ENGINNERS ESP8266 NodeMCU-Entwicklungsboard
Das Internet der Dinge (IoT) ist ein Trendfeld in der Welt der Technologie. Es hat unsere Arbeitsweise verändert. Physische Objekte und die digitale Welt sind heute mehr denn je miteinander verbunden. Vor diesem Hintergrund hat Espressif Systems (ein in Shanghai ansässiges Halbleiterunternehmen) einen niedlichen, mundgerechten WiFi-fähigen Mikrocontroller – ESP8266 – zu einem unglaublichen Preis herausgebracht! Für weniger als 3 US-Dollar kann er Dinge von überall auf der Welt überwachen und steuern – perfekt für nahezu jedes IoT-Projekt.
Die Entwicklungsplatine ist mit dem ESP-12E-Modul ausgestattet, das einen ESP8266-Chip mit einem Tensilica Xtensa® 32-Bit LX106 RISC-Mikroprozessor enthält, der mit einer einstellbaren Taktfrequenz von 80 bis 160 MHz arbeitet und RTOS unterstützt.
ESP-12E-Chip
- Tensilica Xtensa® 32-Bit LX106
- 80 bis 160 MHz Taktfrequenz.
- 128 kB interner RAM
- Externer 4-MB-Flash-Speicher
- 802.11b/g/n WLAN-Transceiver
Außerdem gibt es 128 KB RAM und 4 MB Flash-Speicher (für Programm- und Datenspeicherung), gerade genug, um mit den großen Strings fertig zu werden, aus denen web Seiten, JSON/XML-Daten und alles, was wir heutzutage auf IoT-Geräte werfen. Der ESP8266 integriert einen 802.11b/g/n HT40 Wi-Fi-Transceiver, sodass er sich nicht nur mit einem WiFi-Netzwerk verbinden und mit dem Internet interagieren kann, sondern auch ein eigenes Netzwerk einrichten kann, sodass andere Geräte direkt eine Verbindung damit herstellen können. Dies macht den ESP8266 NodeMCU noch vielseitiger.
Strombedarf
Da das BetriebsvolumentagDer Bereich des ESP8266 liegt zwischen 3 V und 3.6 V. Das Board verfügt über einen LDO-VolttagRegler zur Aufrechterhaltung der Lautstärketage konstant bei 3.3 V. Es kann zuverlässig bis zu 600 mA liefern, was mehr als ausreichend sein sollte, wenn ESP8266 bei HF-Übertragungen bis zu 80 mA zieht. Der Ausgang des Reglers ist auch auf einer der Seiten der Platine herausgeführt und als 3V3 gekennzeichnet. Dieser Pin kann zur Stromversorgung externer Komponenten verwendet werden.
Strombedarf
- Betriebslautstärketage: 2.5V bis 3.6V
- Integrierter 3.3-V-600-mA-Regler
- 80mA Betriebsstrom
- 20 μA im Ruhemodus
Die Stromversorgung des ESP8266 NodeMCU erfolgt über den integrierten MicroB-USB-Anschluss. Alternativ können Sie, wenn Sie eine geregelte 5V-Spannung haben,tagÜber den VIN-Pin kann die Quelle direkt mit Strom versorgt werden, beispielsweise der ESP8266 und seine Peripheriegeräte.
Warnung: Der ESP8266 benötigt zur Kommunikation eine 3.3-V-Stromversorgung und 3.3-V-Logikpegel. Die GPIO-Pins sind nicht 5-V-tolerant! Wenn Sie die Platine mit 5-V-Komponenten (oder höher) verbinden möchten, müssen Sie eine Pegelverschiebung vornehmen.
Peripheriegeräte und E/A
Die ESP8266 NodeMCU verfügt insgesamt über 17 GPIO-Pins, die auf beiden Seiten der Entwicklungsplatine auf die Stiftleisten aufgeteilt sind. Diese Pins können allen möglichen Peripherieaufgaben zugewiesen werden, darunter:
- ADC-Kanal – Ein 10-Bit-ADC-Kanal.
- UART-Schnittstelle – Die UART-Schnittstelle wird zum seriellen Laden von Code verwendet.
- PWM-Ausgänge – PWM-Pins zum Dimmen von LEDs oder zur Steuerung von Motoren.
- SPI-, I2C- und I2S-Schnittstelle – SPI- und I2C-Schnittstelle zum Anschluss aller Arten von Sensoren und Peripheriegeräten.
- I2S-Schnittstelle – I2S-Schnittstelle, wenn Sie Ihrem Projekt Sound hinzufügen möchten.
Multiplex-E/A
- 1 ADC-Kanäle
- 2 UART-Schnittstellen
- 4 PWM-Ausgänge
- SPI-, I2C- und I2S-Schnittstelle
Dank der Pin-Multiplexing-Funktion des ESP8266 (mehrere Peripheriegeräte werden auf einem einzigen GPIO-Pin gemultiplext). Das bedeutet, dass ein einzelner GPIO-Pin als PWM/UART/SPI fungieren kann.
Integrierte Schalter und LED-Anzeige
Der ESP8266 NodeMCU verfügt über zwei Tasten. Eine mit der Aufschrift RST in der oberen linken Ecke ist die Reset-Taste, die natürlich zum Zurücksetzen des ESP8266-Chips verwendet wird. Die andere FLASH-Taste in der unteren linken Ecke ist die Download-Taste, die beim Aktualisieren der Firmware verwendet wird.
Schalter & Anzeigen
- RST – Den ESP8266 Chip zurücksetzen
- FLASH – Neue Programme herunterladen
- Blaue LED – Benutzerprogrammierbar
Die Platine verfügt außerdem über eine LED-Anzeige, die vom Benutzer programmierbar ist und mit dem D0-Pin der Platine verbunden ist.
Serielle Kommunikation
Die Platine enthält den CP2102 USB-zu-UART Bridge Controller von Silicon Labs, der das USB-Signal in ein serielles Signal umwandelt und Ihrem Computer die Programmierung und Kommunikation mit dem ESP8266-Chip ermöglicht.
Serielle Kommunikation
- CP2102 USB-zu-UART-Konverter
- 4.5 Mbit/s Kommunikationsgeschwindigkeit
- Flow Control-Unterstützung
Wenn auf Ihrem PC eine ältere Version des CP2102-Treibers installiert ist, empfehlen wir Ihnen, jetzt ein Upgrade durchzuführen.
Link zum Upgrade des CP2102-Treibers – https://www.silabs.com/developers/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers
ESP8266 NodeMCU Pinbelegung
Der ESP8266 NodeMCU verfügt über insgesamt 30 Pins, die ihn mit der Außenwelt verbinden. Die Verbindungen sind wie folgt:
Der Einfachheit halber erstellen wir Gruppen von Pins mit ähnlichen Funktionen.
Power-Pins Es gibt vier Stromanschlüsse, nämlich einen VIN-Anschluss und drei 3.3-V-Anschlüsse. Der VIN-Anschluss kann verwendet werden, um den ESP8266 und seine Peripheriegeräte direkt zu versorgen, wenn Sie eine geregelte 5-V-Spannung haben.tage Quelle. Die 3.3-V-Pins sind der Ausgang eines integriertentage-Regler. Diese Pins können zur Stromversorgung externer Komponenten verwendet werden.
GND ist ein Erdungsstift des ESP8266 NodeMCU-Entwicklungsboards. I2C-Pins werden verwendet, um alle Arten von I2C-Sensoren und Peripheriegeräten in Ihrem Projekt anzuschließen. Sowohl I2C-Master als auch I2C-Slave werden unterstützt. Die I2C-Schnittstellenfunktionalität kann programmgesteuert realisiert werden und die Taktfrequenz beträgt maximal 100 kHz. Es ist zu beachten, dass die I2C-Taktfrequenz höher sein sollte als die langsamste Taktfrequenz des Slave-Geräts.
GPIO-Pins ESP8266 NodeMCU hat 17 GPIO-Pins, die programmgesteuert verschiedenen Funktionen wie I2C, I2S, UART, PWM, IR-Fernbedienung, LED-Licht und Taste zugewiesen werden können. Jeder digital aktivierte GPIO kann auf internen Pull-up oder Pull-down konfiguriert oder auf hohe Impedanz eingestellt werden. Wenn er als Eingang konfiguriert ist, kann er auch auf Flanken- oder Pegeltrigger eingestellt werden, um CPU-Interrupts zu generieren.
ADC-Kanal In den NodeMCU ist ein 10-Bit-Präzisions-SAR-ADC eingebettet. Die beiden Funktionen können mit ADC implementiert werden, nämlich: Testen der Stromversorgungsspannungtage des VDD3P3-Pins und Testen der Eingangsspannungtage des TOUT-Pins. Sie können jedoch nicht gleichzeitig implementiert werden.
UART-Pins ESP8266 NodeMCU hat 2 UART-Schnittstellen, nämlich UART0 und UART1, die asynchrone Kommunikation (RS232 und RS485) ermöglichen und mit bis zu 4.5 Mbit/s kommunizieren können. UART0 (Pins TXD0, RXD0, RST0 und CTS0) kann zur Kommunikation verwendet werden. Es unterstützt die Flüssigkeitssteuerung. UART1 (Pin TXD1) verfügt jedoch nur über ein Datenübertragungssignal und wird daher normalerweise zum Drucken von Protokollen verwendet.
SPI-Pins ESP8266 verfügt über zwei SPIs (SPI und HSPI) im Slave- und Master-Modus. Diese SPIs unterstützen auch die folgenden allgemeinen SPI-Funktionen:
- 4 Timing-Modi der SPI-Formatübertragung
- Bis zu 80 MHz und die geteilten Takte von 80 MHz
- Bis zu 64-Byte FIFO
SDIO-Pins ESP8266 verfügt über eine sichere digitale Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (SDIO), die zum direkten Anschluss von SD-Karten verwendet wird. 4-Bit 25 MHz SDIO v1.1 und 4-Bit 50 MHz SDIO v2.0 werden unterstützt.
PWM-Stifte Die Platine verfügt über 4 Kanäle für Pulsweitenmodulation (PWM). Der PWM-Ausgang kann programmgesteuert implementiert und zum Ansteuern digitaler Motoren und LEDs verwendet werden. Der PWM-Frequenzbereich ist von 1000 μs bis 10000 μs, also zwischen 100 Hz und 1 kHz, einstellbar.
Steuerstifte werden zur Steuerung von ESP8266 verwendet. Zu diesen Pins gehören der Chip Enable-Pin (EN), der Reset-Pin (RST) und der WAKE-Pin.
- EN-Pin – Der ESP8266-Chip wird aktiviert, wenn der EN-Pin auf HIGH gesetzt ist. Wenn er auf LOW gesetzt ist, arbeitet der Chip mit minimaler Leistung.
- RST-Pin – Der RST-Pin wird zum Zurücksetzen des ESP8266-Chips verwendet.
- WAKE-Pin – Der Wake-Pin wird verwendet, um den Chip aus dem Tiefschlaf zu wecken.
ESP8266-Entwicklungsplattformen
Kommen wir nun zum interessanten Teil! Es gibt eine Vielzahl von Entwicklungsplattformen, die für die Programmierung des ESP8266 ausgestattet werden können. Sie können Espruino verwenden – JavaScript SDK und Firmware, die Node.js genau emuliert, oder Mongoose OS – ein Betriebssystem für IoT-Geräte (empfohlene Plattform von Espressif Systems und Google Cloud IoT) oder ein Software Development Kit (SDK) von Espressif oder eine der auf WiKiPedia aufgeführten Plattformen. Glücklicherweise ging die großartige ESP8266-Community bei der IDE-Auswahl einen Schritt weiter, indem sie ein Arduino-Add-on erstellte. Wenn Sie gerade erst mit der Programmierung des ESP8266 beginnen, ist dies die Umgebung, mit der wir beginnen sollten und die wir in diesem Tutorial dokumentieren werden.
Dieses ESP8266-Add-on für Arduino basiert auf der großartigen Arbeit von Ivan Grokhotkov und dem Rest der ESP8266-Community. Weitere Informationen finden Sie im ESP8266 Arduino GitHub-Repository.
Installieren des ESP8266-Kerns unter Windows
Fahren wir mit der Installation des ESP8266 Arduino-Kerns fort. Als Erstes muss die neueste Arduino IDE (Arduino 1.6.4 oder höher) auf Ihrem PC installiert sein. Wenn Sie sie nicht haben, empfehlen wir Ihnen, jetzt ein Upgrade durchzuführen.
Link für Arduino IDE – https://www.arduino.cc/en/software
Zu Beginn müssen wir den Board-Manager mit einem benutzerdefinierten URL. Öffnen Sie Arduino IDE und gehen Sie zu File > Einstellungen. Kopieren Sie dann unten URL in den Additional Board Manager URLs Textfeld unten im Fenster: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
Klicken Sie auf „OK“. Navigieren Sie dann zum Board Manager, indem Sie auf „Tools > Boards > Boards Manager“ gehen. Zusätzlich zu den Standard-Arduino-Boards sollten dort ein paar neue Einträge vorhanden sein. Filtern Sie Ihre Suche, indem Sie „esp8266“ eingeben. Klicken Sie auf diesen Eintrag und wählen Sie „Installieren“.
Die Boarddefinitionen und Tools für den ESP8266 enthalten einen komplett neuen Satz von gcc, g++ und anderen relativ großen, kompilierten Binärdateien, so dass das Herunterladen und Installieren einige Minuten dauern kann (die archivierten file ist ~110MB). Sobald die Installation abgeschlossen ist, erscheint neben dem Eintrag ein kleiner INSTALLED-Text. Du kannst jetzt den Board Manager schließen
Arduino Example: Blink
Um sicherzustellen, dass der ESP8266 Arduino-Kern und der NodeMCU richtig eingerichtet sind, laden wir die einfachste Skizze von allen hoch – das Blinken! Für diesen Test verwenden wir die integrierte LED. Wie bereits zuvor in diesem Tutorial erwähnt, ist der D0-Pin der Platine mit der integrierten blauen LED verbunden und kann vom Benutzer programmiert werden. Perfekt! Bevor wir die Skizze hochladen und mit der LED spielen, müssen wir sicherstellen, dass die Platine in der Arduino IDE richtig ausgewählt ist. Öffnen Sie die Arduino IDE und wählen Sie die Option NodeMCU 0.9 (ESP-12-Modul) unter Ihrem Arduino IDE > Tools > Board-Menü.
Schließen Sie nun Ihren ESP8266 NodeMCU über ein Micro-B-USB-Kabel an Ihren Computer an. Sobald die Platine angeschlossen ist, sollte ihr ein eindeutiger COM-Port zugewiesen werden. Auf Windows-Rechnern ist dies etwa COM# und auf Mac-/Linux-Computern hat es die Form /dev/tty.usbserial-XXXXXX. Wählen Sie diesen seriellen Port unter dem Menü Arduino IDE > Tools > Port aus. Wählen Sie auch die Upload-Geschwindigkeit: 115200
Warnung: Besondere Aufmerksamkeit muss der Auswahl der Platine, des COM-Ports und der Upload-Geschwindigkeit gewidmet werden. Wenn Sie dies nicht tun, tritt beim Hochladen neuer Skizzen möglicherweise der Fehler espcomm_upload_mem auf.
Wenn Sie fertig sind, versuchen Sie das Example Skizze unten.
void setup()
{pinMode(D0, AUSGABE);}void loop()
{digitalWrite(D0, HIGH);
Verzögerung (500);
digitalWrite(D0, LOW);
Verzögerung (500);
Sobald der Code hochgeladen ist, beginnt die LED zu blinken. Möglicherweise müssen Sie die RST-Taste drücken, damit Ihr ESP8266 mit der Ausführung der Skizze beginnt.
Dokumente / Ressourcen
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ENGINNERS ESP8266 NodeMCU-Entwicklungsboard [pdf] Anweisungen ESP8266 NodeMCU-Entwicklungsboard, ESP8266, NodeMCU-Entwicklungsboard |
