ESP8266

ESP8266芯片，雖然它的定位是個Wi-Fi網絡解決方案，但它更像一個物聯網解決方案。它不僅體積小——大概11*10毫米左右，而且造價便宜，一個ESP8266

ESP8266芯片，雖然它的定位是個Wi-Fi網絡解決方案，但它更像一個物聯網解決方案。它不僅體積小——大概11*10毫米左右，而且造價便宜，一個ESP8266的集成WIFI板功耗低,開發容易。

奧金瑞為了滿足市場的需要,特用esp8266開發了物聯網應用模塊,適用於各種物聯網環境,也是目前出貨量最好的模組廠之一;

的集成WIFI板功耗低,開發容易。

奧金瑞為了滿足市場的需要,特用esp8266開發了物聯網應用模塊,適用於各種物聯網環境,也是目前出貨量最好的模組廠之一;

 

摘要

ESP8266是一款廉價的wifi模塊。提供sdk可以自己編寫片內程序，不需要外置arduino之類的控制器。也提供AT命令，功如arduino之類的控制器調用，還可以刷nodemcu固件，直接使用lua進行編程，降低開發門檻。

對其簡單的了解：體積小巧，且多種封裝，沒有一個硬幣大。

價格便宜，十几塊錢在wifi模塊裡面算是最便宜的了。

提供AT指令，這樣就可以使用arduino進行控制，實現互聯網數據交互。提供SDK包、燒固件工具，串口燒寫固件。這樣把arduino作為主控的功能都省了，直接把邏輯寫進代碼，燒到固件里，就能按我們的業務執行了。

有GPIO口，有SPI功能，有I2C功能，有UART功能，有ADC功能（0-1V輸入），有了這些功能，很多感應器的應用都沒問題了。有一個固件包，叫nodemcu，簡單的看了一下，就是打包了lua到固件里，這樣允許我們使用lua這種比較容易入門的語言來開發，几行代碼就能實現讀取數據然後上傳到互聯網。

ESP8266的核心是一塊Diamond Standard 106 Micro控制器，一個低功耗的32位RISC控制器。它擁有GPIO、I2C、ADC、SPI、PWM等模塊，你可以用它做一些微控制器能做的事。它還可以支持AP（Access Point）、STA（Station）、AP+STA共存模式，並且使用高效的AT指令。

如同官方所示，它還具有下面的一些特性：

模塊特點：

· 超低功耗的WIFI模塊（深度睡眠模式,直接關閉模式,可直接電池供電,卓越省電）

· 完美支持802.11 b/g/n協議

· 支持 市面上幾乎所有WIFI加密方式

· 無需任何用戶驅動，對用戶單片機只需要當成普通串口使用

· 支持AP(熱點)/STA(WIFI節點)共存

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

· 支持DHCP DNS HTTP高級應用層協議

· 支持串口AT指令配置

·  局域網內支持搜索協議查找模塊

· 支持SmartLink智能聯網功能，用手機APP控制模塊一鍵連接普通無線路由器

 

• SDIO 2.0、SPI、UART 接口
• 32-pin QFN 封裝
• 集成 RF 開關、 balun、LNA、 24 dBm PA 、DCXO 和 電源管理單元（PMU）
• 集成 RISC 處理器、片上存儲器和外部存儲器接口
• 集成 MAC/基帶處理器
• 高品質的服務管理
• 高保真音頻應用所需的 I2S 接口
• 所有內部供電均包含片上低壓差線性穩壓器
• 專有的無雜散時鐘生成架構
• 集成 WEP、 TKIP、AES 和 WAPI 引擎
• 工作溫度範圍：-40C ~ 125C

ESP8266芯片就是這樣一個高性價比的WiFi芯片，如果你關注于物聯網解決方案，可以來了解一下這個芯片。不僅連網簡單，而且快速上手。你可以用Arduino來編程，也可以用Lua語言來寫相關代碼。

ESP8266WIFI模組應用:

物聯網 智能家居 智能家電 WiFi 監控、TCP/IP和 Wi-Fi協處理器；

WiFi 遙控飛機、車等玩具領域；

WiFi 網絡收音機、攝像頭、數碼相框；

醫療儀器、數據採集、手持設備；

WiFi脂肪稱、智能卡終端；家居智能化；

儀器儀表、設備參數監測、無線POS 機；

現代農業、軍事領域等其他無線相關二次開發應用的消費類電子

 

ESP8266智能WiFi模塊支持客戶自定義服務器，提供
SDK 給客戶二次開發，支持用戶配置：AT+指令集，WebSite操作，Android/iOS終端。

 

支持UART應用硬件連接，支持傳感器應用硬件連接，支持智能燈應用硬件連接，支持WIFI智能開關應用硬件連接。

 

ESP8266 支持 softAP 模式，station 模式，softAP +
station 共存模式三種。利用 ESP8266 可以實現十分靈活的組網方式和網絡拓扑。

 

 

 

1. 產品概述

 

1.1. 概述

 

樂鑫智能互聯平台——ESP8266 擁有高性能無線 SOC，給移動平台設計師帶來福音，它以最低成本提供最大實用性，為
WiFi
功能嵌入其他系統提供無限可能。

 

ESP8266 是一個完整且自成體系的
WiFi
網絡解決方案，能夠獨立運行， 也可以作為 slave 搭載于其他 Host 運行。

 

ESP8266 在搭載應用並作為設備中唯一的應用處理器時，能夠直接從外接閃存中啟動。內置的高速緩衝存儲器有利於提高系統性能，並減少內存需求。

 

另外一種情況是，無線上網接入承擔
WiFi
適配器的任務時，可以將其添加到任何基於微控制器的設計中，連接簡單易行，只需通過 SPI/SDIO 接口或中央處理器 AHB 橋接口即可。

 

ESP8266 強大的片上處理和存儲能力，使其可通過 GPIO 口集成傳感器及其他應用的特定設備，實現了最低前期的開發和運行中最少地占用系統資源。

 

ESP8266 高度片內集成，包括天線開關balun、電源管理轉換器，因此僅需極少的外部電路，且包括前端模塊在內的整個解決方案在設計時將所占PCB空間降到最低。

 

裝有ESP8266的系統表現出來的領先特征有：節能VoIP在睡眠/喚醒模式之間的快速切換、配合低功率操作的自適應無線電偏置、前端信號的處理功能、故障排除和無線電系統共存特性為消除蜂窩/藍牙/DDR/LVDS/LCD干擾。

 

1.1.1. 特點

 

Ø 802.11 b/g/n

 

Ø WIFI @2.4 GHz，支持 WPA/WPA2 安全模式

 

Ø 超小尺寸模組 11.5mm*11.5mm

 

Ø 內置 10 bit 高精度 ADC

 

Ø 內置 TCP/IP 協議棧

 

Ø 內置 TR 開關、balun、LNA、功率放大器和匹配網絡

 

Ø 內置 PLL、穩壓器和電源管理組件

 

Ø 802.11b 模式下+ 19.5dBm 的輸出功率

 

Ø 支持天線分集

 

Ø 斷電洩露電流小於10uA

 

Ø 內置低功率 32 位 CPU：可以兼作應用處理器

 

Ø SDIO 2.0、 SPI、UART

 

Ø STBC、1x1 MIMO、2x1 MIMO

 

Ø A-MPDU 、A-MSDU 的聚合和 0.4 s的保護間隔

 

Ø 2ms之內喚醒、連接並傳遞數據包

 

Ø 待機狀態消耗功率小於1.0mW (DTIM3)

 

Ø 工作溫度範圍 -40 ~ 125℃

 

 

 

1.1.2. 模塊參數

 

無線參數

 

標準認証：CCC/FCC/CE

 

無線標準：802.11 b/g/n

 

頻率範圍：2.4G-2.5G(2400M-2483.5M)

 

發射功率：

 

802.11 b: 20 dBm

 

802.11 g: 17 dBm

 

802.11 n: 14 dBm

 

接收靈敏度：

 

802.11 b: (11Mbps) -91db

 

802.11 g: (54Mbps) -75db

 

802.11 n: (MCS7) -72db

 

天線選項：PCB板載天線、外置天線、IPEX接口天線、陶瓷貼片天線

 

硬件參數

 

數據接口：UART，PWM、GPIO

 

工作電壓：3.3V

 

工作電流：平均電流 80mA

 

工作溫度：-40°~125°

 

存儲溫度：常溫

 

尺寸：5x5mm

 

外部接口：N/A

 

軟件參數

 

無線網絡模式：station/softAP/SoftAP+station

 

安全機制：WPA/WPA2

 

加密類型：WEP/TKIP/AES

 

升級固件：本地串口燒錄，雲端升級

 

定製開發：支持客戶自定義服務器，提供 SDK 給客戶二次開發

 

網絡協議：IPv4，TCP/UDP/HTTP/FTP

 

用戶配置：AT+指令集，WebSite操作，Android/iOS終端

 

1.1.3. 主要應用領域

 

Ø 智能電源插頭

 

Ø 家庭自動化

 

Ø 網狀網絡

 

Ø 工業無線控制

 

Ø 嬰儿監控器

 

Ø 網絡攝像機

 

Ø 傳感器網絡

 

Ø 可穿戴電子產品

 

Ø 無線位置感知設備

 

Ø 安全ID標籤

 

Ø 無線定位系統信號

 

 

1.2. 硬件介紹

 

1.2.1. 管腳定義

 

Table 1  ESP8266管腳功能定義

Pin	Name		Function
1	VDDA		模擬電源3.0~3.3V
2	LNA		射頻天線接口，芯片輸出阻抗為50Ω，無需對芯片進行匹配，但建議保留π型匹配網絡對天線進行匹配
3	VDD3P3		功放電源3.0~3.3V
4	VDD3P3		功放電源3.0~3.3V
5	VDD_RTC		NC(1.1V)
6	TOUT		adc 管腳
7	CHIP_EN		芯片使能端。高電平：有效，芯片正常工作；
低電平：芯片關閉，電流很小。
8		XPD_DCDC		Deep-Sleep Wakeup；GPIO16
9		MTMS		GPIO14; HSPICLK
10		MTDI		GPIO12;HSPIQ
11		VDDPST		數字和IO電源(1.8V~3.3V)
12		MTCK		GPIO13;HSPID
13		MTDO		GPIO15;HSPICS
14		GPIO2		可用作燒寫Flash 時UART   Tx；GPIO2
15		GPIO0		GPIO0;SPICS2
16		GPIO4		GPIO4
17		VDDPST		數字和IO電源(1.8V~3.3V)
18		SDIO_DATA_2		連接到SD_D2   (串聯200Ω);SPIHD; HSPIHD
19		SDIO_DATA_3		連接到SD_D3   (串聯200Ω); SPIWP; HSPIWP
20		SDIO_CMD		連接到SD_CMD(串聯200Ω);   SPICS0
21		SDIO_CLK		連接到SD_CLK   (串聯200Ω); SPICLK
22		SDIO_DATA_0		連接到SD_D0   (串聯200Ω); SPIQ
23		SDIO_DATA_1		連接到SD_D1   (串聯200Ω); SPID
24		GPIO5		GPIO5
25		U0RXD		可用作燒寫Flash 時UART   Rx；GPIO3
26		U0TXD		GPIO1;SPICS1
27		XTAL_OUT		連接晶振輸出端，可用於提供BT的時鐘輸入
28		XTAL_IN		連接晶振輸入端
29		VDDD		模擬電源3.0~3.3V
30		VDDA		模擬電源3.0~3.3V
31		RES12K		串聯12kΩ電阻到地
32		EXT_RSTB		外部reset信號(低電平有效)

 

注：GPIO2、GPIO0、MTDO構成3bit可進行SDIO模式的選擇。

 

1.3. 典型應用

 

1.3.1. UART應用硬件連接

 

我司已根據UART應用定義以下pin腳：

 

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

 

UART1: (PIN 14) GPIO2( TXD)---打印

 

目前 uart0 可以用來收發用戶自己的數據包，uart1 用作打印信息。

 

1.3.2. 傳感器應用硬件連接

 

我司已根據傳感器應用定義以下pin腳：

 

(PIN 9)
MTMS---I2C_SCL；

 

(PIN 14) GPIO2---I2C_SDA；

 

(PIN 12) MTCK---復位按鍵 (按住復位按鍵重新上電，可完成復位)；

 

(PIN 15) GPIO0---wifi 工作狀態指示燈；

 

(PIN 10) MTDI--- 與服務器通信的指示燈；

 

(PIN 25) U0RXD---Button，暫未定義功能；

 

(PIN 13)
MTDO---LED，暫未定義功能。

 

1.3.3. 智能燈應用硬件連接

 

我司已根據智能燈應用定義以下pin腳：

 

(PIN 9) MTMS---紅外接收；

 

三路 PWM 輸出：

 

(PIN 10) MTDI---紅色燈控制；

 

(PIN 13) MTDO---綠色燈控制；

 

(PIN 12) MTCK---藍色燈控制；

 

已應用方案： 智能燈應用

 

1.3.4. WIFI智能開關應用硬件連接

 

我司已根據WIFI智能開關應用定義以下pin腳：

 

(PIN 13) MTDO---控制繼電器，可高低電平控制；

 

(PIN 15) GPIO0--- 指示 wifi 工作狀態；

 

(PIN 12) MTCK---接復位按鍵(長按 5s 可完成復位功能);

 

已應用方案： WIFI智能開關應用

 

 

2. 功能介紹

 

2.1. 無線組網

 

ESP8266 支持 softAP 模式，station 模式，softAP + station 共存模式三種。利用
ESP8266
可以實現十分靈活的組網方式和網絡拓扑。

 

注，

 

SoftAP：即無線接入點，是一個無線網絡的中心節點。通常使用的無線路由器就是一個無線接入點。

 

Station：即無線終端，是一個無線網絡的終端端。

 

2.1.1. ESP8266 在 SoftAP 模式

 

ESP8266 作為 softAP，手機、電腦、用戶設備、其他 ESP8266 station 接口等均可以作為 station 連入ESP8266，組建成一個局域網。

 

2.1.2. ESP8266 在 station 模式

 

ESP8266 作為 station，通過路由器（AP）連入 internet ，可向雲端服務器上傳、下載數據。用戶可隨時使用移動終端（手機、筆記本等），通過雲端監控 ESP8266 模塊的狀況，向 ESP8266 模塊發送控制指令。

 

2.1.3. ESP8266 在 SoftAP + station 共存模式

 

ESP8266 支持 softAP+station 共存的模式，用戶設備、手機等可以作為station 連入 ESP8266 的 softAP接口，同時，可以控制 ESP8266 的 station 接口通過路由器（AP）連入 internet。

 

2.2. 透傳功能

 

透傳，即透明傳輸功能。Host 通過uart 將數據發給 ESP8266，ESP8266 再通過無線網絡將數據傳出去；ESP8266 通過無線網絡接收到的數據，同理通過uart 傳到Host。ESP8266 只負責將數據傳到目標地址，不對數據進行處理，發送方和接收方的數據內容、長度完全一致，傳輸過程就好像透明一樣。

 

 

透傳需要先建立連接：

 

Ø 無線網絡參數：

 

² 網絡名稱（SSID）

 

² 安全模式

 

² 密鑰（password）

 

Ø TCP連接參數

 

² 協議類型

 

² 連接類型（client）

 

² 目的IP地址

 

² 目的端口

 

Ø 串口參數

 

² 波特率

 

² 數據位

 

² 檢驗位

 

² 停止位

 

² 硬件流控

 

2.3. UART成幀機制

 

ESP8266 判斷UART傳來的數據時間間隔，若時間間隔大於20ms，則認為一幀結束；否則，一直接收數據到上限值2KB，認為一幀結束。ESP8266模塊判斷UART來的數據一幀結束后，通過WIFI接口將數據轉發出去。

 

成幀時間間隔為20ms，一幀上限值為2KB。

 

2.4. 加密

 

ESP8266 支持多種無線網絡加密方式，包括：

 

Ø WEP (only
station)

 

Ø WPA-PSK/TKIP

 

Ø WPA-PSK/AES

 

Ø WPA2-PSK/TKIP

 

Ø WPA2-PSK/AES

 

2.5. 省電機制

 

ESP8266 IOT 支持三種省電模式：

 

 
 
 
 


 
 
 
 


 
 
 
 


 
 
 
 


 
 
 
 

模式	Modem-Sleep	Light-Sleep	Deep-Sleep
動作	關閉 WiFi Modem 電路；   CPU 和其他外設正常運行。	關閉 WiFi Modem 電路、晶振和 PLL ；   CPU 和其他外設處於時鐘暫停待機狀態。	僅 RTC 電路工作，關閉其他電路，芯片處於極低功耗待機狀態。
電流	10~20mA	0.5mA	10~20uA
喚醒	可喚醒	可喚醒	無法喚醒，設備依照設定，定時醒來。
應用場景	用於CPU需要一直工作的場景。   如 PWM 或 I2S 應用等。   如果沒有數據傳輸，可根據 802.11標準   （如 U-APSD），關閉WiFi Modem電路來省電。   例如，在DTIM3時，每 sleep 300ms，醒來3ms接收AP 的Beacon包等，整體平均電流約15mA。	用於 CPU 可暫停的應用。   如 WiFi 開關。   如果沒有數據傳輸，可根據 802.11標準（如 U-APSD），關   閉WiFi Modem電路，並暫停CPU來省電。   例如，在 DTIM3時，每 sleep 300ms，醒來3mS接收AP的Beacon包等，則整體平均電流約 0.9mA。	用於不需一直保持WiFi連接，很長時間才發送一次數據包的應用。   如每100 秒測量一次溫度的傳感器。   例如，每300S 醒來后需 0.3~1s 連上AP發送數據,則整體平均電流可遠小於1mA。