Прошивка esp8266 через Arduino IDE

E SP8266 – это популярный китайский микроконтроллер от компании Espressif, основным достоинством которого является встроенный интерфейс WiFi и совместимость с ардуино. Совместимость означает возможность писать программы и загружать их через  Arduino IDE,ведь большинство скетчей могут с минимальными доработками использоваться в ESP8266. В этой статье мы узнаем, что из себя представляет стандартная прошивка ESP 8266, как можно программировать эти модули в привычной для многих ардуинщиков Arduino IDE. Мы узнаем, как подготовить среду программирования, как с ее помощью написать скетч и как затем подключить и прошить WiFi-модуль.

Содержание [скрыть ]

• 1 Начальная прошивка ESP8266 с WiFi
• 2 Как прошить ESP8266
• 3 Прошивка ESP 8266 в Arduino IDE

• 3.1 Подготовка Arduino IDE
• 3.2 Подключение ESP8266
• 3.3 Последовательность действий при загрузке скетча

Начальная прошивка ESP8266 с WiFi

Сегодня на базе чипа ESP8266 выпускается большое количество модулей, о них мы писали в отдельной статье, посвященной этому микроконтроллеру. Заводские ESP8266 идут со стандартной прошивкой от компании Espressif. Этот софт позволяет работать с модулем вай-фай как с обычным модемом, то есть посредством AT команд, которые подаются на последовательный порт.  Таким образом, вы можете использовать модули «из коробки» как внешнее WiFi устройство (в зависимости от режима работы это может быть и точка доступа, и ретранслятор).

Но огромным преимуществом ESP8266 является возможность использовать его как микроконтроллер, подключая вешние устройства и программируя логику систему через прошивку. Вот об этом мы и поговорим.

Как прошить ESP8266

Стандартная микропрограмма внутри ESP8266 не только ограничивает наши возможности, но и обладает определенными недостатками (к примеру, медленный интерфейс обмена данными с контроллером), что может быть критично для некоторых проектов. Если мы захотим использовать ESP8266 как полноценный контроллер, нам надо будет записать туда свою программу или интерпретатор, который будет выполнять поступающие из вне команды. Можно выделить несколько основных способов перепрошивки ESP8266:

• Использование “родного” SDK. Компания Espressif выпустила набор программных средств для разработки собственных прошивок. SDK предоставляет широкий спектр возможностей, тем не менее, пользоваться им довольно-таки трудно в виду не совсем очевидного и приятного интерфейса.
• Загрузка готовых решений. На просторах Всемирной паутины есть множество уже готовых со встроенным интерпретатором. Среди множества решений наверняка найдутся и тем, которые подойдут вашему проекту. Тем не менее, у готовых прошивок есть недостатки. Они могут быть ненадежными, решать не совсем те задачи и быть избыточно большими. Из-за встроенного интерпретатора софт сильно загружает ОЗУ, что приводит к медленной работе.
• Настройка работы через WEB-интерфейс. Существует ряд прошивок, которые позволяют изменить конфигурации ESP8266 через интернет-интерфейс. В качестве примера можно привести коммерческий софт HOME-SMART. Недостатком подобных прошивок является довольно-таки узкий спектр возможностей.
• Использование Arduino IDE. Пожалуй, один из лучших способов написания прошивки для ESP, который используется чаще всего. Это связано с тем, что у рассматриваемой IDE есть целый ряд достоинств, речь о которых пойдет в следующем разделе.

Прошивка ESP 8266 в Arduino IDE

Почему для прошивки ESP 8266 многие предпочитают использовать Arduino IDE? Есть целый ряд причин, которые оправдывают использование именно данной среды разработки. Во-первых, она очень проста. Скетчи в Arduino IDE пишутся на языке, который в плане синтаксиса напоминает С/С++. Большинство функций, которые используются для программирования платы Ардуино, можно применять для написания прошивки к ESP8826 (к примеру, pinMode(), digitalRead() и пр.). Поэтому если вы писали скетчи для платы Arduino, то проблем с написание прошивки возникнуть не должно.

Во-вторых, Arduino IDE поддерживает множество различных библиотек, которые значительно облегчают процесс программирования. Некоторые из них можно использовать для того, чтобы писать прошивку для ESP8266. К примеру, при создании софта наверняка пригодятся такие модули, как:

• WiFi ESP8266. Объемная библиотека для работы с беспроводной сетью. Позволяет получать IP и MAC адрес в различных режимах (клиент, точка доступа), выводить диагностическую информацию, создавать открытую точку доступа и пр.
• Программный модуль, с помощью которого можно выполнять различные операции через заданное количество времени.
• Библиотека используется для работы с ПЗУ.
• Программный модуль, которые обеспечивает поддержку нескольких, специфических для ESP 8266 функций. К примеру, библиотека позволяет активировать режим глубокого сна и управлять сторожевым таймером. Кроме этого, в состав программного модуля входят функции для перезагрузки девайса, определения размера свободной памяти и т.д.

И это лишь верхушка айсберга. У Arduino IDE есть еще несколько менее значимых преимуществ.

Чтобы использовать среду разработки Ардуино с ESP8266, для начала необходимо произвести предварительную настройку. Именно о ней мы сейчас и поговорим.

Подготовка Arduino IDE

Для начала необходимо установить на свой ПК крайнюю версию среды Arduino IDE. Сделать это можно на официальном интернет-сайте. На момент написания статьи крайняя версия IDE – это 1.8.5. После загрузки и инсталляции среды разработки, необходимо запустить ее и перейди в раздел Файл > Настройки. Там есть поле для дополнительных ссылок менеджера плат. В него необходимо вписать http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json и клацнуть на кнопочку ОК.

Затем нужно перейти в Инструменты > Плата. Там будем представлен список доступных плат. Но на интересует пункт Менеджер плат. Это приведет к запуску нового диалога. В нем необходимо найти пункт под названием esp8266 by ESP8266 Community и кликнуть по нему. Вышеописанные манипуляции приведут к появлению кнопочки Установка. Нужно выбрать подходящую версию (лучше всего крайнюю). Далее надо нажать на кнопку, отвечающую за установку. После этого среда разработки начнет скачивать необходимые файлы. Это не займет много времени, так как нужный пакет весит всего 150 МБ.

Возвращаемся к списку плат. После инсталляции программного модуля там появилось несколько новых пунктов, которые соответствуют рассматриваемому микроконтроллеру. Надо выбрать вариант Generic ESP8266 Module. Затем следует определить входящий пункт, через уже знакомый раздел Инструменты. Там же следует задать параметры модуля (частота, объем flash-паммяти). На этом настройка программной среды завершена.

Подключение ESP8266

Для подключения ESP8266 не потребуется много коннекторов, так как рассматриваемый аппаратный модуль использует всего несколько пинов. Выходы TX/RX и землю нужно подключить к конвертору TTL-USB (его, в свою очередь, надо подключить к USB). Далее следует подсоединить питание в 3.3В к пину VCC.

Важно! Не стоит использовать питание от USB-TTL конвертера, так как это может привести к нестабильной работе аппаратного модуля. Лучше используйте внешний источник питания.

Чтобы иметь возможность загружать на микроконтроллер прошивку, необходимо подсоединить GPIO0 к земле. При таком подключении аппаратный модуль загружает прошивку во flash-память. Запуск программы происходит сразу же, без отсоединения от GPIO.

Важно! Перед загрузкой прошивки для ESP8266 необходимо перезагрузить модуль. Сделать это можно, передёрнув питание или же подав землю на RESET.

Последовательность действий при загрузке скетча

Процесс загрузки скетча элементарен. В самой программе необходимо заполнить SSID, а также указать пароль вай-фай. После этого следует клацнуть на кнопочку компиляции и загрузить скетч на устройство.

Важно! Если аппаратный модуль был подключен без автопрошивки, то надо отсоединить пин GPIO0 от земли и передернуть питание.

Далее следует перейти в Инструменты > Монитор последовательного порта. Надо выбрать скорость 115200. После этого стоит обратить внимание на терминал. Если модуль подключен к сети, то в таком случае на мониторе должны появится соответствующие надписи. Внизу будет расположен IP адрес аппаратного модуля.