Цели и причины

Это вторая статья автора об интегральной микросхеме ESP8266, содержащей полнофункциональный 32-битный RISC микроконтроллер и встроенную Wi-Fi схему 802.11 b/g/n. описывала использование Arduino IDE для программирования ESP8266 и содержит важную информацию, которая здесь повторяться не будет. Если вы не читали её, то рекомендуем сделать это.

В интернете нет недостатка в информации об ESP8266; на самом деле, может быть из неё слишком много... неправильной. Разработчики микросхемы, Espressif , по-видимому, решили не только не заниматься производством на стороне, но и избегать непосредственного участия в разработке линейки модулей ESP, которые используют микросхему ESP8266. Вместо этого, они предлагают информацию и услуги поддержки через форум для тех, кто готов с упорством и терпением ходить по лабиринту. Добавление к путанице - это существование другого форума, который, несмотря на то, что назван esp8266.com , не управляется компанией Espressif. Кроме того, существует множество перепродавцов, видеоблоггеров, и писателей, которые также предлагают информацию от качественной до спутанной настолько, что она может быть полностью неправильной.

ESP модули доступны в различных источниках, а прошивки, содержащиеся в чипах ESP8266 на модулях, почти всегда являются устаревшими и часто вызывают подозрения относительно их происхождения. Также иногда подозрительны "обновления" и инструменты, которые доступны в тех же источниках. Следовательно, целью этой статьи является документирование процедуры загрузки последней доступной прошивки непосредственно от Espressif и её установка с использованием инструмента программирования, предоставляемого Espressif.

Подключение оборудования

Чтобы обновить прошивку на любом ESP8266, необходимо правильно подать на него питание и подключить его к компьютеру. Кроме того, необходимо добавить средства сброса микросхемы и перевода её в режим загрузки. На приведенной ниже схеме и фотографии показано рекомендуемое подключение; обратите внимание, что цвета проводов на схеме соответствуют цветам на фотографии. Как вы видите, я буду обновлять прошивку на модуле ESP-01, но ти же самые соединения будут работать и с другими модулями, если используются те же входы/выходы ESP8266, как показано на схеме. Дополнительные сведения смотрите в .

Более надежная схема прошивки приведена в этой статье .

Программа терминала PuTTY

Когда подключение оборудования завершено, следующий шаг - включить ESP8266 и попытаться связаться с ним. Для этого требуется простая терминальная программа; мы будем использовать PuTTY, бесплатную программу, доступную здесь. Вы можете использовать другую терминальную программу, но вам придется учесть различия между ней и PuTTY.

Откройте PuTTY и нажмите на переключатель Serial. Введите номер COM порта (который должен быть меньше 10) и скорость передачи (скорее всего, это будет 115200 или 9600).

В маленьком окне Saved Sessions (Сохраненные сеансы) введите ESP8266 и нажмите кнопку Save (Сохранить) . Окно PuTTY должно быть похоже на изображение ниже.

Нажмите кнопку Open (Открыть) , после чего должно открыться окно сеанса терминала PuTTY.

Включите Caps Lock у себя на компьютере и введите AT , но не нажимайте Enter . Вы должны увидеть AT в окне терминала PuTTY. Если этого не произошло, вы, возможно, выбрали не тот COM порт или неправильную скорость передачи. Закройте PuTTY и начните этот подраздел статье с самого начала. Допустимые скорости передачи: 9600, 19200, 38400, 74880, 115200, 230400, 460800 и 921600; попробуйте по очереди каждую из них, пока не найдете ту, с которой всё заработает.

Когда вы увидите AT в окне терминала PuTTY, удерживая клавишу Ctrl , нажмите клавишу M , а затем J . Отпустите клавишу Ctrl . Вы должны увидеть OK в окне терминала PuTTY, как показано на рисунке ниже.

Обратите внимание, что если вы делаете ошибку при вводе в окне сеанса терминала, возможно, исправить эту ошибку не удастся. Вместо того, чтобы пытаться отредактировать и исправить ошибку, часто лучше просто удерживать клавишу Ctrl и нажимать сначала клавишу M , а затем J , что сгенерирует сообщение об ошибке. Затем вы можете начать снова и ввести правильный текст.

Когда вы увидите первое сообщение OK , это значит, что вы преодолели большое препятствие. Теперь вы знаете, что оборудование подключено правильно, модуль ESP работает, и вы правильно выбрали COM порт и скорость передачи. OK

Теперь снова запустите PuTTY, выберите сохраненный сеанс ESP8266 и нажмите кнопку Load (Загрузить) Open (Открыть)

В первой строке выше вы видите команду AT+GMR , которую вы набрали. Как вы, возможно, знаете или догадались, схема команд, которую мы используем для связи с ESP8266, называется «набор AT команд», потому что все команды начинаются с букв « AT ».

К сожалению, существует множество версий наборов AT команд; все они содержат некоторое количество одинаковых команд, но есть много AT команд, которые не являются стандартными для всех наборов AT команд. Даже в сообществе ESP8266 существует несколько версий. Вторая строка указывает, что это конкретное устройство 8266 запрограммировано прошивкой, которая использует версию 0.25.0.0 AT команд. Где-то есть документ, который определяет команды, которые включены в версию 0.25.0.0, но и без этого документа вы можете использовать метод проб и ошибок для определения поддерживаемых AT команд. В лучшем случае это будет очень утомительный процесс, но, к счастью, есть решение, которое будет объяснено в чуть позже.

Третья строка определяет версию программного обеспечения (SDK), которая использовалась для данного конкретного ESP8266, как версия 1.1.1. Каждый SDK также включает в себя набор AT команд, который является частью прошивки, и подходит для управления этой прошивкой. Очевидно, версия 0.25.0.0 AT команд работает с версией 1.1.1 SDK. Но всё же нужен документ, который описывает AT версию 0.25.0.0, чтобы узнать, какие команды включены. Существует лучший способ, описанный в следующем разделе этой статьи, но перед тем, как перейти к нему, попробуем еще одну AT команду и посмотрим, что произойдет.

Включите Caps Lock у себя на компьютере и введите AT+CWLAP . Когда вы увидите AT+CWLAP в окне терминала PuTTY, удерживая клавишу Ctrl , нажмите сначала клавишу M , а затем J . Отпустите клавишу Ctrl . Через несколько секунд окно терминала должно выглядеть так, как показано на скриншоте ниже.

AT+CWLAP заставляет ESP8266 перечислить все доступные Wi-Fi точки доступа. В приведенном выше случае были найдены две точки доступа: одна называется "ATT936", а вторая - "tracecom 2.4". Разумеется, ваши результаты будут отличаться и должны включать вашу собственную Wi-Fi сеть, а также сети ваших соседей.

Закройте окно сеанса терминала PuTTY и нажмите OK , когда PuTTY спросит, уверены ли вы.

ESP Flash Download Tool

Хотя это редко упоминается в интернете, Espressif, разработчики микросхемы ESP8266, создали некоторую часть программного обеспечения для обновления прошивки в своих чипах. Это ESP Flash Download Tool, и этот инструмент доступен . Скачайте, разархивируйте и установите последнюю версию на вашем компьютере; на момент написания статьи это FLASH_DOWNLOAD_TOOLS_v2.4_150924.rar .

Запустите инструмент, и вы должны будете увидеть два открывшихся окна: окно графического интерфейса (GUI) с полями ввода информации и терминальное окно, в котором ведется лог выполненных действий.

Стоит отметить несколько вещей, но нет поводов для беспокойства:

• окно (GUI) идентифицируется как V2.3, в то время как окно журнала идентифицируется как V2.4. По-видимому, окно GUI отмечено неправильно;
• поля выбора COM порта и скорости передачи в окне GUI могут уже содержать данные;
• поля ввода адресов в окне GUI могут уже содержать данные;
• окно лога уже может содержать данные.

Получение последней прошивки

У Espressif есть страница, на которой размещается последняя версия прошивки. Перейдите на страницу bbs.espressif.com , нажмите на запись SDKs в списке Downloads , а затем кликните на « latest release » в разделе Announcements . На момент написания статьи на этой странице можно было увидеть следующее:

Последняя версия Non-OS SDK (Software Development Kit) - это то, что нам нужно, и, похоже, что, если вы кликните на " Latest Version: 1.4.0 ", то получите последнюю версию. Но это не совсем так; обратите внимание, что имеется доступный патч, указанный как esp_iot_sdk_v1.4.1_15_10_22 . Это не патч; это исправленная версия прошивки версии 1.4.0. Нам нужен он и bin файлы AT_v0.50. Кликните по очереди на каждом из них и загрузите файлы.

Конечно, к тому времени, когда вы это прочитаете, могут появиться более свежие версии SDK, и их местоположения могут быть изменены, но, по крайней мере, вы знаете, где искать. Просто убедитесь, что внимательно прочитали, чтобы быть уверенным, что скачиваете последнюю версию. Как мы увидели ранее, это не всегда бывает очевидно.

Возможно, вы заметили, что есть раздел для скачивания документов. Все они содержат качественную информацию, но иногда существенная её часть теряется при переводе с китайского на английский. На данный момен не забудьте получить последние версии ESP8266 AT Instruction Set и Espressif IOT SDK User Manual .

Установка прошивки

Запустите ESP flash download tool и убедитесь, что ни в одном чекбоксе в левом верхнем углу окна GUI не поставлена галка. Введите COM порт, который вы используете, и скорость передачи 115200 в полях ввода в нижней части окна. Обратите внимание, что при вводе данных они записываются в окне журнала.

Подайте питание на свою сборку для программирования ESP и подключите её к компьютеру. Нажмите и удерживайте кнопку Reset , а затем нажмите и удерживайте кнопку Flash . Отпустите кнопку Reset , а затем отпустите кнопку Flash . Нажмите кнопку START окне GUI инструмента прошивки ESP. Программа загрузки флэш-памяти должна проверить ESP8266 в вашей сборке и создать отчет, похожий на тот, что приведен ниже. Нажмите и отпустите кнопку Reset на вашем макете, чтобы выйти из режима прошивки ESP8266 и возобновить нормальную работу.

Обратите внимание, что теперь окно GUI содержит информацию об ESP8266, включая размер флэш-памяти (в примере 8 Мбит), тактовую частоту (в примере 26 МГц) и два MAC-адреса для чипа. Такая же информация содержится в окне журнала.

Затем кликните в окне GUI по чекбоксу с надписью " SpiAutoSet ", что заставит инструмент загрузки автоматически выбрать правильные размер флэш-памяти и тактовую частоту.

Теперь нам нужно выбрать файлы для установки в ESP8266 и установить начальный адрес памяти для каждого файла. Чтобы обновить ESP чип, необходимо правильно установить четыре файла. Откройте «Руководство пользователя Espressif IOT SDK» и найдите раздел о записи образов во флэш-память. В версии 1.4 руководства он начинается со страницы 20. Затем найдите подраздел, который описывает версию поддерживаемую Cloud Update (FOTA), и в этом подразделе найдите таблицу о размере флэш-памяти в вашем ESP8266. В этом примере размер флэш-памяти составляет 8 Мбит, что равно 1024 килобайт, следовательно, в таблице 2 на странице 25 руководства содержится информация, необходимая для примера. Посмотрим на рисунок ниже.

Необходимы эти четыре файла: esp_init_data_default.bin , blank.bin , boot.bin и user1.bin . Адрес, по которому должен быть установлен каждый из файлов, отображается рядом с именем файла. Первые три из необходимых файлов находятся в каталоге esp_iot_sdk_v1.4.1_15_10_22 , ранее скачанном с bbs.espressif.com, а четвертый расположен в AT_v0.50 bin files . Перейдите туда, где находятся эти загруженные файлы, и скопируйте пути к ним в поля ввода в верхней части окна GUI программы Flash Download Tool; введите правильный адрес для каждого файла в поле рядом с именем файла. Выполните следующие шаги для каждого файла:

• кликните внутри поля ввода " set firmware path ";
• кликните по кнопке... справа от поля ввода;
• перейдите к месту хранения файла и кликните по файлу. GUI автоматически введет путь к файлу в поле ввода;
• введите правильный адрес (из таблицы) для каждого файла.

Обратите внимание, что файлы, которые должны быть загружены, могут быть не такими, как те, что указаны в таблице в этом примере, но будут близки к ним.

Теперь кликните на четыре флажка слева от имени каждого из файлов. Окно графического интерфейса программы Flash Download Tool должно быть похоже на рисунок ниже. Дважды проверьте адреса по таблице.

На своем макете прошивки ESP нажмите и удерживайте кнопку Reset , а затем нажмите и удерживайте кнопку Flash . Отпустите кнопку Reset , а затем отпустите кнопку Flash . Нажмите кнопку START окне GUI инструмента прошивки ESP. Должна начаться загрузка, и её прогресс должен быть показан в окне графического интерфейса и окне журнала Flash Download Tool, как показано ниже.

Как показано выше, успешная операция прошивки флэш-памяти приведет к тому, что все файлы будут отправлены в ESP8266, а COM порт будет закрыт.

Проверка успешности прошивки

Когда операция прошивки будет завершена, закройте программу Flash Download Tool. Снимите питание с макета программирования ESP, а затем снова подключите питание.

Снова запустите PuTTY, выберите сохраненный сеанс ESP8266 и нажмите кнопку Load (Загрузить) . Это должно поместить ранее выбранные вами настройки COM порта и скорости передачи в соответствующие окна. Нажмите Open (Открыть) , и откроется новое окно сеанса терминала PuTTY.

Включите Caps Lock у себя на компьютере и введите AT , но не нажимайте Enter . Вы должны увидеть AT в окне терминала PuTTY. Введите символ + , а затем GMR . Когда вы увидите AT+GMR в окне терминала PuTTY, удерживая клавишу Ctrl , нажимите сначала клавишу M , а затем J . Отпустите клавишу Ctrl . В окне терминала PuTTY вы должны увидеть информацию о прошивке ESP8266, аналогичную показанной ниже.

Как вы можете видеть, в ESP8266 очевидно установлена новая прошивка. Она была обновлена с SDK версии 1.1.1 на SDK версии 1.4.0. Кроме того, также была установлена соответствующая версия 0.50.0.0 набора AT команд.

Закройте окно сеанса терминала PuTTY и нажмите OK , когда PuTTY спросит, уверены ли вы.

И напоследок

Пара тренировок, и весь процесс обновления прошивки займет гораздо меньшее время, чем требуется для прочтения данной статьи. Как только вы сделаете это, то будете уверены в том, что находится внутри вашего ESP8266 и сможете сосредоточиться на своем Wi-Fi проекте, вместо угадывания прошивки ESP и надежды на поддержку необходимого набора AT команд.

Многие пользователи уже успели обратить свое внимание на чип ESP8266-12, выпущенный компанией Espressif. Стоимость его значительно дешевле по сравнению со стандартной платой Bluetooth-адаптера, да и при меньших габаритах он отличается значительно более широкими возможностями. Теперь все домашние любители получили возможность работы в сети Wi-Fi сразу в двух режимах, то есть подключать свой компьютер к каким-либо точкам доступа или же включать его в качестве такой точки.

С другой стороны, нужно правильно понимать, что такие платы представляют собой не просто шилды, предназначенные только для связи по Wi-Fi. Сам по себе ESP8266 представляет собой микроконтроллер, имеющий собственные UART, GPIO и SPI-интерфейсы, то есть его можно использовать как абсолютно автономное оборудование. Многие после выхода данного чипа назвали его самой настоящей революцией, и с течением времени такие устройства начнут встраиваться даже в самые простые виды техники, но пока устройство является сравнительно новым и какой-либо стабильной прошивки на него нет. Многие специалисты по всему миру стараются изобретать собственные прошивки, ведь заливать их в плату на самом деле не составляет особого труда, но несмотря на различные трудности, устройство уже сейчас можно назвать вполне пригодным к работе.

На данный момент рассматривается только два варианта применения данного модуля:

• Использование платы в комбинации с дополнительным микроконтроллером или же компьютером, которым будет осуществляться контроль над модулем через UART.
• Самостоятельное написание прошивки для чипа, что позволяет потом использовать его в качестве самодостаточного устройства.

Вполне естественно, что рассматривать самостоятельную прошивку в данном случае мы не будем.

Глядя на удобство использования и хорошие характеристики, многие люди среди множества микроконтроллеров отдают свое предпочтение модели ESP8266. Подключение и обновление прошивки данного устройства является предельно простым и доступным, и производится на том же железе, на котором осуществляется подключение оборудования к компьютеру. То есть так же через USB-TTL-конвертер или, если кто-то предпочитает другие варианты подключения, может осуществляться через RPi и Arduino.

Как проверить?

Для того чтобы проверить работоспособность только что купленного устройства, вам нужно будет использовать специальный источник стабилизированного напряжения, рассчитанный на 3,3 вольта. Сразу стоит отметить, что реальный диапазон напряжения питания данного модуля составляет от 3 до 3,6 вольт, а подача повышенного напряжения сразу приведет к тому, что вы просто-напросто выведете из строя свой ESP8266. Прошивка и прочее программное обеспечение после подобной ситуации может начать некорректно работать, и вам уже нужно будет ремонтировать устройство или как-то его исправлять.

Чтобы определить работоспособность данной модели микроконтроллера, нужно просто подключить три пина:

• CH_PD и VCC подключаются к питанию 3,3 вольт.
• GND подключается к земле.

Если вами используется не ESP-01, а какой-либо другой модуль, и на нем уже изначально присутствует выведенный GPIO15, то в таком случае вам и его нужно будет дополнительно подключить к земле.

Если заводская прошивка запустилась нормально, то в таком случае можно увидеть а затем пару раз мигнет синий. Однако стоит отметить, что красный индикатор питания имеют не все устройства серии ESP8266. Прошивка на некоторых устройствах не предусматривает загорание красного индикатора, если в модуле он отсутствует (в частности, это относится к модели ESP-12).

После подключения в вашей беспроводной сети активируется новая точка доступа, которая будет называться ESP_XXXX, и ее можно будет обнаружить с любого устройства, имеющего доступ к Wi-Fi. В данном случае название точки доступа непосредственно зависит от производителя используемой вами прошивки, и поэтому может быть каким-нибудь другим.

Если точка действительно появляется, вы можете продолжать эксперименты, в противном случае нужно будет проводить повторную проверку питания, а также корректность подключения GND и CH_PD, а если все подключено верно, то, скорее всего, вы все-таки стараетесь использовать сломанный модуль или же на нем просто-напросто установлена прошивка с нестандартными настройками.

Как его быстро подключить?

Стандартный набор, необходимый для подключения данного модуля, включает в себя следующее:

• сам модуль;
• беспаечную макетную плату;
• полноценный набор проводов мама-папа, предназначенные для макетной платы, или же специальный кабель DUPONT M-F;
• USB-TTL конвертер на основе PL2303, FTDI или же каком-нибудь аналогичном чипе. Наиболее оптимальный вариант - если на USB-TTL адаптер также выводятся RTS и DTR, так как за счет этого можно добиться достаточно быстрой загрузки прошивки из какого-нибудь UDK, Arduino IDE или Sming, не имея даже необходимости в ручном переключении GPIO0 на землю.

Если вами используется конвертер на 5 вольт, то в таком случае нужно будет приобрести дополнительный стабилизатор питания на базе чипа 1117 или каком-либо аналогичном, а также источник питания (для стандартного 1117 вполне неплохо подойдет даже обыкновенная зарядка от смартфона на 5 вольт). Рекомендуется не использовать Arduino IDE или USB-TTL в качестве источника питания для ESP8266, а применять отдельный, так как за счет этого можно избавиться в конечном итоге от массы проблем.

Расширенный набор для обеспечения комфортной и постоянной работы с модулем предусматривает необходимость в использовании дополнительных резисторах, светодиодах и DIP-переключателях. Помимо этого, можно также использовать недорогой USB монитор, который позволит вам постоянно наблюдать за количеством потребляемого тока, а также обеспечит небольшую защиту шину USB от возникновения

Что нужно делать?

В первую очередь стоит отметить тот факт, что в ESP8266 управление может быть несколько разным в зависимости от того, какая конкретно модель вами используется. Таких модулей сегодня представлено достаточно много, и первое, что будет нужно, - это провести идентификацию используемой вами модели и определиться с ее распиновкой. В данной инструкции мы будем говорить о работе с модулем ESP8266 ESP-01 V090, и если вами используется какая-то другая модель с выведенным пином GPIO15 (HSPICS, MTDO), вам нужно будет притянуть его к земле как для стандартного старта модуля, так и для использования режима прошивки.

После этого дважды убедитесь в том, что питающее напряжение для подключенного модуля составляет 3,3 вольта. Как говорилось выше, допустимый диапазон составляет от 3 до 3,6 вольт, и в случае повышения устройство выходит из строя, но при этом питающее напряжение может быть даже значительно ниже 3 вольт, которые заявлены в документах.

Если вы используете USB-TTL конвертер на 3,3 вольта, то в таком случае подключите модуль точно так же, как на левой части картинки ниже. Если же вами применяется исключительно пятивольтовый USB-TTL, то обратите внимание на правую часть рисунка. Многим может показаться, что правая схема более эффективная за счет того, что в ней применяется отдельный источник питания, но на самом деле в случае применения USB-TTL конвертера на 5 вольт крайне желательно сделать также дополнительный делитель на резисторах, чтобы обеспечить согласование трехвольтовых и пятивольтовых уровней логики, или же просто использовать модуль преобразования уровней.

Особенности подключения

На правом рисунке присутствует подключение UTXD (TX), а также URXD (RX) данного модуля к пятивольтовой логике TTL, и проведение таких процедур осуществляется только на свой страх и риск. К ESP8266 описание говорит о том, что модуль эффективно работает только с 3,3-вольтовой логикой. В преимущественном большинстве случаев даже в случае работы с пятивольтовой логикой оборудование не выходит из строя, но изредка происходят такие ситуации, поэтому подобное подключение является не рекомендованным.

Если у вас нет возможности использовать специализированный USB-TTL конвертер на 3,3 вольта, можно применить делитель на резисторах. Также стоит отметить, что на правом рисунке стабилизатор питания 1117 подключается без дополнительной обвязки, и это действительно рабочая технология, но все-таки лучше всего пользоваться схемой подключения 1117 с конденсаторной обвязкой - нужно сверить ее с ESP8266 datasheet на ваш стабилизатор или использовать уже полностью готовый модуль, основывающийся на базе 1117.

Чтобы запустить модуль, нужно разорвать цепь GPIO0-TND, после чего можно подавать питание. При этом стоит отметить, что делать все нужно именно в таком порядке, то есть сначала убедитесь в том, что GPIO0 «висит в воздухе», и только потом уже подавайте питание на CH_PD и VCC.

Как подключать правильно?

Если вы можете уделить более одного вечера тому, чтобы нормально подключить модуль ESP8266, вы можете использовать более стабильный вариант. На схеме выше вы видите вариант подключения с автоматической загрузкой прошивки.

Стоит отметить, что на изображении выше не показывается использование свободных GPIO или ADC, и их подключение будет непосредственно зависеть от того, что конкретно вы хотите реализовать, но если же вы захотите обеспечить стабильность, не забывайте притягивать все GPIO к питанию, а ADC к земле с использованием подтягивающих резисторов.

Резисторы на 10k при необходимости можно заменить на какие-либо другие в диапазоне от 4,7k до 50k, исключая GPIO15, так как его номинал должен быть не более 10k. Номинал конденсатора, сглаживающего высокочастотные пульсации, может быть несколько иным.

Соединение RESET и GPIO16 через использование резистора deep sleep на 470 Ом может стать необходимым при использовании соответствующего режима, так как для того, чтобы выйти из режима глубокого сна, модуль осуществляет полную перезагрузку, осуществляя подачу низкого уровня на GPIO16. При отсутствии данного соединения режим глубокого сна для вашего модуля будет длиться вечно.

На первый взгляд, может показаться, что GPIO0, GPIO1 (TX), GPIO2, GPIO3 (RX) и GPIO15 заняты, поэтому использовать их для своих целей не получится, но на самом деле это далеко не так. Достаточно высокий уровень на GPIO0 и GPIO2, а также низкий на GPIO15 могут потребоваться только для первоначального запуска модуля, а в дальнейшем уже можно применять их на свое усмотрение. Единственное, что стоит отметить, - не забывайте обеспечивать нужные уровни до того, как осуществлять полную перезагрузку вашего оборудования.

Также можно использовать TX, RX в качестве альтернативы GPIO1 и GPIO3, но при этом не стоит забывать о том, что после старта модуля каждая прошивка начинает «дергать» ТХ, параллельно занимаясь отправкой отладочной информации в UART0 со скоростью 74480, но, после того как будет проведена успешная загрузка, их можно использовать не только в качестве UART0 для того, чтобы сделать обмен данных с другим устройством, но и в качестве стандартных GPIO.

Для модулей, у которых присутствует небольшое количество разведенных пинов (к примеру, ESP-01), не требуется подключения неразведенных пинов, то есть на ESP-01 разводятся только: GND, CH_PD, VCC, GPIO0, GPIO2 и RESET, и именно их вам нужно будет подтягивать. Нет никакой потребности в том, чтобы припаиваться непосредственно к микросхеме ESP8266EX, а затем притягивать неразведенные пины, если только это вам действительно нужно.

Такие схемы подключения использовались после большого количества экспериментов, проведенных квалифицированными специалистами и собраны из множества различной информации. При этом стоит отметить, что даже такие схемы нельзя считать идеальными, так как можно использовать целый ряд других, не менее эффективных вариантов.

Подключение через Arduino

Если у вас по какой-то причине не оказалось USB-TTL конвертера на 3,3 вольт, то в таком случае модуль WiFi ESP8266 можно подключить через Arduino со встроенным конвертером. Здесь вам нужно будет сначала обратить свое внимание на три основных элемента:

• При использовании в работе с ESP8266 Arduino Reset изначально подключен к GND, чтобы исключить возможность запуска микроконтроллера, и в данном виде он использовался в качестве прозрачного USB-TTL конвертера.
• RX и TX подключались не «на перекрест», а напрямую - RX-RX (зеленый), ТХ-ТХ (желтый).
• Все остальное подключается точно так же, как указано выше.

Что нужно учитывать

В данной схеме также требуется согласование уровней TTL 5 вольт Arduino, а также 3,3 вольта на ESP8266, но при этом неплохо может функционировать и так.

При подключении к ESP8266 Arduino может оснащаться стабилизатором питания, не выдерживающим ток, который требуется для ESP8266, вследствие чего, перед тем как его активировать, нужно свериться с даташипом на тот, который используется у вас. Не пробуйте подключать какие-то другие энергопотребляющие элементы вместе с ESP8266, так как это может привести к тому, что встроенный в Arduino стабилизатор питания просто выйдет из строя.

Также есть другая схема подключения ESP8266 и Arduino, в которой используется SoftSerial. Так как для библиотеки SoftSerial скорость порта, равная 115200, имеет слишком высокое значение и не может гарантировать стабильную работу, такой способ подключения использовать не рекомендуется, хотя есть некоторые случаи, в которых все работает вполне стабильно.

Подключение через RaspberryPi

Если вы не располагаете вообще никакими USB-TTL конвертерами, то в таком случае можно использовать RaspberryPi. В данном случае для ESP8266 программирование и подключение осуществляется практически идентично, но при этом здесь все не так удобно, а дополнительно нужно будет использовать также стабилизатор питания на 3,3 вольта.

Для начала RX, TX и GND нашего устройства подключаем к ESP8266, а GND и VCC берем со рассчитанного на 3,3 вольта. Здесь отдельное внимание следует уделить тому, что нужно провести соединение всех GND устройств, то есть стабилизатора RaspberryPi и ESP8266. Если же встроенный в вашу модель устройства стабилизатор может выдерживать до 300 миллиампер дополнительной нагрузки, то в таком случае подключение ESP8266 осуществляется вполне нормально, но это все делается только на свой страх и риск.

Настраиваем параметры

Когда вы разобрались, как подключить ESP8266, нужно убедиться в том, что драйвера к вашим устройствам установлены корректно, вследствие чего в системе был добавлен новый последовательный виртуальный порт. Здесь нужно будет использовать программу - терминал последовательного порта. В принципе, утилиту можно подобрать любую на свой вкус, но при этом вы должны правильно понимать, что любая команда, которая будет отправляться вами в последовательный порт, в конце должна иметь завершающие символы CR+LF.

Достаточно широким распространением пользуются утилиты CoolTerm и ESPlorer, причем последняя позволяет не вводить ESP8266 самостоятельно, и при этом дает проще работать с lua скриптами под NodeMCU, поэтому ее можно вполне использовать в качестве стандартного терминала.

Для нормального подключения к придется проделать немало работы, так как прошивки для ESP8266 в большинстве своем являются разнообразными и активация может проводиться на разных скоростях. Чтобы определиться с наиболее оптимальным вариантом, вам нужно будет перебрать три основных варианта: 9600, 57600 и 115200.

Как перебирать?

Для начала подключитесь в терминальной программе к последовательному виртуальному порту, выставляя параметры 9600 8N1, после чего проводите полную перезагрузку модуля, отключая CH_PD (chip enable) от питания, после чего снова активируйте его, передергивая CH_PD. Также можно провести кратковременное замыкание RESET на землю для того, чтобы перезагрузить модуль, и наблюдать за данными в терминале.

В первую очередь светодиоды устройства должны отображаться точно так же, как это показано в описании процедуры проверки. Также вы должны наблюдать в терминале набор различных символов, который будет заканчиваться строкой ready, а если ее нет, проводится переподключение к терминалу на другой скорости с последующей перезагрузкой модуля.

Когда вы увидите на одном из вариантов скорости данную строку, можно считать модуль подготовленным к работе.

Как обновлять прошивку?

После того как вы установите ESP8266, подключение устройства займет всего несколько секунд, и тогда можно будет приступать к обновлению прошивки. Для установки нового программного обеспечения вам нужно сделать следующее.

Для начала скачивайте новую версию прошивки с официального сайта, а также скачивайте специальную утилиту для прошивки. Здесь отдельное внимание следует уделить тому, какая операционная система установлена на той машине, с которой работает ESP8266. Подключение устройства лучше всего проводить к системам старше Windows 7.

Для стандартных ОС Windows вполне оптимально будет использовать программу под названием XTCOM UTIL, которая особенно удобной в работе, если прошивка состоит только из одного файла. Лучшим мультиплатформенным вариантом стоит назвать утилиту esptool, которая, правда, требует python, а также необходимость указания параметров через командную строку. Помимо этого, в ESP8266 подключение основных функций позволяет удобно сделать программа Flash Download Tool, которая имеет достаточно большое количество настроек, а также удобную технологию установки прошивок из нескольких файлов.

Далее отключайте свою терминальную программу от последовательного порта, а также полностью отключайте CH_PD от питания, присоединяйте GPIO0 модуля к GND, и после этого CH_PD можно будет вернуть обратно. В конечном итоге просто запускайте программу для модульной прошивки и загружайте ее в ESP8266 реле.

В преимущественном большинстве случаев прошивка загружается в модуль со скоростью в районе 115200, но при этом специальный режим предусматривает автоматическое распределение скорости, вследствие чего прошивка может проводиться на скорости более 9600, обновляя доступные функции ESP8266. Arduino использовался для подключения или USB-TTL - здесь не играет особой роли, и здесь предельная скорость уже зависит от длины проводов, используемого конвертера и целого ряда других факторов.

Как проверить ESP8266

Для проверки ESP8266, который вы только что приобрели, потребуется .

Внимание! Допустимый диапазон напряжения питания модуля ESP8266 от 3,0 до 3,6 вольт. Подача повышенного напряжения питания на модуль гарантированно приведет к выходу ESP8266 из строя.

Чтобы проверить ESP8266 ESP-01 достаточно подключить три пина: VCC и CH_PD (chip enable) к питанию 3,3 вольт, а GND к земле. Если у вас не ESP-01, а другой модуль и на нем выведен GPIO15, то дополнительно еще потребуется подключить GPIO15 к земле.

При успешном старте заводской прошивки на модуле ESP8266 загорится красный светодиод (индикатор питания, на некоторых версиях модуля, например ESP-12, может отсутствовать) и пару раз мигнет синий (это индикатор передачи данных от модуля к терминалу по линии TX-RX, может иметь другой цвет) и в вашей беспроводной сети должна появится новая точка доступа с именем «ESP_XXXX», которую вы сможете увидеть с любого WiFi устройства. название точки доступа зависит от производителя прошивки и может быть другим, например AI-THINKER_AXXXXC. Если точка доступа появилась, то можно продолжить эксперименты далее, если нет, то еще раз проверьте питание, CH_PD, GND и если все подключено правильно то, скорее всего, у вас неисправный модуль, но есть надежда, что прошивка в модуле с нестандартными настройками и, возможно, вам поможет перепрошивка.

Как быстро подключить ESP8266

В минимальный набор для подключения и прошивки модуля ESP8266 входит:

Внимание! На правом рисунке подключение UTXD (TX) и URXD (RX) модуля ESP8266 к пятивольтовой TTL логике вы осуществляете на свой страх и риск! Документация на SoC ESP8266 сообщает, что модуль толерантен только к 3.3 вольтовой логике. В большинстве случаев подключение ESP8266 к пятивольтовой логике НЕ ПРИВОДИТ к выходу из строя ESP8266, однако именно вашему модулю может не повезти. Для исключение риска выхода модуля ESP8266 из строя рекомендуется использовать USB-TTL конвертер на 3,3 вольта, либо TTL 5v-3.3v конвертеры либо делитель на резисторах (на рисунке не показан). Более подробно о согласовании логических уровней можете прочитать . Рисковые гики, вроде меня, подключают ESP8266 к пятивольтовой TTL логике напрямую и не заморачиваются.

Внимание! На правом рисунке показано подключение стабилизатора питания 1117 без дополнительной обвязки. Это работает, но все же, мы рекомендуем использовать схему подключения с конденсаторной обвязкой — сверьте схему подключения с даташитом на ваш стабилизатор либо используйте готовый модуль на базе 1117 .

ESP8266 — подключение

Красный — питание 3,3в

Черный — GND

Желтый — на стороне ESP8266 — RX, на стороне USB-TTL — TX

Зеленый — на стороне ESP8266 — TX, на стороне USB-TTL — RX

Оранжевый — CH_PD (CHIP ENABLE) — должен быть всегда подтянут к питанию

Синий — GPIO0 — подключен через выключатель к земле для включения режима перепрошивки модуля. Для обычного старта модуля GPIO0 можно оставить никуда не подключенным.

Розовый на правой схеме — нестабилизированное питание 5-8 вольт

4. Для старта модуля разорвите цепь GPIO0 — GND и можете подавать питание (причем именно в таком порядке: сначала убеждаемся, что GPIO0 «висит в воздухе», затем подаем питание на VCC и CH_PD)

Внимание! В вышеприведенных, реально работающих, примерах подключения ESP8266 используется подключение выводов ESP8266 «напрямую» к земле и питанию, либо «висячее в воздухе», как у нас никуда не подключен RESET, что является абсолютно неправильным и пригодно только для пары первых экспериментов, хотя и вполне работоспособно на подавляющем большинстве модулей. «Напрямую» к питанию подключается только вывод VCC, остальные выводы: CH_PD, RESET, GPIO0, GPIO2, должны быть подтянуты (pullup) к питанию (VCC) через резистор от 4,7 до 50 кОм. «Напрямую», к минусу (общему проводу) питания подключаем только GND, а GPIO0 подтягиваем (pulldown) тоже через резистор до 10k к GND для перевода модуль в режим загрузки прошивки. Если вы планируете и дальше экспериментировать с ESP8266, то сделайте , впрочем так же как и для любых других микроконтроллеров. Детальное описание pullup и pulldown выходит за рамки данной статьи, но вы сможете легко нагуглить описание правильного подключения портов ввода-вывода. « » подключение позволит вам избежать множества «чудес» и проблем и будет неизбежно необходимым при возникновении затруднений с запуском или перепрошивкой модуля ESP8266.

Как правильно подключить ESP8266

Если вы планируете заниматься с ESP8266 больше, чем один вечер, то вам потребуется вариант подключения, обеспечивающий более высокую стабильность. Ниже приводятся две схемы подключения: с поддержкой автозагрузки прошивки из , и без нее.

Схема подключения ESP8266 (без автозагрузки прошивки, прошиваемся предварительно установив перемычку BURN и перезагрузив модуль)

Схема подключения с поддержкой автозагрузки прошивки из Arduino IDE, UDK, Sming. Для Flash Download Tool и XTCOM_UTIL, возможно, потребуется отключение RTS/DTR. Если RTS и DTR вам отключать неудобно, то можно добавить в схему перемычки

На этих схемах не показано подключение ADC и свободных GPIO — их подключение будет зависеть от того, что вы захотите реализовать, но если хотите стабильности, то не забудьте притянуть все GPIO к питанию (pullup), а ADC к земле (pulldown) через подтягивающие резисторы.

Резисторы на 10k могут заменены на другие от 4,7k до 50k, за исключением GPIO15 — его номинал должен быть до 10k. Номинал конденсатора, который сглаживает высокочастотные пульсации, может быть другим.

Соединение RESET и GPIO16 через резистор deep sleep на 470 Ом вам потребуется, если вы будете использовать режим deep sleep: для выхода из режима глубокого сна модуль перезагружает сам себя, подавая низкий уровень на GPIO16. Без этого соединения глубокий сон будет вечным для вашего модуля.

На первый взгляд на этих схемах кажется, что GPIO0, GPIO2, GPIO15, GPIO1 (TX), GPIO3 (RX) заняты и вы не можете их использовать для своих целей, но это не так. Высокий уровень на GPIO0 и GPIO2, низкий на GPIO15 требуются только для старта модуля, а в последующем вы можете использовать их по своему усмотрению, только не забудьте обеспечить требуемые уровни до перезагрузки модуля.

Можно использовать и TX, RX как GPIO1 и GPIO3 соответственно, не забывая о том, что при старте модуля любая прошивка будет дергать TX, отправляя отладочную информацию в UART0 на скорости 74480, но после успешной загрузки вы можете использовать их не только как UART0 для обмена данными с другим устройством, но и как обычные GPIO.

Для модулей, имеющих меньшее количество разведенных пинов, как например, ESP-01 подключение неразведенных пинов не требуется, т.е. на ESP-01 разведены только: VCC, GND, GPIO0, GPIO2, CH_PD и RESET — вот только их и подтягиваете. Нет никакой необходимости припаиваться прямо к микросхеме ESP8266EX и притягивать неразведенные пины, только если вам это .

Данные схемы подключения родились после множества экспериментов, проведенных нашими форумчанами и собраны по крупицам из разрозненной и недоступной изначально документации нашим сообществом, я всего лишь постарался объединить эти знания в одном месте. Множество советов по подключению вы найдете . Там же вы сможете задать интересующие вас вопросы или найти . Если вы увидели ошибку, неточность в этой статье или вам есть что добавить, то .

Внимание! Даже эти схемы нельзя назвать «идеальными». Совершенству нет предела: удобно подключить второй USB-TTL к UART1 (c ESP8266 можно взять только GND и UTXD1, т.е. GPIO2) для подключения отладочного терминала (потребуется второй USB-TTL конвертер) — тогда можно будет прошивать модуль ESP8266 через UART0 без отключения терминала отладки на UART1. Неплохо будет подключить резисторы малого номинала к выводам обоих UART, поставить диод в линию RTS, добавить конденсатор в линию питания для гашения низкочастотных импульсов и т.д. Очень удобно, например, сделано в этой отладочной плате : на все GPIO подключены светодиоды, на ADC подключен фоторезистор, но жаль, что нет кнопки RESET и перемычка только одна на GPIO0.

Правильным будет сказать вам, что не существует идеальной и в тоже время универсальной схемы подключения ESP8266. Все дело в том, что очень многое зависит от прошивки, которую вы собираетесь туда залить. Вышеприведенные схемы рассчитаны на новичков, которые только начинают осваивать ESP8266, для экспериментов. Для реальных проектов, возможно, вам придется немного изменить схему. Например, для нужно подключить RTS к GPIO15, а CTS к GPIO13. Также в реальных проектах рекомендую уделить особое внимание питанию.

Подключение ESP8266 через Arduino

Если у вас под рукой не оказалось USB-TTL конвертера на 3,3в, но есть Arduino со встроенным USB-TTL конвертером, то можно использовать такую схему подключения

На что обратить внимание:

1. Arduino Reset подключен к GND (синий провод) чтобы не запускался микроконтроллер на Arduino, в данном виде мы используем Arduino как прозрачный USB-TTL конвертер

2. RX и TX подключены не «на перекрест», а прямо — RX — RX (зеленый), TX — TX (желтый)

3. Все остальное подключено так же, как и в предыдущих примерах

Внимание! В этой схеме также требуется согласовывать уровни TTL 5 вольт Arduino и 3.3 вольта на ESP8266, однако неплохо работает и так.

Внимание! На Arduino может быть установлен стабилизатор питания, который не выдержит ток, требуемый для ESP8266, поэтому прежде, чем производить подключение сверьтесь с даташитом на тот стабилизатор, который установлен именно у вас. Не подключайте другие энергопотребляющие компоненты одновременно с ESP8266 в связи с риском выхода из строя встроенного в Arduino стабилизатора питания.

С подключением к последовательному порту придется немного поколдовать: в связи с разнообразием прошивок для ESP8266, подключение может осуществляться на разных скоростях. Нужную скорость можно определить путем простого перебора трех вариантов: 9600, 57600 и 115200. Как осуществить перебор? Подключаетесь в терминальной программе к вашему виртуальному последовательному порту выставив следующие параметры: 9600 8N1, затем перезагружаете модуль, отключив CH_PD (chip enable) от питания (USB-TTL при этом остается подключенным к USB) и снова включаете (т.е. просто передергиваете CH_PD, почему не передергиваем питание — читаем , также можно кратковременно замкнуть RESET на землю для перезагрузки модуля) и наблюдаете данные в терминале. Во-первых, светодиоды на ESP8266 должны гореть как описано в начале статьи в разделе . Во-вторых, в терминале вы должны увидеть «мусор» из разных символов, оканчивающийся строкой «ready». Если «ready» мы не видим, то переподключаемся терминалом на другой скорости и снова перезагружаем модуль.

На одном из вариантов скорости «ready» вы все-таки увидите — поздравляем, ваш модуль готов к работе. Если нет, то добро пожаловать — мы постараемся помочь, но предварительно почитайте .

Немного подробнее о «мусоре». Дело в том, что при старте прошивки, UART модуля ESP8266 переключается на скорость передачи 74 880 (вот такие забавные эти китайцы) выдает в UART отладочную информацию, затем переключает скорость порта на 115200 (ну или на 9600 или 57600 в зависимости от версии прошивки), так вот эта отладочная информация и видится нам как мусор, т.к. мы подключаемся к модулю на другой скорости. Можете подключится к ESP8266 на скорости 74 880 ( поддерживает эту скорость) и вы эту отладочную информацию увидите, будет что-то вроде этого:

wdt reset load 0x40100000, len 25052, room 16 tail 12 chksum 0x0b ho 0 tail 12 room 4 load 0x3ffe8000, len 3312, room 12 tail 4 chksum 0x53 load 0x3ffe8cf0, len 6576, room 4 tail 12 chksum 0x0d csum 0x0d

НО! не увидите «ready» и не сможете управлять модулем, пока не переподключитесь на ту скорость, на которой работает прошивка.

Что делать дальше

Если у вас новый модуль, то, скорее всего, в нем прошита одна из старых кастомных AT прошивок. Скорее всего это какой-нибудь AI-THINKER AT v0.16 SDK v0.9.2. Проверить версию прошивку вы можете командой «AT+GMR», т.е. прямо в терминальной программе набираете AT+GMR без кавычек и жмете Enter. Модуль должен ответить «OK» и выдать версию прошивки (например, «0016000092» — в разных версиях AT прошивок формат вывода версии отличается). Управление модулем ESP8266 AT командами заслуживает отдельной статьи, однако вы легко сможете разобраться с этим и сами, воспользовавшись одним из наших справочников по AT командам:

На момент написания этой статьи)

2. Скачайте одну из утилит для прошивки ESP8266 в зависимости от вашей операционной системы из раздела с нашего сайта