Cenejši WiFi ščit ESP8266 za Arduino in druge mikro: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Posodobitev: 29.10.2020

Preizkušeno s knjižnico plošč ESP8266 V2.7.4 - deluje

Posodobitev: 23. september 2016

Za ta projekt ne uporabljajte knjižnice plošč Arduino ESP V2.3.0. V2.2.0 deluje

Posodobitev: 19. maj 2016

Rev 14 tega projekta revidira knjižnice in kodo za delo z vtičnikom IDE ESP8266.com V2.2

Posodobitev: 17. december 2105

Razl. 11 tega projekta očisti druge poskušane povezave, če so že povezane. Uporablja tudi časovno omejitev, ki jo določi spletna konfiguracija. Razl. 10 je prezrlo nastavitev časovne omejitve.

Posodobitev: 11. november 2015

To je Rev 10 tega projekta. Rev 10 uporablja knjižnico WiFi, ki ne blokira, pfodESP8266WiFi, ki se zniža za višje stopnje, zlasti za odjemalce Windows. Omogoča tudi konfiguracijo spletne strani s serijsko hitrostjo prenosa.

Posodobitev: 23. oktober 2015

To je Rev 8 tega projekta. Rev 8 je izboljšala zanesljivejšo kodo ESP8266. OPOMBA: Vsak poslani paket ustavi to kodo, dokler prejemnik (odjemalec) ne potrdi paketa. To lahko traja med 10 ms in 200 ms. V tem času se ne obravnavajo vhodni serijski podatki iz UART. Vhodni serijski vmesnik lahko shrani 256 bajtov. Pri 9600 baudu je potrebno zapolniti medpomnilnik približno 270 mS, tako da ohranite serijsko hitrost prenosa na 9600 ali manj, medtem ko ESP8266 pošilja prejšnji paket, ne smete izgubiti odhodnih podatkov. To vam omogoča dobro povezavo WiFi. Če je povezava WiFi slaba, se lahko paket izgubi in ga mora ESP826 znova poslati, nato pa se lahko dohodni vmesni pomnilnik Serial napolni, če poskušate poslati veliko podatkov in nekateri vaši podatki se izgubijo.

Posodobitev: 20. september 2015

To je Rev 3 tega projekta. Rev 3 konfiguraciji spletne strani doda nastavitev časovne omejitve povezave. Če v tem času podatkov ni poslanih ali prejetih, WiFi Shield zapre povezavo in počaka na novo. To zagotavlja, da se WiFi Shield obnovi od "napol zaprtih" povezav, ki se zgodijo, ko odjemalec preprosto izgine zaradi slabe povezave WiFi, izgube energije na usmerjevalniku ali prisilnega izklopa odjemalca. Za več podrobnosti glejte Odkrivanje napol odprtih (spuščenih) povezav vtičnice TCP/IP.

Ta časovna omejitev povezave je privzeto nastavljena na 15 sekund. lahko pa se po potrebi spremeni. Če ga nastavite na 0, nikoli ne poteče. Ko uporabljate pfodDesigner, nastavite osvežitev menija, ki je krajša od časovne omejitve povezave.

Uvod

To je Rev 11 iz ESP8266-01 WiFi Shield in je alternativa Poceni/Enostavni Wifi ščit za Arduino in druge mikroe. Če izdelujete samo en Wifi Shield, je projekt poceni/preprost Wifi Shield za Arduino in druge mikro naprave, saj je najpreprostejši za povezavo. Če pa že imate modul ESP8266-01, lahko s temi navodili uporabite WiFi Shield z njim.

Če imate enega od drugih golih modulov ESP8266, pod pogojem, da ima modul na voljo GPIO0 in GPIO2, lahko uporabite ta navodila. Če je z modulom GPIO15 dostopen, ga morate priključiti na GND prek upora z vrednostjo med 3K3 in 10K

Rev 10 ne potrebuje dodatnih V/I na plošči Arduino, razen TX/RX in 5V napajanja in GND. Rev 10 uporablja GPIO0 in GPIO2 kot ConfigLink, kot je opisano na tej strani, ESP8266-01 Pin Magic. Tudi skice kod, uporabljene v Rev10, so zdaj popolnoma enake tistim, ki se uporabljajo v Poceni/preprosti zaščiti Wifi za Arduino in druge mikroe. Prav tako nadomešča hčerinsko ploščo napajanja 5V do 3V z 3 diskretnimi komponentami in uporablja uporno mrežo za pet uporov 3K3. Prva različica Rev 1 je tukaj.

Ta navodila so na voljo tudi na www.pfod.com.au.

Lastnosti

• Uporablja poceni in lahko dostopen modul ESP8266-01:- Uporabite lahko tudi druge module ESP8266
• Enostaven za uporabo:- 5V in 3.3V združljiv ščit deluje kot most UART do WiFi. Nastavi strežnik na IP -ju in vratih, ki jih konfigurirate, in ko se poveže, samo posreduje podatke v serijsko povezavo in iz nje. V povezovalnem mikro ne potrebujete knjižnic, samo serijsko (UART) povezavo, zato jo lahko uporabite za kateri koli mikroprocesor, ki ima serijska vrata. Prav tako ga je mogoče spremeniti tako, da vzpostavi povezavo odjemalca (z neobvezno prijavo) na oddaljeni strežnik.
• Enostavna konfiguracija:- Skrajšajte povezavo in vklopite ščit, ga preklopite v konfiguracijski način. V tem načinu ustvari varno dostopno točko, s katero se lahko povežete prek mobilnega telefona ali računalnika. Nato odpiranje https://10.1.1.1 prikaže spletno stran, na kateri lahko konfigurirate ime in geslo svojega omrežja ter IP in številko vrat, na katerih mora ščit poslušati povezave. Konfiguracijska spletna stran uporablja preverjanje HTML5 za preverjanje uporabnikovih nastavitev.

Korak: Seznam delov

Ta ESP8266-01 WiFi ščit potrebuje naslednje dele ali podobne. Tu prikazane cene so 30. avgusta 2015 in ne vključujejo stroškov pošiljanja:-

• Modul WiFi ESP8266-01-~ 2,50 USD na spletu (izkoristite priložnost) ALI za zanesljiv izdelek SparkFun ali Adafruit ESP8266-01-6,95 USD
• Uno Protoshield - 1,88 USD (ali ProtoShield Basic za Arduino od Jaycar AU 4,95 USD)
• 36-polni nosilec Element14-0,95 USD (ali 4 popusta brez spajkalnih glav-10-polni naravnost od SparkFuna 1,50 USD ali 40-polni terminalni trak glave Jaycar AU 0,95 USD)
• LD1117V33 3.3V regulator regulatorja Element14 - 0,67 USD
• 1 off 1N5819 Schottkyjev diodni element14 - 0,16 USD (ali Jaycar AU 0,80 USD) (Vsaka Schottkyjeva dioda bo ustrezala)
• BOURNS 4606X-101-332LF RESISTOR MREŽA, 3K3-0,27 US $ (Ti vlečni upori so lahko poljubne vrednosti v razponu od 3K3 do 10K), namesto tega lahko uporabite le 5 x diskretne upore 3K3, kot je v Rev 1 npr. 3K3 upori - Digikey - 0,52 USD (ali 3K3ohm 1/2 Watt 1% kovinski filmski upori - Pk.8 od Jaycar AU 0,55 USD)

• 1 off 330R upor Element14 US $ 0,05 ALI Sparkfun Resistor 330 Ohm 1/6 W PTH - 20 pack 0,95 USD (ali 330ohm 1/2 Watt 1% Metal Film Resistors - Pk.8 from Jaycar AU 0,55 USD)

• 1 off 0,1uF kondenzatorski element 14 - 0,21 USD ALI Sparkfun 0,25 USD
• 1 kos 10uF kondenzatorskega elementa 14 - 0,11 USD ALI Sparkfun 0,45 USD

Skupni stroški ~ 6,80 USD + poštnina (od avgusta 2015) ALI ~ 11,25 USD z uporabo modula Sparkfun ali Adafruit ESP8266-01

Za programiranje ščita s konfiguracijo tipk in programom UART to WiFi bridge potrebujete tudi USB -serijski kabel. Tu se uporablja SparkFunov USB -TTL serijski kabel (9,95 USD), ker ima lepo označene konce in podporo za gonilnike za široko paleto OS -jev, lahko pa uporabite tudi Adafruit -ov serijski kabel USB -TTL - kabel za odpravljanje napak / konzole za Raspberry Pi, ki je ista cena.

Vključno s programskim kablom so stroški za samo en WiFi Shield ~ 16,75 USD. Hitro iskanje najde Arduino WiFi Shield, ki stane najmanj 30 USD do 70 USD. Torej, tudi če so enkratni stroški programskega kabla, je ta ščit cenejši od drugih razpoložljivih ščitov, poleg tega pa je veliko lažje konfigurirati in uporabljati.

2. korak: Gradnja

Zgornja shema (ESP8266_01_WiFi_Shield_R2.pdf) prikazuje razporeditev delov, potrebnih za ta ščit. Poleg modula ESP8266-01 je le šest komponent.

Dioda 1N5819 ščiti vhod ESP8266-01 RX pred 5V izhodi mikroprocesorja. Upor 330 ohmov (R6) zagotavlja zaščito pred kratkim stikom na izhodu ESP8266-01 TX, če je D1 mikroprocesorja pomotoma izhod. Potrebna je nekakšna dobava 3V3. Zatič 3V3 Arduino UNO ni dovolj močan za napajanje modula ESP2866. Tu se uporablja tri priključni regulator 5V do 3.3V LD1117V33. Kondenzator 10uF potrebuje stabilizacijo regulatorja LD1117V33, zato je nameščen čim bližje izhodu regulatorja.

Tu sta zgornji in spodnji pogled dokončane plošče.

Zgornji del plošče izgleda čist. Na dnu deske je gnezdo podgan.

Ko končate, natančno preverite ožičenje, še posebej ožičenje do nožic ESP8266-01 in tri-terminalnega regulatorja LD1117V33. Ko obrnete in povežete od spodaj, je enostavno povezati z napačnim zatičem. Regulator je nameščen na glavo, tako da je kovinski jeziček, ki je električno povezan z izhodnim zatičem, stran od zatičev plošče.

3. korak: Programiranje ščita WiFi

WiFi Shield je treba programirati enkrat, samo enkrat in nikoli več, s konfiguracijo spletne strani in kodo mostu Serial to WiFi.

Za programiranje ščita sledite korakom, navedenim na https://github.com/esp8266/arduino v razdelku Nameščanje z upravitelji plošč. Ko odprete upravitelja plošč v meniju Orodja → Kartica, izberite Vrsta Prispevek in namestite platformo esp8266. Ta projekt je bil sestavljen z uporabo različice ESP8266 1.6.4-673-g8cd3697. Novejše različice so lahko boljše, vendar imajo lahko svoje napake, saj se platforma hitro razvija.

Zaprite in znova odprite Arduino IDE in zdaj lahko izberete »Splošni modul ESP8266« v meniju Orodja → Meni plošča.

Prav tako morate namestiti najnovejšo različico pfodESP2866BufferedClient.zip Ta knjižnica deluje z vtičnikom IDE ESP8266.com V2.2. Če ste že namestili knjižnico pfodESP2866WiFi, popolnoma izbrišite imenik te knjižnice.

1. Prenesite to datoteko pfodESP2866BufferedClient.zip v računalnik, jo premaknite na namizje ali v drugo mapo, ki jo lahko preprosto najdete
2. Nato uporabite možnost menija Arduino 1.6.5 IDE Sketch → Uvozi knjižnico → Dodaj knjižnico, da jo namestite. (Če vam Arduino ne dovoli namestiti, ker knjižnica že obstaja, poiščite in izbrišite starejšo mapo pfodESP8266BufferedClient in nato to uvozite)
3. Ustavite in znova zaženite Arduino IDE in pod File-> Primeri bi morali videti pfodESP8266BufferedClient.

Nastavitev gesla za konfiguracijsko dostopno točko

Ko namestite knjižnico pfodESP8266BufferedClient, odprite Arduino IDE in kopirajte to skico ESP8266_WifiShield.ino v IDE. Preden programirate ščit, morate nastaviti lastno geslo za konfiguracijsko dostopno točko.

V konfiguracijskem načinu WiFi Shield nastavi varno dostopno točko, imenovano pfodWifiWebConfig, z geslom v kodi QR, pritrjeni na ščit. Ta varna povezava preprečuje, da bi kdo prisluhnil vaši povezavi, medtem ko nastavljate ssid in geslo svojega resničnega omrežja. Za svoje ščite morate ustvariti svoje geslo. Tu je na voljo javanski program SecretKeyGenerator, ki generira naključne 128 -bitne ključe in zapiše datoteke QR.png. Druga možnost je uporaba QR Droid Private (iz Googla Play) za ustvarjanje kode QR za vaše geslo.

V vsakem primeru morate #define pri vrhu skice posodobiti z lastnim geslom.

// ================ začetek nastavitev pfodWifiWebConfig ==============

// to definicijo posodobite z geslom iz kode QR //https://www.forward.com.au/pfod/secureChallengeResponse/keyGenerator/index.html #define pfodWifiWebConfigPASSWORD "b0Ux9akSiwKkwCtcnjTnpWp"

Po želji lahko nastavite tudi lastno ime dostopne točke.

Programiranje ščita

Če želite programirati ščit, ga odstranite s plošče Arduino, kratko vklopite FLASH_LINK (prikazano tukaj z modro povezavo na sredini plošče) in priključite USB v serijski kabel, kot je prikazano na fotografiji. Preverite fotografijo in ožičenje.

Kabel RX se poveže z D0, kabel TX pa na D1. VCC (+5V) se priključi na 5V pin, GND pa na pin GND na ščitu. Kratko spojite FLASH_LINK, kot je prikazano zgoraj. Zgornja fotografija je za SparkFun USB -serijski kabel. Če uporabljate kabel Adafruit, na njem ni označenih priključkov, je pa barvno označen, rdeča je napajanje, črna je ozemljena, zelena je TX in bela je RX.

Previdno preverite povezave VCC in GND, saj je enostavno izklopiti napajalnik USB, če ste izključeni za en pin

Nato priključite kabel USB v računalnik, da vklopite ESP8266-01 v načinu programiranja. V meniju Orodja → Vrata izberite njegova vrata COM. Frekvenco procesorja, velikost bliskavice in hitrost nalaganja pustite privzetih nastavitev

Nato izberite Datoteka → Naloži ali uporabite puščico desno, da sestavite in naložite program. Naloženi sta dve datoteki. Če se pri nalaganju prikaže sporočilo o napaki, preverite, ali so kabelske povezave pravilno priključene in poskusite znova. Ko je programiranje končano, odstranite kratko povezavo iz FLASH_LINK.

Prilaganje konfiguracijske kode QR

Vsakič, ko boste morali konfigurirati ščit, boste potrebovali svoje edinstveno geslo za dostopno točko za konfiguracijo, zato ga je priročno pritrditi kot kodo QR na ščit (ali njegovo ohišje). Tukaj je predstavitvena datoteka Open Office, ki je bila uporabljena za tiskanje kode QR in podrobnosti o povezavi za ta projekt. Za dokončanje ščita zamenjajte kodo QR in geslo z vašim edinstvenim.

4. korak: Konfiguriranje ščita WiFi

Vsak WiFi ščit je treba konfigurirati z imenom omrežja in geslom lokalnega omrežja. Prav tako je treba določiti IP in številko vrat za poslušanje povezav. Vsi drugi ščitniki WiFi nimajo IP -ja in vrat, ki so v skici trdo kodirana, bodisi trdo kodirajte ime in geslo omrežja ali uporabite lastniško metodo z lastniškimi aplikacijami za povezavo z lokalnim omrežjem. To je zelo omejujoče, če imate v razvijajočem se okolju več naprav. Ta WiFi Shield uporablja odprtokodno metodo spletne strani za konfiguracijo imena omrežja in gesla ter naslova IP in vrat št.

ESP8266-01 ima zelo omejeno število izhodov, samo GPIO0 in GPIO2. V tej zasnovi po vklopu koda v ESP2866-01 preveri, ali je GPIO2 ozemljen, in če je tako, nastavi ESP8266-01 v konfiguracijski način. Vendar je treba ozemljitev vhoda GPIO2 odložiti, dokler se napajalnik ESP8266-01 ne konča. Če je GPIO2 med vklopom ozemljen, se modul ESP8266-01 ne zažene normalno. To zamudo pri ozemljitvi GPIO2 dosežemo z uporabo GPIO0 kot ozemljitve. Po zagonu ESP8266-01 koda setup () naredi GPIO0 izhod in ga nastavi NIZKO. Ta bo nato ozemljil GPIO2, če je CONFIG_LINK kratko povezan.

Prva različica tega projekta (Rev 1) je za to ozemljitev uporabila dodaten digitalni V/I Arduino, kar je zahtevalo dodatno kodo v skici Arduino. Rev 2+ odpravlja potrebo po dodatni kodi v skici Arduino, razen kratke zamude na vrhu setup (), da bi prezrli izhod za odpravljanje napak ESP8266.

Če želite preizkusiti konfiguracijo WiFi ščita ESP8266-01, ga samo priključite na ploščo Arduino, izklopite CONFIG_LINK (modra kratka povezava na levi strani slike) in priključite napajanje na ploščo Arduino.

V tem konfiguracijskem načinu modul ESP8266 nastavi varno dostopno točko z imenom pfodWifiWebConfig. Ta dostopna točka se prikaže na vašem mobilnem telefonu in v računalniku. Če se želite povezati s to dostopno točko, morate vnesti edinstveno geslo za svoj ščit. Geslo lahko vnesete ročno, vendar je lažje in bolj zanesljivo optično prebrati kodo QR, ki ste jo prej pritrdili na ščit, z aplikacijo za skeniranje QR, na primer QR Droid Private

Nato kopirajte in prilepite geslo na zaslon za nastavitve WiFi vašega mobilnega telefona, da povežete mobilni telefon s konfiguracijsko dostopno točko.

Nato odprite spletni brskalnik in vnesite URL https://10.1.1.1 To bo vrnilo konfiguracijsko spletno stran.

WiFi Shield samodejno zapolni omrežni SSID z lokalnim omrežjem z najboljšo jakostjo signala. Ki bo običajno tisti, ki ga želite. Če ne, samo prepišite ta vnos. Vnesti morate omrežni SSID in geslo ter vrata št. Polje naslova IP ni obvezno. Če pustite polje prazno, bo WiFi Shield uporabil DHCP za prenos svojega naslova IP v vaše lokalno omrežje. Pogosto je lažje določiti določen naslov IP, da se lahko preprosto povežete s tem ščitom.

Razl. 10 vam omogoča tudi, da za ta ščit konfigurirate serijsko hitrost prenosa. Privzeto je 19200, vendar v primerih tukaj uporabljamo 9600, zato spremenite hitrost prenosa na 9600

Če je vaš brskalnik skladen s HTML5, bo spletna stran pred pošiljanjem potrdila vnos.

Ko kliknete gumb Konfiguriraj, bo ščit WiFi obdeloval rezultate in jih shranil v EEPROM, nato pa prikazal stran za odzive, kot je zgornja, ki vam pove, da se za povezavo z omrežjem vklopite.

5. korak: Uporaba ščita WiFi

V celotnem projektu bi na zunanjo stran škatle svojega projekta, priključenega na CONFIG_LINK, namestili trenutni gumb in uporabniku naročili, naj pritisne gumb in nato vklopi napravo, da preide v konfiguracijski način. Koda, ki ste jo naložili v ESP8266-01, prav tako zniža pin GPIO0 v ESP8266, ko je modul v konfiguracijskem načinu, tako da lahko priključite 270ohm upor in LED med 3.3V vodilo in GPIO0 in namestite LED na zunanjo stran škatle, da uporabniku pokaže, da je v konfiguracijskem načinu.

Razl. 10 vam omogoča tudi, da za ta ščit konfigurirate serijsko hitrost prenosa. Privzeto je 19200, vendar v primerih tukaj uporabljamo 9600, zato spremenite hitrost prenosa na 9600 na zgornji spletni strani za konfiguracijo

Kot je navedeno zgoraj, mora vsaka skica, ki jo naložite v svoj Arduino ali drug mikroprocesor, za kratek čas za preskok izhoda za odpravljanje napak iz modula ESP8266. Razen tega za sprejemanje in pošiljanje podatkov prek WiFi s skice preprosto berete in pišete na svoja serijska vrata (povezana z D0, D1) pri 9600 baud. Če želite prezreti izhod za odpravljanje napak ESP8266, dodajte kratko zakasnitev na vrhu metode setup ()

void setup () {

zamuda (1000); // tukaj počakajte sekundo in pustite, da se ESP8266 dokonča pri vklopu // tudi preskoči izhod za odpravljanje napak WiFi Shield pri vklopu // pred zagonom serijske povezave. …. druga nastavitvena koda tukaj

Primer tukaj uporablja Arduino UNO, lahko pa uporabite kateri koli mikroprocesor, na osnovi 5V ali 3.3V, ki ima UART. Če uporabljate 3,3 V mikroprocesor, boste morali napajati 5V na napajanje ščita WiFi. Ta 5V bo priključen tudi na 5V pin ščita, zato morate preveriti, ali je to sprejemljivo za mikro, v katerega priključite ščit.

Kot preizkus tega ščita je bil pfodApp uporabljen za vklop in izklop LED Uno prek WiFi. Najprej je bil pfodDesigner uporabljen za oblikovanje preprostega menija.

OPOMBA: Najnovejša različica programa pfodApp pošilja sporočila keepAlive, tako da ščit wifi ne bo potekel

Nato je bila generirana koda za serijsko povezavo pri 9600 baud in prenesena datoteka v računalnik s prenosom datotek wifi.

Za postavitev skice () ni bilo treba dodati zakasnitve (1000), ker razčlenjevalnik pfod prezre vse znake zunaj {}, vendar je bil vključen, ker je priporočljiv za to ploščo WiFi.

Celotna skica, ESP8266_UnoLedControl.ino je tukaj. Upoštevajte, da ni posebne kode WiFi, skica samo bere in piše na serijski izhod.

Odstranite WiFi Shield, izberite Orodja → Board → Uno v Arduino IDE in programirajte to skico v UNO. OPOMBA: Če želite programirati UNO, morate odstraniti ščit WiFi, ker je USB priključen na zatiče TX/RX UNO.

Ponovno priključite WiFi Shield, samodejno se bo povezal z vašim lokalnim omrežjem in zagnal strežnik na vratih, ki ste jih konfigurirali. V pfodApp -u lahko nastavite povezavo za to napravo. Za podrobnosti glejte pfodAppForAndroidGettingStarted.pdf.

Nato se povežite, da vklopite in izklopite LED Uno iz mobilnega telefona Android prek wifi.

To je konec!

6. korak: Razširitve za WiFi Shield in zaključki

Dodajanje podpore za odjemalce

Kot je predstavljeno tukaj, je mogoče WiFi ščit konfigurirati tako, da deluje kot strežnik, ki posluša na določenem IP -ju in številki vrat. Vendar pa pfodWifiConfig ponuja tudi podporo za shranjevanje in pridobivanje nastavitev odjemalca ter nastavitev strežnika. Torej, če ta polja dodate na konfiguracijsko spletno stran in shranite/naložite vrednosti odjemalca, lahko uporabite tudi ta WiFi Shield za povezavo z oddaljenim strežnikom z uporabniškim imenom in geslom ter nanj naložite podatke.

Dodajanje zunanjega konfiguracijskega gumba in LED

Kot je bilo omenjeno zgoraj, bi v resnični aplikaciji na zunanjo stran škatle svojega projekta, priključenega na CONFIG_LINK, namestili trenutni gumb in uporabniku naročili, naj pritisne gumb in nato vklopi napravo, da pride v konfiguracijski način. Koda, ki ste jo naložili v ESP8266-01, poganja pin GPIO0 NIZKO, ko je modul v konfiguracijskem načinu, tako da lahko povežete 270ohmski upor in LED med tirnico 3.3V in GPIO0 ter pritrdite LED na zunanjo stran škatle, da uporabniku označite, da je v konfiguracijskem načinu.

Zaključek

Ta Rev 2 ESP8266-01 WiFi Shield uporablja poceni in lahko dostopen modul ESP8266-01. Uporabite lahko tudi druge module ESP8266.

Ko je enkrat programiran, ga ni treba več programirati za nastavitev ali spremembo omrežnih nastavitev. Vse jih je mogoče nastaviti prek spletne strani v varnem začasnem omrežju WiFi.

Enostaven je za vmesnik z vsakim mikro, ki ima UART in deluje z mikroprocesorji 5V ali 3.3V.

Za povezavo s tem ščitom niso potrebne knjižnice. Deluje kot preprost most Serial to WiFi.