ESP8266 è un modulo Wi-Fi adatto a progetti IoT e domotica. Ti permette di controllare ingressi e uscite come faresti con una scheda della serie Arduino, ma con Wi-Fi. Pertanto, è ben adatto per applicazioni di domotica/IoT.
Confrontando l’ESP8266 con altre soluzioni Wi-Fi sul mercato, è un’ottima scelta per la maggior parte dei progetti “Internet of Things”. In questo articolo, introdurremo i concetti di base della scheda ESP8266, il suo schema dei pin e esempi di programmazione.
Introduzione a ESP8266
ESP8266 è un potente e versatile microcontrollore abilitato al Wi-Fi che ha guadagnato popolarità nel mondo dell’elettronica e dell’IoT (Internet of Things). Sviluppato da Espressif Systems, l’ESP8266 offre una soluzione economica per connettere i dispositivi a Internet e consentire loro di comunicare tra loro. Dispone di un modulo Wi-Fi integrato, un potente processore e pin GPIO per collegare componenti esterni. L’ESP8266 può essere programmato utilizzando vari linguaggi di programmazione, rendendolo accessibile sia ai principianti che agli sviluppatori esperti. Il suo basso consumo energetico e le dimensioni compatte lo rendono ideale per un’ampia gamma di applicazioni, tra cui la domotica, le reti di sensori wireless e i dispositivi intelligenti. Ad esempio, l’ESP8266 può essere utilizzato per creare un termostato intelligente che consenta agli utenti di controllare la temperatura delle proprie case da remoto.
Schema dei pin ESP8266
Nel diagramma dei pin, alcuni pin hanno altri usi oltre a GPIO. Ad esempio, il pin D1 non è solo GPIO5, ma anche un’interfaccia SCL, che può essere collegata al pin SCL corrispondente dello schermo LCD.
La seguente tabella mostra la corrispondenza tra le etichette sull’identificazione a bordo e i numeri GPIO, e quali pin sono meglio utilizzati nei progetti e quali pin richiedono cautela. I pin evidenziati in verde sono pronti all’uso. Quelli evidenziati in giallo possono essere utilizzati, ma richiedono attenzione in quanto potrebbero avere un comportamento imprevisto, principalmente all’avvio. I pin evidenziati in rosso non sono raccomandati per l’uso come ingressi o uscite.
| Sigla sulla scheda | GPIO | Ingresso | Uscita | Note |
|---|---|---|---|---|
| D0 | GPIO16 | Digitale; nessun interrupt GPIO in ESP8266 Arduino core | Digitale; PWM software in Arduino core | Per il risveglio dal sonno profondo, collegare GPIO16 a RST; verificare il circuito della scheda. |
| D1 | GPIO5 | Digitale | Digitale | Assegnazione comune del clock I2C in Arduino core; configurabile via software. |
| D2 | GPIO4 | Digitale | Digitale | Assegnazione comune dei dati I2C in Arduino core; configurabile via software. |
| D3 | GPIO0 | Mantenere HIGH al reset per avviare dalla Flash | Digitale dopo l’avvio | LOW al reset seleziona il caricamento UART; verificare il collegamento del pulsante FLASH. |
| D4 | GPIO2 | Mantenere HIGH al reset | Digitale dopo l’avvio | Il collegamento del LED dipende dalla scheda; non collegare GPIO2 direttamente a VCC. |
| D5 | GPIO14 | Digitale | Digitale | Clock HSPI (SCLK) se assegnato a SPI. |
| D6 | GPIO12 | Digitale | Digitale | Ingresso dati HSPI (MISO) se assegnato a SPI. |
| D7 | GPIO13 | Digitale | Digitale | Uscita dati HSPI (MOSI) se assegnato a SPI. |
| D8 | GPIO15 | Mantenere LOW al reset | Digitale dopo l’avvio | Selezione del chip HSPI (CS); evitare una resistenza esterna verso il positivo durante il reset. |
| RX | GPIO3 | UART0 RX o ingresso digitale | Digitale se non usato da UART | Può condividere il ponte USB-UART; non seleziona la modalità di avvio. |
| TX | GPIO1 | Digitale se non usato da UART | UART0 TX o uscita digitale | Emette i messaggi di avvio; non seleziona la modalità di avvio. |
| A0 | ADC0 | Ingresso analogico | Non disponibile | Intervallo ADC del chip: 0–1,0 V; il partitore A0 della scheda può cambiare l’intervallo ammesso. Verificare lo schema. |
Cablaggio e avvio dell’ESP8266 con un microcontrollore
Quando si collega un modulo Wi-Fi ESP8266 a un microcontrollore o a una scheda Arduino, alimentazione, livelli logici e strap di boot vanno verificati separatamente. Molti presunti errori UART o firmware sono in realtà cali di tensione o stati di avvio errati. Controllare lo schema del modulo esatto, perché le schede di sviluppo possono integrare regolatore e resistenze di pull.
- Fornire 3,3 V stabili: dimensionare regolatore e piste per i picchi di corrente Wi-Fi, riservando normalmente almeno 500 mA di capacità transitoria, con condensatori bulk e HF vicino al modulo.
- Proteggere i segnali: usare logica compatibile a 3,3 V e convertire l’uscita di un host a 5 V prima dell’ingresso ESP8266; collegare le masse a bassa impedenza.
- Collegare la UART: incrociare TX host con RX modulo e RX con TX, scegliere un baud noto ed evitare LED o pull forti sulle linee seriali.
- Impostare gli strap: sul comune hardware ESP-12 mantenere
ENeGPIO2alti,GPIO15basso eGPIO0alto per il boot oppure basso durante reset per il flashing. - Avviare per gradi: misurare rail 3,3 V e reset, acquisire il log di boot, identificare firmware AT o personalizzato e provare un comando o pacchetto prima dei sensori.
Come programmare ESP8266 con Arduino IDE?
Ci sono molti modi per programmare ESP8266:
- Utilizzare Arduino IDE per lo sviluppo, seguire lo stile di sviluppo di Arduino, facile da usare;
- Utilizzare lo sviluppo ESP8266 SDK ufficiale;
- Utilizzare MicroPython per lo sviluppo, seguire lo stile di programmazione di Python (questo metodo deve prima bruciare un firmware speciale per la scheda);
Qui scegliamo il primo, perché la programmazione Arduino è semplice e facile da usare.
Passaggio 1: installare Arduino IDE
Scarica l’IDE dal sito Web ufficiale di Arduino: https://www.arduino.cc/en/software. La versione che sto utilizzando ora è Arduino IDE 1.8.3. (Notare che l’ultima versione di Arduino IDE 2.1.1 non può installare il pacchetto di risorse ESP8266 online.)
Passaggio 2: installare il pacchetto ESP8266
Poiché l’Arduino IDE viene utilizzato per impostazione predefinita per la scheda di sviluppo Arduino, ci sono solo risorse di sviluppo pertinenti per la scheda di sviluppo Arduino per impostazione predefinita. Per utilizzare ESP8266 in Arduino IDE, dobbiamo installare manualmente il pacchetto di sviluppo ESP8266. Ci sono due metodi di installazione: installazione online e installazione di pacchetti offline, qui scegliamo il primo.
Innanzitutto, trova la “File -> Preferences” nel menu Arduino IDE:
E quindi, inserisci il link sottostante in “Additional Boards Manager URLs”:
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
Successivamente, fai clic per aprire: Tools -> Board -> Board Manager.
Nel campo, inserisci e cerca “esp8266”, vedrai un pacchetto esp8266, fai clic su “Installa” per avviare l’installazione online.
Dopo che l’installazione è completa, puoi trovare tutte le risorse sulla scheda esp8266 nel menu “Tools->Board”.
Passaggio 3: Programmazione ESP8266
Qui scriviamo un semplice programma di test della connessione di rete per la scheda ESP8266, il codice del programma è il seguente:
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println("esp8266 test");
initWiFi();
}
void loop() {
Serial.println("hello esp8266");
delay(1000);
}
#include <ESP8266WiFi.h>
constchar ssid[] = "xxxxx"; //WiFi Name
constchar pass[] = "xxxxx"; //WiFi Password
WiFiClient client;
//Initialize WIFI
void initWiFi()
{
Serial.print("Connecting WiFi...");
WiFi.mode(WIFI_STA); //Configure WIFI as Station mode
WiFi.begin(ssid, pass); //Incoming ssid and password of WIFI hotspot
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) //Waiting for successful connection
{
delay(500);
Serial. print(".");
}
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP()); //print your own IP address
}
Note:
La funzione setup viene utilizzata per l’inizializzazione della porta seriale. Ad esempio, “Serial.begin(9600);” significa che la velocità di trasmissione iniziale della porta seriale è 9600.
La funzione loop è simile a while(1){} nella funzione main nello sviluppo di un microcontrollore, dove possiamo scrivere i codici logici del programma.
Per utilizzare la funzione WIFI, è necessario includere il file di intestazione “ESP8266WiFi.h”.
Il processo di inizializzazione WIFI include 3 passaggi:
- Configura WIFI in modalità Station, ovvero la nostra ESP8266 viene utilizzata come dispositivo WIFI;
- Passa l’ssid e la password dell’hotspot WIFI, in modo che ESP8266 possa connettersi all’hotspot;
- Leggi lo stato della connessione WIFI e attendi che la connessione abbia esito positivo.
Seleziona il modello e il numero di porta seriale della tua scheda di sviluppo ESP8266:
Ora, possiamo compilare e caricare il codice nella scheda ESP8266WiFi.
