ESP8266

ESP8266芯片，虽然它的定位是个Wi-Fi网络解决方案，但它更像一个物联网解决方案。它不仅体积小——大概11*10毫米左右，而且造价便宜，一个ESP8266

ESP8266芯片，虽然它的定位是个Wi-Fi网络解决方案，但它更像一个物联网解决方案。它不仅体积小——大概11*10毫米左右，而且造价便宜，一个ESP8266的集成WIFI板功耗低,开发容易。

奥金瑞为了满足市场的需要,特用esp8266开发了物联网应用模块,适用于各种物联网环境,也是目前出货量最好的模组厂之一;

的集成WIFI板功耗低,开发容易。

奥金瑞为了满足市场的需要,特用esp8266开发了物联网应用模块,适用于各种物联网环境,也是目前出货量最好的模组厂之一;

 

摘要

ESP8266是一款廉价的wifi模块。提供sdk可以自己编写片内程序，不需要外置arduino之类的控制器。也提供AT命令，功如arduino之类的控制器调用，还可以刷nodemcu固件，直接使用lua进行编程，降低开发门槛。

对其简单的了解：体积小巧，且多种封装，没有一个硬币大。

价格便宜，十几块钱在wifi模块里面算是最便宜的了。

提供AT指令，这样就可以使用arduino进行控制，实现互联网数据交互。提供SDK包、烧固件工具，串口烧写固件。这样把arduino作为主控的功能都省了，直接把逻辑写进代码，烧到固件里，就能按我们的业务执行了。

有GPIO口，有SPI功能，有I2C功能，有UART功能，有ADC功能（0-1V输入），有了这些功能，很多感应器的应用都没问题了。有一个固件包，叫nodemcu，简单的看了一下，就是打包了lua到固件里，这样允许我们使用lua这种比较容易入门的语言来开发，几行代码就能实现读取数据然后上传到互联网。

ESP8266的核心是一块Diamond Standard 106 Micro控制器，一个低功耗的32位RISC控制器。它拥有GPIO、I2C、ADC、SPI、PWM等模块，你可以用它做一些微控制器能做的事。它还可以支持AP（Access Point）、STA（Station）、AP+STA共存模式，并且使用高效的AT指令。

如同官方所示，它还具有下面的一些特性：

模块特点：

· 超低功耗的WIFI模块（深度睡眠模式,直接关闭模式,可直接电池供电,卓越省电）

· 完美支持802.11 b/g/n协议

· 支持 市面上几乎所有WIFI加密方式

· 无需任何用户驱动，对用户单片机只需要当成普通串口使用

· 支持AP(热点)/STA(WIFI节点)共存

· 支持 TCP Server/TCP Client/UDP Server/UDP Client工作方式

· 支持DHCP DNS HTTP高级应用层协议

· 支持串口AT指令配置

·  局域网内支持搜索协议查找模块

· 支持SmartLink智能联网功能，用手机APP控制模块一键连接普通无线路由器

 

• SDIO 2.0、SPI、UART 接口
• 32-pin QFN 封装
• 集成 RF 开关、 balun、LNA、 24 dBm PA 、DCXO 和 电源管理单元（PMU）
• 集成 RISC 处理器、片上存储器和外部存储器接口
• 集成 MAC/基带处理器
• 高品质的服务管理
• 高保真音频应用所需的 I2S 接口
• 所有内部供电均包含片上低压差线性稳压器
• 专有的无杂散时钟生成架构
• 集成 WEP、 TKIP、AES 和 WAPI 引擎
• 工作温度范围：-40C ~ 125C

ESP8266芯片就是这样一个高性价比的WiFi芯片，如果你关注于物联网解决方案，可以来了解一下这个芯片。不仅连网简单，而且快速上手。你可以用Arduino来编程，也可以用Lua语言来写相关代码。

ESP8266WIFI模组应用:

物联网 智能家居 智能家电 WiFi 监控、TCP/IP和 Wi-Fi协处理器；

WiFi 遥控飞机、车等玩具领域；

WiFi 网络收音机、摄像头、数码相框；

医疗仪器、数据采集、手持设备；

WiFi脂肪称、智能卡终端；家居智能化；

仪器仪表、设备参数监测、无线POS 机；

现代农业、军事领域等其他无线相关二次开发应用的消费类电子

 

ESP8266智能WiFi模块支持客户自定义服务器，提供
SDK 给客户二次开发，支持用户配置：AT+指令集，WebSite操作，Android/iOS终端。

 

支持UART应用硬件连接，支持传感器应用硬件连接，支持智能灯应用硬件连接，支持WIFI智能开关应用硬件连接。

 

ESP8266 支持 softAP 模式，station 模式，softAP +
station 共存模式三种。利用 ESP8266 可以实现十分灵活的组网方式和网络拓扑。

 

 

 

1. 产品概述

 

1.1. 概述

 

乐鑫智能互联平台——ESP8266 拥有高性能无线 SOC，给移动平台设计师带来福音，它以最低成本提供最大实用性，为
WiFi
功能嵌入其他系统提供无限可能。

 

ESP8266 是一个完整且自成体系的
WiFi
网络解决方案，能够独立运行， 也可以作为 slave 搭载于其他 Host 运行。

 

ESP8266 在搭载应用并作为设备中唯一的应用处理器时，能够直接从外接闪存中启动。内置的高速缓冲存储器有利于提高系统性能，并减少内存需求。

 

另外一种情况是，无线上网接入承担
WiFi
适配器的任务时，可以将其添加到任何基于微控制器的设计中，连接简单易行，只需通过 SPI/SDIO 接口或中央处理器 AHB 桥接口即可。

 

ESP8266 强大的片上处理和存储能力，使其可通过 GPIO 口集成传感器及其他应用的特定设备，实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。

 

ESP8266 高度片内集成，包括天线开关balun、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。

 

装有ESP8266的系统表现出来的领先特征有：节能VoIP在睡眠/唤醒模式之间的快速切换、配合低功率操作的自适应无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝牙/DDR/LVDS/LCD干扰。

 

1.1.1. 特点

 

Ø 802.11 b/g/n

 

Ø WIFI @2.4 GHz，支持 WPA/WPA2 安全模式

 

Ø 超小尺寸模组 11.5mm*11.5mm

 

Ø 内置 10 bit 高精度 ADC

 

Ø 内置 TCP/IP 协议栈

 

Ø 内置 TR 开关、balun、LNA、功率放大器和匹配网络

 

Ø 内置 PLL、稳压器和电源管理组件

 

Ø 802.11b 模式下+ 19.5dBm 的输出功率

 

Ø 支持天线分集

 

Ø 断电泄露电流小于10uA

 

Ø 内置低功率 32 位 CPU：可以兼作应用处理器

 

Ø SDIO 2.0、 SPI、UART

 

Ø STBC、1x1 MIMO、2x1 MIMO

 

Ø A-MPDU 、A-MSDU 的聚合和 0.4 s的保护间隔

 

Ø 2ms之内唤醒、连接并传递数据包

 

Ø 待机状态消耗功率小于1.0mW (DTIM3)

 

Ø 工作温度范围 -40 ~ 125℃

 

 

 

1.1.2. 模块参数

 

无线参数

 

标准认证：CCC/FCC/CE

 

无线标准：802.11 b/g/n

 

频率范围：2.4G-2.5G(2400M-2483.5M)

 

发射功率：

 

802.11 b: 20 dBm

 

802.11 g: 17 dBm

 

802.11 n: 14 dBm

 

接收灵敏度：

 

802.11 b: (11Mbps) -91db

 

802.11 g: (54Mbps) -75db

 

802.11 n: (MCS7) -72db

 

天线选项：PCB板载天线、外置天线、IPEX接口天线、陶瓷贴片天线

 

硬件参数

 

数据接口：UART，PWM、GPIO

 

工作电压：3.3V

 

工作电流：平均电流 80mA

 

工作温度：-40°~125°

 

存储温度：常温

 

尺寸：5x5mm

 

外部接口：N/A

 

软件参数

 

无线网络模式：station/softAP/SoftAP+station

 

安全机制：WPA/WPA2

 

加密类型：WEP/TKIP/AES

 

升级固件：本地串口烧录，云端升级

 

定制开发：支持客户自定义服务器，提供 SDK 给客户二次开发

 

网络协议：IPv4，TCP/UDP/HTTP/FTP

 

用户配置：AT+指令集，WebSite操作，Android/iOS终端

 

1.1.3. 主要应用领域

 

Ø 智能电源插头

 

Ø 家庭自动化

 

Ø 网状网络

 

Ø 工业无线控制

 

Ø 婴儿监控器

 

Ø 网络摄像机

 

Ø 传感器网络

 

Ø 可穿戴电子产品

 

Ø 无线位置感知设备

 

Ø 安全ID标签

 

Ø 无线定位系统信号

 

 

1.2. 硬件介绍

 

1.2.1. 管脚定义

 

Table 1  ESP8266管脚功能定义

Pin	Name		Function
1	VDDA		模拟电源3.0~3.3V
2	LNA		射频天线接口，芯片输出阻抗为50Ω，无需对芯片进行匹配，但建议保留π型匹配网络对天线进行匹配
3	VDD3P3		功放电源3.0~3.3V
4	VDD3P3		功放电源3.0~3.3V
5	VDD_RTC		NC(1.1V)
6	TOUT		adc 管脚
7	CHIP_EN		芯片使能端。高电平：有效，芯片正常工作；
低电平：芯片关闭，电流很小。
8		XPD_DCDC		Deep-Sleep Wakeup；GPIO16
9		MTMS		GPIO14; HSPICLK
10		MTDI		GPIO12;HSPIQ
11		VDDPST		数字和IO电源(1.8V~3.3V)
12		MTCK		GPIO13;HSPID
13		MTDO		GPIO15;HSPICS
14		GPIO2		可用作烧写Flash 时UART   Tx；GPIO2
15		GPIO0		GPIO0;SPICS2
16		GPIO4		GPIO4
17		VDDPST		数字和IO电源(1.8V~3.3V)
18		SDIO_DATA_2		连接到SD_D2   (串联200Ω);SPIHD; HSPIHD
19		SDIO_DATA_3		连接到SD_D3   (串联200Ω); SPIWP; HSPIWP
20		SDIO_CMD		连接到SD_CMD(串联200Ω);   SPICS0
21		SDIO_CLK		连接到SD_CLK   (串联200Ω); SPICLK
22		SDIO_DATA_0		连接到SD_D0   (串联200Ω); SPIQ
23		SDIO_DATA_1		连接到SD_D1   (串联200Ω); SPID
24		GPIO5		GPIO5
25		U0RXD		可用作烧写Flash 时UART   Rx；GPIO3
26		U0TXD		GPIO1;SPICS1
27		XTAL_OUT		连接晶振输出端，可用于提供BT的时钟输入
28		XTAL_IN		连接晶振输入端
29		VDDD		模拟电源3.0~3.3V
30		VDDA		模拟电源3.0~3.3V
31		RES12K		串联12kΩ电阻到地
32		EXT_RSTB		外部reset信号(低电平有效)

 

注：GPIO2、GPIO0、MTDO构成3bit可进行SDIO模式的选择。

 

1.3. 典型应用

 

1.3.1. UART应用硬件连接

 

我司已根据UART应用定义以下pin脚：

 

UART0: (PIN 25) U0RXD+ (PIN 26) U0TXD---通信

 

UART1: (PIN 14) GPIO2( TXD)---打印

 

目前 uart0 可以用来收发用户自己的数据包，uart1 用作打印信息。

 

1.3.2. 传感器应用硬件连接

 

我司已根据传感器应用定义以下pin脚：

 

(PIN 9)
MTMS---I2C_SCL；

 

(PIN 14) GPIO2---I2C_SDA；

 

(PIN 12) MTCK---复位按键 (按住复位按键重新上电，可完成复位)；

 

(PIN 15) GPIO0---wifi 工作状态指示灯；

 

(PIN 10) MTDI--- 与服务器通信的指示灯；

 

(PIN 25) U0RXD---Button，暂未定义功能；

 

(PIN 13)
MTDO---LED，暂未定义功能。

 

1.3.3. 智能灯应用硬件连接

 

我司已根据智能灯应用定义以下pin脚：

 

(PIN 9) MTMS---红外接收；

 

三路 PWM 输出：

 

(PIN 10) MTDI---红色灯控制；

 

(PIN 13) MTDO---绿色灯控制；

 

(PIN 12) MTCK---蓝色灯控制；

 

已应用方案： 智能灯应用

 

1.3.4. WIFI智能开关应用硬件连接

 

我司已根据WIFI智能开关应用定义以下pin脚：

 

(PIN 13) MTDO---控制继电器，可高低电平控制；

 

(PIN 15) GPIO0--- 指示 wifi 工作状态；

 

(PIN 12) MTCK---接复位按键(长按 5s 可完成复位功能);

 

已应用方案： WIFI智能开关应用

 

 

2. 功能介绍

 

2.1. 无线组网

 

ESP8266 支持 softAP 模式，station 模式，softAP + station 共存模式三种。利用
ESP8266
可以实现十分灵活的组网方式和网络拓扑。

 

注，

 

SoftAP：即无线接入点，是一个无线网络的中心节点。通常使用的无线路由器就是一个无线接入点。

 

Station：即无线终端，是一个无线网络的终端端。

 

2.1.1. ESP8266 在 SoftAP 模式

 

ESP8266 作为 softAP，手机、电脑、用户设备、其他 ESP8266 station 接口等均可以作为 station 连入ESP8266，组建成一个局域网。

 

2.1.2. ESP8266 在 station 模式

 

ESP8266 作为 station，通过路由器（AP）连入 internet ，可向云端服务器上传、下载数据。用户可随时使用移动终端（手机、笔记本等），通过云端监控 ESP8266 模块的状况，向 ESP8266 模块发送控制指令。

 

2.1.3. ESP8266 在 SoftAP + station 共存模式

 

ESP8266 支持 softAP+station 共存的模式，用户设备、手机等可以作为station 连入 ESP8266 的 softAP接口，同时，可以控制 ESP8266 的 station 接口通过路由器（AP）连入 internet。

 

2.2. 透传功能

 

透传，即透明传输功能。Host 通过uart 将数据发给 ESP8266，ESP8266 再通过无线网络将数据传出去；ESP8266 通过无线网络接收到的数据，同理通过uart 传到Host。ESP8266 只负责将数据传到目标地址，不对数据进行处理，发送方和接收方的数据内容、长度完全一致，传输过程就好像透明一样。

 

 

透传需要先建立连接：

 

Ø 无线网络参数：

 

² 网络名称（SSID）

 

² 安全模式

 

² 密钥（password）

 

Ø TCP连接参数

 

² 协议类型

 

² 连接类型（client）

 

² 目的IP地址

 

² 目的端口

 

Ø 串口参数

 

² 波特率

 

² 数据位

 

² 检验位

 

² 停止位

 

² 硬件流控

 

2.3. UART成帧机制

 

ESP8266 判断UART传来的数据时间间隔，若时间间隔大于20ms，则认为一帧结束；否则，一直接收数据到上限值2KB，认为一帧结束。ESP8266模块判断UART来的数据一帧结束后，通过WIFI接口将数据转发出去。

 

成帧时间间隔为20ms，一帧上限值为2KB。

 

2.4. 加密

 

ESP8266 支持多种无线网络加密方式，包括：

 

Ø WEP (only
station)

 

Ø WPA-PSK/TKIP

 

Ø WPA-PSK/AES

 

Ø WPA2-PSK/TKIP

 

Ø WPA2-PSK/AES

 

2.5. 省电机制

 

ESP8266 IOT 支持三种省电模式：

 

 
 
 
 


 
 
 
 


 
 
 
 


 
 
 
 


 
 
 
 

模式	Modem-Sleep	Light-Sleep	Deep-Sleep
动作	关闭 WiFi Modem 电路；   CPU 和其他外设正常运行。	关闭 WiFi Modem 电路、晶振和 PLL ；   CPU 和其他外设处于时钟暂停待机状态。	仅 RTC 电路工作，关闭其他电路，芯片处于极低功耗待机状态。
电流	10~20mA	0.5mA	10~20uA
唤醒	可唤醒	可唤醒	无法唤醒，设备依照设定，定时醒来。
应用场景	用于CPU需要一直工作的场景。   如 PWM 或 I2S 应用等。   如果没有数据传输，可根据 802.11标准   （如 U-APSD），关闭WiFi Modem电路来省电。   例如，在DTIM3时，每 sleep 300ms，醒来3ms接收AP 的Beacon包等，整体平均电流约15mA。	用于 CPU 可暂停的应用。   如 WiFi 开关。   如果没有数据传输，可根据 802.11标准（如 U-APSD），关   闭WiFi Modem电路，并暂停CPU来省电。   例如，在 DTIM3时，每 sleep 300ms，醒来3mS接收AP的Beacon包等，则整体平均电流约 0.9mA。	用于不需一直保持WiFi连接，很长时间才发送一次数据包的应用。   如每100 秒测量一次温度的传感器。   例如，每300S 醒来后需 0.3~1s 连上AP发送数据,则整体平均电流可远小于1mA。