направлении.

Таким образом, arduino wi-fi esp8266 сейчас считается самым доступным модулем на рынке, как и все его собратья. Так, цена на зарубежных площадках стартует от 2-х долларов, что позволяет пачками закупать данные модули и не перепрошивать их тысячу раз, перепаивая контакты, чтобы сохранить работоспособность.

Сначала данный wi-fi модуль ардуино использовался, в основном, как arduino wi-fi shield, так как являлся наиболее дешёвым вариантом и ничем не уступал оригинальному. Устройство действительно практически легендарное, ведь весомых минусов за его стоимость не найти. Имеется множество библиотек, в том числе и пользовательских, а также поддерживает работу через Serial шины и простейшие АТ и АТ+ команды. Благодаря этому никакой семантики пресловутого С99, как это часто бывает с другими сторонними микроконтроллерами, изучать не нужно.

Соответственно, даже новичок разберётся за секунды, а профессионал сможет применить уже заготовленные библиотеки. Среди других достоинств отмечается:

1. Процессор на 160 МГц, однако он 32-битный, что накладывает определённый отпечаток на производительность. Но стоит помнить, что модуль всё же применяется в связке с платами Ардуино, которые сами по себе режут высокие частоты и съедают большую часть ресурсов неизвестно для чего.
2. Производитель, выпустивший wi-fi модуль esp8266, интересные проекты на этом не закончил, и сейчас имеется целая линейка микроконтроллеров проверенного качества.
3. Современные стандарты защиты сети. Конечно, WPA и WPA2 уже давно не столь безопасны, как хотелось бы, но их наличие не может не радовать в таком дешёвом контроллере.
4. 16 портов вывода, в том числе 10-битный, позволяющий поэкспериментировать с платой.

Что ещё важнее, с коробки вас ждёт постоянная память до 4 мегабайт, в зависимости от типа платы, а это в разы упрощает работу с большими библиотеками и даже некоторыми медиа-файлами. Ведь на большинстве плат ардуино и 1 мегабайт считается непозволительной роскошью.

Характеристики esp8266 wi-fi безусловно радуют, особенно в сравнении с его более дорогими конкурентами, но у пользователя, не имевшего ранее опыта с данными платами, возникнет вопрос о том, как же его подключить. Дело в том, что модуль имеет гораздо больше пинов, чем привыкли видеть новички, а, соответственно, у тех начинается паника. Однако, если разобраться в ситуации, то на деле в этом нет ничего сложного. Достаточно запастись припоем и паяльником и просто почитать инструкцию.

Как подключить Wi-Fi модуль к Arduino

Давайте же рассмотрим подключение esp8266 esp 12e и что такое esp8266 мост wi-fi uart. Ведь именно подключение и настройка модуля вызывают больше всего вопросов.

В первую очередь определитесь, какая версия микроконтроллера у вас на руках. В первой встраиваются светодиоды около пинов, а на второй, которую стали выпускать совсем недавно, сигнальные огни находятся около антенны.

Перед подключением стоит подгрузить последнюю прошивку, позволяющую увеличивать скорость обмена пакетами до 9600 единиц информации в секунду. А проверять соединение мы будем через кабель usb-ttl и соответствующий терминал от CoolTerm.

Пины для подключения вышеописанного кабеля стандартные, а вот питание идёт через 3.3 вольтовый пин с Ардуино. Важно помнить, что максимальную силу тока, которую подаёт плата, невозможно поставить выше 150 мА, а esp8266 esp 07 и esp8266 witty cloud wi-fi модуль для arduino требуют 240 Ма.

Однако, если другого источника тока нет, можете использовать и стандартный вариант от Ардуино, но мощность платы пострадает. Хотя, при не сильной загрузке, достаточно и 70 мА, будьте готовы к внезапным перезагрузкам микроконтроллера в пиковые моменты нагрузки и пишите софт соответственно, чтобы он фильтровал и разбивал файлы, не перегружая плату.

Еще один вариант подключения ниже. Важно - контакты RX-TX соединяются перекрестием. Так как уровни сигналов модуля ESP8266 3.3В, а Arduino 5В, нам нужно использовать резистивный делитель напряжения для преобразования уровня сигнала.

Прописываем Wi-Fi модуль в Arduino

Как известно, при должном опыте можно и шилд esp8266 ex 12e сопрячь со смартфоном, но у новичков и прописка esp8266 esp 12 в системе Ардуино вызывает трудности. На деле достаточно подключить модуль и проверить его работоспособность, скинув несколько штатных команд АТ через меню отладки.

Например, можно добавить мигание штатным светодиодом (для схемы подключения выше):

#define TXD 1 // GPIO1/TXD01 void setup() { pinMode(TXD, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(TXD, HIGH); delay(1000); digitalWrite(TXD, LOW); delay(1000); }

Как только плата подтвердит, что видит микроконтроллер в системе, можно начинать полноценную работу с ним. Однако стоит отметить, что если сама плата ардуино используется в проекте лишь для подключения данного контроллера – это иррационально.

Достаточно USB-UART преобразователя, так как esp8266 не использует «мозги» ардуино, а своей флеш-памяти ему вполне хватит для хранения пары базовых библиотек и прошивок. Соответственно, тратиться лишний раз на вспомогательную плату нет никакого смысла, если вы можете просто подпаять его к преобразователю и дальше использовать в проекте. При этом, подключив вспомогательный источник питания и не беспокоясь, что данные перестанут передаваться в самый ответственный момент из-за недостатка мощности системы.

Важное замечание! Для последней схемы скетч загружаем в Arduino как обычно, но так как модуль ESP8266 подключен к контактам 0 и 1, программирование становится невозможным. Компилятор будет показывать ошибку. Отсоедините провода идущие к ESP8266 от контактов 0 и 1, произведите программирование, а после верните контакты на место и нажмите кнопку сброса в Arduino.

Совсем немного времени прошло с освоения новых микроконтроллеров Ардуино, как мне на глаза попадется информация о модуле ESP8266, и я решаюсь окунуться в новый для себя мир: новый микроконтроллер и беспроводная сеть Wifi. Радовало то, что программировать такие модули можно через уже освоенную программу Arduino IDE. Но каждый шаг надо проверять.

ESP8266 EX-12E :

 имеет 11 входов ввода-вывода (GPIO), что расширяет его возможности
 только в этой версии есть вход АЦП
 возможность SMD монтажа Подготовка к эксплуатации

Для работы модуля требуется:

 подать логическую единицу на вход EN (CH_PD)
 для входа в режим прошивки перед включением модуля надо замкнуть на землю GPIO0
 подать 3,3 v на VCC

Для первых шагов мне показалось несколько рискованным начинать работу с этим модулем, и я заказал комплект NodeMCU DevKit ESP8266 E-12 и макетную плату Motor shield ESP 8266 E-12 Я не собирался управлять двигателями, но меня привлекла возможность непосредственного подключения модуля к USB и согласование по питанию всех цепей.

Установил ARDUINO 1,6,6. Затем вписал в настройках программы http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json и в Инструментах отобразились платы, в том числе NodeMCU 1.0(ESP-12E Module) Загрузил пример WiFiClient и при компиляции получаю кучу сообщениий об ошибках. Обратился на форум ESP8266.ru , где мне посоветовали пользоваться предыдущей версией программы Arduino - 1.6.5. Для надежности я переустановил систему (восстановил с бэкапа) и установил Arduino 1.6.5. Проделал те же процедуры, чтобы подключить необходимые библиотеки. Делаю проверку, все отлично - ошибок нет!

Хватит лирики, теперь конкретно и с картинками, что я сделал.

1. Вписать путь к библиотекам (можно через запятую. На картинке один путь)

2. Выбрать в меню Boards Manadger

3. В самом низу открывшегося списка появится поле с новой библиотекой ESP8266 . (Открыть пришлось два раза, так как менеджер еще не подхватил библиотеки). Необходимо выбрать мышкой это поле, чтобы появилась кнопка Install

4. Снова заходим в меню Интсрументы и выбираем плату NodeMCU 1.0(ESP-12E module)

Если плата подключена к компьютеру, то сразу стоит установить порт. Если компьютер не распознает новое устройсто, что можно увидеть в диспетчере устройств компьютера, то следует установить необходимый драйвер. Для моего модуля потребовался драйвер CP2102 USB .

Пришло время сообщить, что я задумал сделать. Дома на стене висит большая карта мира, на которой подсвечены светодиодами разных цветов места, где я побывал. Так, синие светодиоды подсвечивают порты и точки в океане - работа в институте Океанологии; желтые - армия, и так далее. Светодиоды меняют свою яркость и иногда перемигиваются. Всем этим управляет Arduino Nano. Теперь же я хочу, чтобы всем управлял модуль ESP8266 и можно было менять режимы со смартфона через wifi. Задача не сложная, когда знаешь, как делать, а когда в первый раз?!

Первое, что потребовалось проверить - какие выводы у ESP8266 я смогу использовать для вывода ШИМ сигналов, чтобы управлять яркостью цветных светодиодных каналов. Всего на карте мира четыре цветовых канала. В каждом канале около 20 светодиодов. Тщетно проведя поиски в Интернете, я стал методом перебора, изменяя в программе активность выводов GPIO, определил 4 вывода. Позже я нашел таблицу, карту ножек, модуля ESP8266, которая подходила под мой вариант.

Итак, первая часть программы работает. Я выбрал первые четыре вывода 0-3, то есть в программе это соответственно GPIO16, GPIO5, GPIO4, GPIO0, а на модуле DevKit ESP8266 E-12, это выводы D0-D3 соответсвенно.

Как задействовать wifi?

В поисках решения я вышел на сайт blynk.cc , с которого скачал и установил программу для смартфона (BLYNK FOR ANDROID) и библиотеку для Android IDE. Программа для смартфона устанавливается автоматом непосредственно с сайта blynk.cc без проблем.
Также без проблем я скачал библиотеку Blynk_v0.3.1.zip (275 Кб) и установил. Для этого следует запустить программу Arduino, выбрать в меню ADD .ZIP Library...

Библиотеки установились прямо из архива, это удобно.

Как правило, лучше программу перезапускать после нововведений.

Выбрал образец Blynk>BoardsAndShields>ESP8266_Standalone и на его базе написал свой скетч:

В смартфоне я подключил 4 больших слайдера, установив диапазон 0-1023 и одну кнопку переключающий режимы подсветки карты мира.

В правом нижнем углу карты размещен модуль DevKit ESP8266.

Схема достаточно простая. Единственно, что мне необходимо было сделать, это организовать питание и уровни управляющих сигналов. Основной блок питания на 12 вольт запитывает свтодиоды. На DevKit я подал 5 вольт через преобразователь

На рисунке показана одна группа светодиодов. Всего таких групп четыре и они отличаются цветом. Каждая группа может состоять из разного количества светодиодных линеек, соединенных параллельно, но в каждой линейке не больше 5 светодиодов, это определяется питающим напряжением 12 в. Если требуется меньшее количество светодиодов, то либо в цепь включается гасящее сопротивление, либо потенциометром канала добиваются необходимой яркости.