Подключение и настройка WiFi модуля ESP8266-01

В процессе изучения и проектирования всё более сложных проектов приходит время, когда возникает необходимость и желание научиться работать с таким распространенным видом связи как WiFi. Так как именно такой вид связи может позволить комфортно создать единую сеть для ваших умных домашних устройств и управлять ими, например, с мобильного телефона, планшета или компьютера, то есть другими словами создать самый настоящий умный дом, который обойдется вам в десятки раз дешевле, чем покупать готовые решения в магазине. Применение WiFi конечно не ограничивается на этом и примеров использования данного вида связи настолько много, что перечислять их нет смысла, и если Вы попали на эту страницу, значит, использование WiFi вам уже зачем-то понадобилось, осталось только разобраться, как правильно с ним работать.

Разбираться мы будем на основе самого дешевого и популярного WiFi модуля ESP8266-01. Купить WiFi модуль ESP8266-01 можно у нас на сайте.

Модуль WiFi связи ESP8266-01
Один из главных плюсов такого модуля это наличие памяти и своего микроконтроллера на плате, что позволяет работать ему самостоятельно, загрузив скетч непосредственно в сам модуль.

Модификаций WiFi модуля ESP8266 на самом деле достаточно много и перечислять их здесь мы не будем, научившись работать с одним, Вы без проблем сможете начать работать и с другими. Хочется сразу отметить, что работа с WiFi может показаться довольно не простым занятием, и если в Вашем багаже мало законченных проектов, лучше пока отказаться от WiFi связи и использовать в своих проектах радиосвязь, работа с которой гораздо проще для понимания. По работе с WiFi модулями создают целые сообщества и тематические форумы, что лишний раз доказывает насколько большинству людей трудно сразу разобраться с данным видом связи, а перечитывая всю информацию, у большинства людей просто опускаются руки. Скорей всего и мне не удастся всю важную информацию вместить в рамках только одной этой статьи, да и нет в этом смысла, иначе получится очередная путаница. Я попытаюсь пойти по пути строгой последовательности самых важных моментов, чтобы Вы смогли начать понимать принцип работы данного вида связи и далее уже просто развивать самостоятельно свои навыки в этом направлении.

И так, давайте приступим и для начала разберем выводы WiFi модуля ESP8266-01.

Распиновка WiFi модуля ESP8266-01

VCC - питание модуля от 3V до 3.6V

GND - земля.

RST - вывод Reset отвечающий за перезагрузку модуля.

CH_PD - "chip power-down" при подаче питания на него активизируется работа модуля.

TX - передача данных (UART интерфейс)

RX - прием данных (UART интерфейс)

GPIO0 - порт ввода/вывода общего назначения

GPIO2 - порт ввода/вывода общего назначения

Выводы GPIO0 и GPIO2 - это точно такие же цифровые выводы, с которыми мы работаем на платах Arduino для взаимосвязи с различными датчиками, и применяются они в случае реализации самостоятельной работы на внутреннем микроконтроллере WiFi модуля ESP8266-01.

Поехали дальше. Приступим к подключению модуля. Для начала сделаем простое подключение, чтобы убедиться в работоспособности модуля.

Простое подключение WiFi модуля ESP8266-01

Для надежного питания модуля ESP8266-01 используйте внешний стабилизированный источник питания на 3.3V и лучше не пытайтесь брать питание от своей платы Arduino, так как модуль потребляет ток до 215mA и это может плохо закончится для вашей отладочной платы. Где взять стабилизированный источник питания на 3.3V надеюсь для вас не проблема, в противном случае вам явно еще рано заниматься данным модулем. Мне, например, нравится использовать для быстрого сбора схем на макетных платах вот такой модуль питания 3.3V и 5.0V YWRobot, который позволяет быстро получить стабилизированное напряжение на 3.3V или 5V на соответствующих дорожках питания макетной платы.

Подключаем плюс (+) от нашего источника питания 3.3V к выводу VCC модуля ESP8266-01, а минус (-) источника питания подводим к выводу GND. В таком состоянии на модуле включится красный светодиод, сигнализирующий нам о правильном подключении питания. Для того чтобы модуль активизировался, необходимо также соединить плюс (+) источника питания с выводом CH_PD модуля ESP8266-01 и желательно это сделать сразу через резистор 10кОм. Теперь, когда мы включим питание, на модуле должен загореться красный светодиод и пару раз быстро мигнуть синий светодиод. Если у вас так все и происходит, значит все отлично, вы правильно все подсоединили и ваш модуль рабочий. В противном случае еще раз проверьте подключение, либо замените модуль, так как он скорей всего не рабочий.

Идем дальше. Для работы с WiFi модулем ESP8266 нам необходим переходник USB-UART. Переходники бывают разные, например: FT232RL, CP2102, PL2303. Но мы предположим, что у вас нет таких переходников, и будем в качестве переходника USB-UART использовать плату Arduino. Я буду использовать для этого плату Arduino NANO, а вы можете использовать любую другую имеющуюся в вашем распоряжении. Подключение на любой плате один в один идентично. Производим подключение согласно следующей схеме.

Подключение WiFi модуля ESP8266-01 к плате Arduino NANOДавайте рассмотрим, что мы здесь сделали. Сразу обратите внимание на то, что мы замкнули перемычкой на плате Arduino выводы RST и GND. Такая манипуляция отключает микроконтроллер и позволяет сделать из нашей платы Arduino самый настоящий переходник USB-UART.

Так как WiFi модуль ESP8266-01 мы питаем от отдельного внешнего источника питания, незабываем, что мы должны всегда соединять между собой землю всех источников питания в наших проектах. Поэтому мы соединяем вывод GND платы Arduino c землей (-) нашего внешнего источника питания 3.3V, предназначенного для питания модуля ESP8266-01.

Вывод TX вашей платы Arduino соединяем с выводом TX модуля ESP8266-01. По этой линии будут передаваться данные от WiFi модуля к плате Arduino. Кто знаком с UART интерфейсом, может задуматься: "Но как же так? Везде учили, что TX должен соединяться с RX. TX передает информацию, а RX принимает". И Вы будете правы. Всё верно всегда TX соединяется с RX, но именно в случае, когда мы делаем из Arduino переходник UART, необходимо подключать устройства напрямую. Считайте это исключением из правил.

Линию RX вашей платы Arduino подключаем так же напрямую к линии RX модуля ESP8266-01. По этой линии будет передаваться информация от платы Arduino на плату WiFi модуля. Но делаем это соединение через так называемый делитель напряжения, состоящий из двух резисторов номиналами 1кОм и 2кОм. Уменьшить напряжение на этой линии с помощью двух резисторов (делителя напряжения) нам необходимо, так как плата Arduino передает логический сигнал напряжением 5V, а WiFi модуль работает с напряжением 3.3V. Для преобразования логического сигнала мы могли бы использовать специальную платку преобразователя логических уровней, что было бы конечно правильней, но опять же предположим, что у вас ее нет, и нам пришлось пойти более простым путем и сделать это с помощью делителя напряжения.

Всё необходимое для дальнейшей работы мы пока подключили, но у нас остаются не задействованные ещё 3 вывода (GPIO0, GPIO2 и RST) на WiFi модуле ESP8266-01. Для стабильной работы WiFi модуля нам необходимо эти оставшиеся не задействованные выводы подтянуть к плюсовой (+) линии питания модуля через резисторы в 10кОм.

 WiFi модуль ESP8266-01. Подключение и управление с помощью Arduino IDE

Это избавит нас от различных помех (наводок) и сделает работу модуля стабильной. Лучше это делать сразу. В противном случае не удивляйтесь, что ваш модуль постоянно перегружается, выдает не понятную информацию, либо вообще не хочет работать. Использовать подтягивающие резисторы на незадействованных выводах микроконтроллера должно быть, как правило, если хотите стабильной работы в ваших проектах.

И снова проверяем работоспособность модуля WiFi ESP8266-01. Включаем питание и смотрим, чтобы зажегся красный светодиод и пару раз мигнул синий. Если всё так происходит, значит отлично, идем дальше. В противном случае проверяем правильность соединений, а так же качество всех контактов. Может быть просто банальная ситуация, когда десять раз все перепроверили и убедились, что все правильно подключили, но включая модуль, видите, что синий светодиод ведет себя не адекватно, постоянно горит, постоянно мигает или вообще не на что не реагирует. Это может происходить из-за плохого контакта на какой-то линии. Например, собирая схему на макетной плате, какой-нибудь из резисторов неплотно сидит на своем месте и это вызывает помехи. Проверяйте качество соединений. Модуль очень чувствителен. Не пренебрегайте этим. Это частая причина не стабильной работы.

 

Настройка программы Arduino IDE для работы с WiFi модулем ESP8266-01.

В общем, с подключением мы закончили. Сейчас нам необходимо подготовить программу Arduino IDE для работы с WiFi модулем ESP8266-01. Для этого нам надо скачать и установить в Arduino IDE необходимый архив с библиотеками, примерами и платами ESP, который впоследствии позволит нам заливать скетчи прямо в микроконтроллер модуля ESP8266-01, менять прошивку и т.д. В рамках этой статьи нам скорей всего эти настройки и не понадобятся, но мне кажется, что после того, как мы разобрались с подключением модуля, порядок действий будет правильным, если мы сразу скачаем все необходимое для работы с Arduino IDE. Тут все в принципе просто.

Запускаем программу Arduino IDE и переходим в меню "Файл" - "Настройки"

Настройка программы Arduino IDE для работы с WiFi модулем ESP8266-01

 

В поле "Дополнительные ссылки для Менеджера плат" вставляем ссылку http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json и нажимаем кнопку "ОК".

Настройка программы Arduino IDE для работы с WiFi модулем ESP8266-01.

 

Далее идем в меню "Инструменты" - "Менеджер плат".

Настройка программы Arduino IDE для работы с WiFi модулем ESP8266-01.

 

В появившемся окне в верхнем поле пишем "esp8266". В итоге в окне у нас останется только нужная прошивка. При нажатии на прошивку появится кнопка "Установка". Нажимаем на кнопку "Установка" и ждем, пока все установится. Архив достаточно большой, около 150 мегабайт, так что придется подождать.

 

Настройка программы Arduino IDE для работы с WiFi модулем ESP8266-01.

После окончания установки. Перезагружаем Arduino IDE и видим, как появились новые платы ESP в меню "Инструменты" - "Платы". На этом всё. С настройкой Arduino IDE мы закончили. Пока нам эти настройки не нужны, но в дальнейшей работе нам без них не обойтись.

 

Управление WiFi модулем ESP8266-01 с помощью AT команд.

Всё мы подключили и подготовились, теперь можем начать разбираться с управлением. На самом деле, сейчас будет продолжение проверки и настройки модуля с помощью AT команд и без этого ни как не обойтись. WiFi модули реализованы так, что всё общение с ними происходит с помощью так называемых AT команд, которые зашиты в прошивке модуля. Мы не будем здесь перечислять все AT команды, их достаточно много и если захотите все тщательно изучить, можете без труда их найти в интернете. А мы будем использовать сейчас только самые необходимые для начала работы.

И так, подключаем нашу плату Arduino через USB кабель к компьютеру. А внешний источник питания, который питает WiFi модуль ESP8266-01 пока включать не надо. Запускаем программу Arduino IDE, выбираем в меню "Инструменты" нашу плату Arduino, в моем случае это Arduino NANO, а вы выбираете свою. Так же не забываем выбрать порт к которому подключена наша Ардуинка. Надеюсь все это вы понимаете и делать умеете.

Открываем мониторинг порта "Инструменты" - "Монитор порта". Выбираем скорость порта 74880 (на такой скорости происходит запуск модуля) и слева в списке выбираем "NL & CR"

Управление WiFi модулем ESP8266-01 с помощью AT команд.

 

Вот теперь подключаем внешний источник питания который питает наш WiFi модуль. После чего вы должны увидеть в мониторе порта примерно такую информацию.

Управление WiFi модулем ESP8266-01 с помощью AT команд.

Здесь мы видим некоторую информацию по нашему WiFi модулю (скорость, количество памяти на борту и т.д.). Полученная информация может отличаться в зависимости от версии прошивки WiFi модуля. Не будем на этом заострять внимание. Важно другое. Внизу мы видим набор бессмысленных символов, это означает, что скорость порта (74880 бод), которую мы выставили, подходит только для начальной загрузки модуля, чтобы увидеть нормально эту информацию, но эта скорость не подходит для нормального общения с WiFi модулем.

Чтобы подобрать правильную скорость порта, будем просто изменять скорость порта и посылать в порт (поле сверху и кнопка отправить) символы AT пока не получим ответ ОК. Если Вы попробуете прямо сейчас послать символы AT в порт на скорости 74880, то будете получать очередные один-два бессмысленных символа в ответ.

Управление WiFi модулем ESP8266-01 с помощью AT команд.

 

Попробуйте сразу выставить скорость 115200 бод и послать команду AT. Чаще всего модули прошиты на эту скорость.

Управление WiFi модулем ESP8266-01 с помощью AT команд.

Вот такую картину вы должны увидеть в вашем мониторе порта. Если все равно в ответ пришел непонятный набор символов, понижайте скорость и повторяйте отправку AT команды, пока в ответ не вернется ОК. Если вы перепробовали все скорости и не добились правильного ответа, значит вам не повезло и модуль прошит прошивкой с нестандартной скоростью. Тогда остается только перепрошить модуль нормальной прошивкой, но это тема отдельной статьи.

Надеюсь, что все хорошо и скорость правильную вы подобрали. Кстати если вы попробуете выключить и снова включить WiFi модуль, после того как подобрали правильную скорость, то уже вместо той самой первоначальной информации, которая корректно отображалась на скорости 74880 бод, вы наоборот, увидите беспорядочный набор символов, но в конце вы увидите слово "ready".  Но у нас есть возможность посмотреть эту первоначальную информацию в нормальном виде на правильной скорости, для этого необходимо программно перезагрузить модуль с помощью AT-команды AT+RST.

Чтобы узнать версию прошивки вашего WiFi модуля ESP8266-01, необходимо в монитор порта отправить команду AT+GMR и в ответ вы получите примерно следующую информацию:

Управление WiFi модулем ESP8266-01 с помощью AT команд.

 

WiFi модуль ESP8266-01 может работать как в режиме точки доступа, так и в режиме клиента. Чтобы разрешить модулю работать сразу во всех режимах, отправьте в монитор порта команду AT+CWMODE=3 и в ответ вы должны получить ОК.

Команда AT+CWLAP позволит посмотреть все WiFi точки доступа, которые видит в данный момент ваш модуль. Мой модуль, например, видит на данный момент в зоне своего покрытия всего три WiFi точки доступа. Ответ должен быть примерно таким:

Управление WiFi модулем ESP8266-01 с помощью AT команд.

 

Например, мы знаем пароль к третьей точке доступа и чтобы подключиться к ней выполняем команду AT+CWJAP="имя","пароль", в моем случае эта команда выглядит AT+CWJAP="dsl_unlim_512_home","11111111", на что получаем успешный ответ:

Управление WiFi модулем ESP8266-01 с помощью AT команд.

Параметры команды записываются на флеш память WiFi модуля ESP8266-01, и если мы выключим модуль и опять его включим, он автоматически подключится к этой точке доступа. Смотрите случайно в команде не допустите пробел, иначе получите в ответ ERROR. Необходимо обратить внимание, что в последних версиях прошивки рекомендуют использовать команду AT+CWJAP_CUR, то есть команда будет выглядеть AT+CWJAP_CUR="имя","пароль". Если вдруг мы забыли, к какой точке доступа подключен наш модуль, необходимо послать команду AT+CWJAP? или AT+CWJAP_CUR? и в ответ получим ту точку доступа, к которой подключен WiFi модуль на данный момент.

С подключением и первоначальной настройкой WiFi модуля ESP8266-01 мы разобрались. Модуль работает и готов для реализации ваших дальнейших проектов. Разобрать все возможные примеры работы с данным модулем в рамках одной статьи просто не возможно и мы этим займемся в следующих статьях. А для тех, кто не очень дружит с программированием, но очень хочет побыстрей начать управлять своими проектами с помощью WiFi, рекомендую познакомить с конструктором WiFi проектов RemoteXY. Этот сайт поможет вам без особого труда создать интерфейс управления для вашего мобильника или планшета и с помощью него управлять своим устройством, к которому вы подключите WiFi модуль.

 

 

Комментарии  

 
+2 # Егор Стрелков 06.11.2017 18:06
У меня при подключении на скорости 74880 бод в интерфейсе последовательного порта отображается только первая строчка.

ets Jan 8 2013,rst cause:2, boot mode:(1,0)

При отправлении команды AT на скорости 115200 бод ничего не происходит. В чём может быть причина?
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать | Сообщить модератору
 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

шт.
Корзина пуста
Принимаем к оплате: