Как прошить esp01

Дружимся с ESP

Последние пару лет практически все прототипирование несложных IoT-устройств я делаю на NodeMCU, хотя зачастую она и великовата по размеру, и дороговата, и избыточна по функционалу. А все потому, что имела неудачный опыт с ESP-01, которая совершенно не поддавалась прошивке. Сейчас пришло время преодолеть этот барьер и освоить другие железки, от которых мне нужно следующее — Wi-Fi и пины для подключения периферии.

В этой статье разберем подключение к платформе Интернета вещей наиболее популярных плат с интерфейсом Wi-Fi. Их можно использовать, чтобы управлять своим устройством дистанционно или чтобы снимать показания с сенсоров через интернет.

Несколько представленных в статье модулей (ESP-01, ESP-07, ESP-12E, ESP-12F) и плат (Goouuu Mini-S1, WeMos D1 mini и NodeMCU V2) базируются на контроллере ESP8266, использование которого позволяет простым и дешевым способом добавить в своё устройство беспроводную связь через Wi-Fi.

Так выглядит модельный ряд модулей на базе чипа ESP8266.

Последняя плата из тех, о которых я расскажу (ESP32 WROOM DevKit v1), построена на контроллере семейства ESP32 — более продвинутой по своим возможностям версии ESP8266.

Все представленные модели можно программировать и загружать прошивки через Arduino IDE точно так же, как при работе с Arduino.

Настройка среды программирования Arduino IDE

По умолчанию среда IDE настроена только на AVR-платы. Для платформ, представленных ниже, необходимо добавить в менеджере плат дополнительную поддержку.

1) Открываем среду программирования Arduino IDE.

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json, https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

4) В пункте меню Tools (Инструменты) -> Board (Плата) выбираем Boards manager (Менеджер плат).

Находим в списке платформы на ESP8266 и нажимаем на кнопку Install (Установить).

6) Надпись INSTALLED сообщает, что дополнения успешно установлены.

7) Аналогичным образом устанавливаем дополнение для ESP32.

8) Теперь нам доступны к программированию платформы с модулем ESP8266 и ESP32.

9) Для подключения плат к платформе Интернета вещей используем библиотеку EspMQTTClient. Чтобы ее установить, в пункте меню Tools (Инструменты) выбираем Manage Libraries (Управлять библиотеками). Находим и устанавливаем библиотеку EspMQTTClient. Может появиться сообщение об установке дополнительных библиотек. Выбираем “Install all”.

Примечание — Также для работы с платами понадобится установить драйверы CH340 (WeMos и Goouuu) и CP2102 (для остальных). Их отсутствие повлияет на то, найдет ли Arduino IDE COM-порт, к которому подключена плата.

Код прошивки

Для прошивки всех используемых ниже модулей используем один и тот же код.

1. Установка Wi-Fi соединения
2. Подключение к объекту на платформе Rightech IoT Cloud по протоколу MQTT
3. Отправка рандомных значений по температуре («base/state/temperature») и влажности («base/state/humidity») каждые 5 секунд (PUB_DELAY)
4. Получение сообщений о переключении света («base/relay/led1»)

#include "Arduino.h" #include "EspMQTTClient.h" /* https://github.com/plapointe6/EspMQTTClient */ /* https://github.com/knolleary/pubsubclient */ #define PUB_DELAY (5 * 1000) /* 5 seconds */ EspMQTTClient client( "", "", "dev.rightech.io", "" ); void setup() < Serial.begin(9600); >void onConnectionEstablished() < client.subscribe("base/relay/led1", [] (const String &payload) < Serial.println(payload); >); > long last = 0; void publishTemperature() < long now = millis(); if (client.isConnected() && (now - last >PUB_DELAY)) < client.publish("base/state/temperature", String(random(20, 30))); client.publish("base/state/humidity", String(random(40, 90))); last = now; >> void loop()

Работоспособность кода будем проверять на платформе Rightech IoT Cloud, именно поэтому в качестве адреса MQTT-брокера указан dev.rightech.io. Идентификаторами клиентов служат идентификаторы объектов, созданных на платформе. Под каждую проверку я завела на платформе отдельный объект, именно поэтому во всех скринах кодов, которые будут далее представлены, отличается только строка .

Прим. — Можно подключаться и к одному и тому же объекту, тогда можно использовать один и тот же код для прошивки всех плат без изменений, однако следите, чтобы в таком случае платы не подключались к одному и тому же объекту одновременно, иначе случится коллизия.

Модули на базе ESP8266

Для работы с модулями на базе ESP8266 есть два варианта:

1. Работа с AT командами (в стандартной прошивке Wi-Fi модуль общается с управляющей платой через «AT-команды» по протоколу UART);
2. Wi-Fi модуль как самостоятельный контроллер (все представленные модули очень умные: внутри чипа прячется целый микроконтроллер, который можно программировать на языке C++ через Arduino IDE).

В статье будем рассматривать второй вариант — прошивка модулей в виде самостоятельного полноценного устройства. Здесь также есть два варианта прошивки с точки зрения железа:

1. Через плату Arduino;
2. Через USB-Serial адаптер.

Рассмотрим второй вариант — использовать адаптер на базе чипа CP2102 (например, такой https://www.chipdip.ru/product/cp2102-usb-uart-board-type-a?frommarket=https%3A%2F%2Fmarket.yandex.ru%2Fsearch%3Frs%3DeJwzSvKS4xKzLI&ymclid=16146772489486451735000001). Обязательно обратите внимание на то, чтобы адаптер позволял выдавать выходное напряжение 3.3 В, не больше!

1. ESP-01

ESP-01 — самый популярный модуль на ESP8266. PCB антенна обеспечивает дальность до 400 м на открытом пространстве.

Внешний вид

Питание

Родное напряжение модуля — 3,3 В. Его пины не толерантны к 5 В. Если вы подадите напряжение выше, чем 3,3 В на пин питания, коммуникации или ввода-вывода, модуль выйдет из строя.

Подключение периферии

2 порта ввода-вывода общего назначения

Распиновка

Подключение к IoT

Аппаратная часть

1) Собираем схему

ESP-01

USB-Serial

Прошивка ESP8266 через Arduino IDE

В данной статье я рассмотрю прошивку плат ESP8266 через среду разработки Arduino IDE. Arduino IDE позволяет загрузить на плату огромное количество готовых примеров, которые были ранее написаны для плат Arduino, поэтому данный навык будет вам очень полезен при создании своих устройств!

Настройка Arduino IDE для работы с ESP

Первым делом необходимо скачать свежую версию Arduino IDE (https://www.arduino.cc/en/Main/Software) и установить ее на ваш компьютер. Перед началом прошивки платы ESP необходимо добавить дополнительные пакеты в среду разработки Arduino IDE.

Открываем Arduino IDE и добавляем в него возможность работы с платами esp8266, для этого:

1) Переходим в раздел Preferences в меню.

2) В поле «Дополнительные ссылки для Менеджера плат» (Additional Board Manager URLs) вставляем строчку http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json и нижимаеи кнопку «OK».

3) Открываем менеджер плат в меню «Инструменты > Плата > Менеджер плат. » (Go to Tools > Board > Boards Manager…)

4) В появившемся окне в поиске вводим esp8266 и устанавливаем соответствующий пакет

5) Закрываем и заново открываем Arduino IDE. Теперь в списке доступных плат появились платы на основе чипа ESP.

Прошивка NodeMCU ESP8266 Development Board

В плате NodeMCU версии 1.0 используется чип CP2102 (USB to UART Bridge VCP). Чтобы наш компьютер мог видеть плату esp необходимо скачать драйвер данного чита с официального сайта https://www.silabs.com/products/development-tools/software/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers. Скачиваем и устанавливаем драйвер под нужную операционку. После установки драйвера перезапускаем Arduino IDE.

Теперь если подключить плату NodeMCU к компьютеру, то в списке портов вы увидите новое устройство. Для MacOS оно будет иметь вид:

Для проверки работы прошивки загрузим стандартный пример с мигающим светодиодом. Для этого в меню выбираем «Примеры > Basic > Blink».

Откроется новое окно Arduino IDE со стандартным примером, нажимаем на него. Теперь нам необходимо выбрать соответствующую плату и нужный порт. Выбираем NodeMCU 1.0 и порт, на который подключен модуль ESP. Все параметры должны быть такими же как на скриншоте.

Нажимаем кнопку «Загрузить» в верхней части окна:

Код начнет компилироваться:

После компиляции начнется загрузка кода на плату ESP, в нижней части экрана побегут оранжевые пиксели и будут появляться проценты загрузки. В результате загрузка дойдет до 100% и чуть выше вы увидите надпись «Загрузка завершена». Поздравляем, вы только что прошили модуль NodeMCU! Посмотрите на плату — на ней должен начать мигать светодиод!

Прошивка ESP-01

В отличии от NodeMCU в модуле ESP-01 нет встроенного программатора и его нельзя напрямую подключить к USB. Поэтому для прошивки я буду использовать внешний программатор.

Для данного модуля подойдут практические любиые USB-to-UART программаторы, но я заказал специальный программатор с разъемом под ESP-01.

В данном программаторе точно также как и в NodeMCU используется чип CP2102, поэтому нам не надо ставить дополнительный драйвер. Также этот программатор имеет дополнительные пины, через которые можно прошивать модули Sonoff. Теперь просто втыкаем плату в программатор, а программатор в USB.

В меню «Порт» появится знакомый нам cu.SLAB_USBtoUART (Для Windows это будет COM*), выбираем его. В поле «Плата:» выбираем «Generic ESP8266 Module». Все параметры должны быть на скриншоте.

Обратите внимание, что каждый раз перед прошивкой этот программатор необходимо вытыкать и втыкать в USB заново. Также иногда внешние программаторы могут быть не видны в Arduino IDE. В этому случае приходится перезгаружать среду разработки. Поэтому для первых экспериментов с модулем ESP я рекомендую использовать модуль NodeMCU.

Как вы видите подготовить Arduino IDE к работе и прошить первый скетч на ESP не так уж и трудно. В следующей статье я расскажу вам как написать скетч, который будет работать с MQTT сервером, а также как потом подключить девайс к системе OpenHAB2.

Нужна помощь Прошивка ESP8266 ESP-01

Подключил по схеме ESP к ардуино, при подачи питания на ESP в мониторе порта Arduino IDE получаю ответ от ESP. Хочу прошить самый стандартный Blink. После того, Arduino IDE пишет, что все получилось, проходит секунда и выдает ответ:

Скетч использует 247051 байт (49%) памяти устройства. Всего доступно 499696 байт.
Глобальные переменные используют 32864 байт (40%) динамической памяти, оставляя 49056 байт для локальных переменных. Максимум: 81920 байт.
warning: espcomm_sync failed
error: espcomm_open failed
error: espcomm_upload_mem failed
error: espcomm_upload_mem failed

GPO0 я прижал к земле, значит, оно должно перейти в режим прошивки. Наверное, оно и переходит, т.к. синий светодиод на ESP светит немного дольше, чем без зажатой. И ответ приходит на монитор порта другой. Ниже выложу схему подключения. Только, на схеме питание от Ардуино, у меня — от 9v с преобразователем.

Обновление прошивки ESP8266

Для работы с RemoteXY модуль ESP8266 должен иметь версию прошивки с поддержкой AT команд не ниже v0.40. Для проверки версии модуля, а так же для изменения прошивки в случае необходимости, подключите модуль к компьютеру через последовательный порт. Модуль можно подключить через плату Arduino или через USB-UART адаптер.

Подключение через плату Arduino

При использовании Arduino основной чип ATmega переводится в режим сброса, активным остается только встроенный USB-UART преобразователь. Для этого контакт RESET соединяется с землей. Контакты RX и TX подключаются к ESP8266 напрямую, а не крест накрест, как если бы они подключались для работы с контроллером.

Подключение через USB-UART адаптер

Преобразователь должен иметь выход источника 3.3V для питания ESP8266. Так же этот источник должен обеспечить необходимый ток не менее 200мА.

Контакт CPIO0 определяет режим работы модуля. При не подключенном контакте модуль работает в штатном режиме и выполняет AT команды. При замыкании контакта на землю, модуль переводится в режим обновления встроенной прошивки. Перевод модуля в режим прошивки требует, что бы контакт CPIO0 был подключен к «земле» в момент подачи питания на модуль. Если замыкать контакт при работающем модуле, перевод модуля в режим обновления прошивки не произойдет.

Проверка текущей версии

Для отправки AT команд и просмотра ответов необходимо использовать любую программу монитора последовательного порта. Очень хорошо подходит терминальная программа из Arduino IDE. В программе необходимо установить режим отправки команд с завершающим символом перевода строки и возвратом каретки. Скорость работы модуля по умолчанию 115200 бит/сек. Для работы модуля в штатном режиме контакт CPIO0 должен быть отключен.

Проверить текущую версию прошивки можно выполнив AT команду: AT+GMR. Пример ответа модуля:

AT+GMR AT version:0.40.0.0(Aug 8 2015 14:45:58) SDK version:1.3.0 Ai-Thinker Technology Co.,Ltd. Build:1.3.0.2 Sep 11 2015 11:48:04 OK

Так же стоит узнать размер флеш памяти вашего модуля, от этого зависят настройки адресов загрузки данных при обновлении прошивки. В данной инструкции описана прошивка модуля с размером флеш памяти 8Mbit(512KB+512KB) или 16Mbit(1024KB+1024KB), как наиболее распространенных. Размер флеш памяти можно узнать, выполнив AT команду сброса модуля: AT+RST.

AT+RST OK ets Jan 8 2013,rst cause:2, boot mode:(3,1) load 0x40100000, len 1396, room 16 tail 4 chksum 0x89 load 0x3ffe8000, len 776, room 4 tail 4 chksum 0xe8 load 0x3ffe8308, len 540, room 4 tail 8 chksum 0xc0 csum 0xc0 2nd boot version : 1.4(b1) SPI Speed : 40MHz SPI Mode : DIO SPI Flash Size & Map: 8Mbit(512KB+512KB) jump to run user1 @ 1000 #т#n’t use rtc mem data slЏ‚rlМя Ai-Thinker Technology Co.,Ltd. ready

Программа для прошивки

Для обновлении прошивки необходимо скачать программу для прошивки и саму прошивку. Программа для прошивки ESP8266 будем использовать Flash Download Tools с официального сайта Espressif Systems. Ссылка на страницу загрузки на официальном сайте: http://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/resources. Необходимо перейти в раздел «Tools».

Прошивка

Прошивку так же можно скачать с официального сайта. Ссылка на страницу загрузки на официальном сайте: http://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/resources. Необходимо перейти в раздел «SDKs & Demos» и загрузить прошивку ESP8266 NONOS SDK версии не менее v1.3.0. Именно с этой версии прошивки реализована поддержка AT команд v0.40 и более.

Все скаченные файлы необходимо распаковать и поместить в каталог, где полный путь к файлам состоит только из латинских символов, то есть без символов локализации языка.

Настройка

Запускаем программу прошивки Flash Download Tools v2.4 (одноименный .exe файл). В открывшемся окне необходимо правильно указать загружаемые файлы и настройку соединения.

Загружаемые файлы располагаются в каталоге bin архива с прошивкой. Для каждого файла необходимо указать правильный адрес загрузки. Используйте следующую таблицу для выбора файлов и назначения адресов:

Файл в каталоге bin	Флеш 8Mbit (512KB+512KB)	Флеш 16Mbit (1024KB+1024KB)
esp_init_data_default.bin	0xFC000	0x1FC000
blank.bin	0xFE000	0x1FE000
boot_v1.4(b1).bin или старшей версии	0x00000	0x00000
user1.1024.new.2.bin (в подкаталоге at)	0x01000	0x01000
user2.1024.new.2.bin (в подкаталоге at)	0x81000	0x81000

Установите следующие параметры настройки:

• SPIAutoSet — установлен;
• CrystalFreq — 26M;
• FLASH SIZE – 8Mbit или 16Mbit в зависимости от размера флеш-памяти;
• COM PORT – выберите порт, к которому подключена ESP;
• BAUDRATE – 115200

Для старта прошивки необходимо нажать кнопку «START».

Последовательность шагов для прошивки ESP8266

1. Подключите модуль к компьютеру согласно схеме подключения в этой статье.

2. Запустите монитор последовательного порта. Выполните AT команды AT+RST и AT+GMR для определения текущей версии прошивки и размера памяти модуля. Этот шаг так же позволяет проверить правильность подключения модуля.

3. Запустите программу прошивки Flash Download Tools, правильно настройте загружаемые файлы, установите настройки.

4. Отключите питание модуля ESP8266.

5. Соедините контакт CPIO0 на землю.

6. Подайте питание на модуль ESP8266.

7. Нажмите в программе прошивки кнопку START

8. Дождитесь окончания прошивки модуля. По окончании прошивки появится надпись FINISH зеленого цвета.

9. Отсоедините питание модуля ESP8266. Отсоедините землю с контакта CPIO0.

10. Включите модуль, запустите монитор последовательного порта. Убедитесь в работоспособности модуля и новой версии прошивки выполнив AT команду AT+GMR.