در مجموعه آموزش های اجرای شبکه مش در بردهای ESP، قسمت دوم را به راه اندازی اولیه و آماده سازی نرم افزاری اختصاص می دهیم. در قسمت پیشین به شرح کاملی از مفهوم شبکه و الگوهای مختلف اجرای شبکه، پرداختیم. در این آموزش قصد داریم پس از آشنایی با مفاهیم شبکه، نحوه اجرای آن را روی بردهای ESP مشاهده نماییم. بردهای ESP که با سه سری ESP8266، ESP32 و مدل کمتر محبوب ESP8285 در بازار عرضه می شوند، از امکانات بسیار، قدرت پردازشی بالا و قیمت مناسب برخوردار هستند. تراشه های ESP ساخت شرکت Espressif Systems دارای امکان ارتباط بی سیم تحت استاندارد وای فای هستند. تحت این استاندارد این تراشه ها می توانند در حالت نقطه دسترسی(AP)، ایستگاهی(STA) و یا هر دو حالت قرار گیرند. بدین ترتیب گزینه مناسبی برای شبکه مش، در کنار مدل اصلی فعالیت آن ها (مدل Infrastructure) خواهد بود.
در این آموزش قصد به راه اندازی اولیه تراشه جهت اجرای شبکه مش را داریم. به همین منظور در ابتدا به معرفی اجمالی تراشه ESP8266 و برد توسعه آن، NODEMCU می پردازیم. در ادامه پس از آشنایی با این برد، راه اندازی اولیه و نصب کتابخانه مخصوص اجرای شبکه مش را خواهیم دید. در ادامه آموزش نصب کتابخانه MESH با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.
تراشه وای فای ESP8266
همانطور که در بخش مقدمه به آن اشاره شد، تراشه ESP8266 یک تراشه وای فای جهت برقراری ارتباط بی سیم است. این تراشه می تواند در مد کاری نقطه دسترسی و ایستگاهی فعالیت کند. در حالت نقطه دسترسی، این تراشه همانند یک روتر(مودم) به دستگاه ها جهت اتصال آی پی اختصاص می دهد. در حالت ایستگاهی، تراشه همانند یک تلفن همراه یا رایانه، می تواند به مودم و یا تراشه ESP دیگری متصل گردد.
از طرف دیگر، تراشه ESP8266 یک قابلیت کلیدی و کاربردی دارد. این تراشه می تواند در کنار امکان وای فای، به اجرای برنامه های نوشته شده توسط کاربر بپردازد. به عبارت دیگر، شما می توانید برنامه های خود را روی این تراشه، همانند بردهای آردوینو آپلود کنید. این تراشه قدرتمند در کنار اجرای برنامه آپلود شده توسط کاربر، واحد وای فای خود را اجرا خواهد نمود. تراشه وای فای ESP8266 قادر به اجرای برنامه ها با فرکانس ۸۰ و یا ۱۶۰ مگاهرتز است. همچنین این تراشه با حافظه فلش ۴ مگابایتی، خیال برنامه نویس از بابت کمبود حافظه را راحت می کند. به طور کلی مشخصات فنی و ویژگی های کلی تراشه ESP8266 مدل ۱۲E را به صورت زیر می توان خلاصه بندی کرد.
- دارای فرکانس پردازشی ۸۰ و یا ۱۶۰ مگاهرتز
- دارای فرکانس ۲٫۴ گیگاهرتز جهت تبادل بی سیم داده ها
- قابلیت قرارگیری در مدهای AP، STA و یا هر دو
- قابلیت قرارگیری در مد سرور تحت پروتکل TCP
- دارای رابط سریال I2C، UART و SPI
- دارای مدهای کاری توان مصرفی پایین
- دارای ولتاژ کاری ۶٫۲ الی ۶٫۳ ولت
- قابلیت پروگرام و اجرای برنامه های کاربر
جهت برنامه نویسی برد ESP8266 کیت های توسعه نرم افزاری مختلفی وجود دارد. یکی از مهم ترین این SDK ها مربوط به آردوینو است. به کمک هسته آردوینو برای تراشه های ESP، می توان به سادگی و بدون یادگیری زبان جدید، صرفا با همان دستورات آردوینو اقدام به آپلود و اجرای برنامه ها روی برد، نمود.
برای تراشه ESP8266، بردهای مختلفی در بازار وجود دارد. برد WEMOS و NODEMCU مهم ترین بردهای توسعه به شمار می روند. از طرف دیگر، تراشه های سری ۱۲E، ۱۲F و ۱۲S جزو تراشه های پرکاربرد به شمار می روند. در مجموعه آموزش نصب کتابخانه MESH ما از بردهای ۱۲E و NODEMCU بهره خواهیم برد. برد NODEMCU یک برد فوق العاده کاربردی در زمینه کار با تراشه های وای فای سری ESP به شمار می رود. در قسمت بعد به تشریح بیشتر این برد جادویی می پردازیم.
برد NODEMCU
پارامتر زمان، همواره یک پارامتر تعیین کننده و تاثیر گذار در روند توسعه پروژه ها به شمار می رود. هرچه یک پروژه سریع تر توسعه یابد، زمان کمتری هزینه شده و در نتیجه برگشت سرمایه زودتر صورت می گیرد. برد NODEMCU یک برد فوق العاده کاربردی است. به کمک این برد توسعه پروژه به سرعت صورت می گیرد. در حالت عادی جهت راه اندازی و کار با تراشه های ESP سری ۱۲، نیاز به مبدل سریال به USB و سایر المان ها جهت راه اندازی خواهد بود. اما برد NODEMCU تنها با یک کایل USB به رایانه متصل شده و علاوه بر تغذیه از طریق رایانه، می تواند برنامه های کاربر را دریافت و اجرا کند.
از آنجاییکه بر روی برد رگولاتور ۳٫۳ ولتی قرار گرفته، لذا نگرانی از بابت اتصال تغذیه ۵ ولتی به برد وجود نخواهد داشت. از طرف دیگر، جهت تسهیل روند پروگرام برد، دو کلید بر روی برد تعبیه شده است. همچنین پایه های برد NODEMCU به گونه ای تعبیه شده که به سادگی بر روی برد بورد قرار می گیرد.
جهت راه اندازی و کار با بردهای سری ESP8266 پیشتر آموزشی در دیجی اسپارک توسعه یافته است. این سلسله آموزش با تمرکز بر روی شبکه زیرساخت(Infrastructure) پیش رفته که با کلیک بر روی این لینک می توانید آن را مطالعه کنید. حال که تا بدین جا با تراشه ESP و برد توسعه NODEMCU آشنا شدید؛ قسمت بعد را به نصب ابزارهای نرم افزاری مورد نیاز اختصاص خواهیم داد.
نصب کتابخانه MESH برد ESP
در قسمت های پیشین به برد NODEMCU، تراشه ESP، ویژگی ها و قابلیت های آن ها پرداختیم. در این قسمت قصد داریم تا ابزارهای نرم افزاری مورد نیاز جهت راه اندازی برد و اجرای شبکه MESH را مورد بررسی قرار دهیم. در ابتدا جهت راه اندازی و کار با بردهای ESP، می بایست هسته نرم افزاری آن را در IDE آردوینو نصب کنیم. چنانچه این هسته پیشتر نصب شده، نیازی به انجام کاری نیست؛ اما جهت نصب هسته بر روی این لینک کلیک و مطابق راهنما، هسته نرم افزاری آردوینو برای بردهای ESP را دانلود و نصب کنید.
پس از نصب هسته، نوبت به نصب کتابخانه MESH می رسد. به کمک این کتابخانه در فرمی ساده و بدون درگیر شدن با جزییات، می توان به اجرای شبکه مش و تبادل داده بین بردهای ESP پرداخت. این کتابخانه که painlessmesh نام دارد، بر روی برد های ESP8266 و ESP32 قابلیت اجرا دارد. در نهایت جهت نصب این کتابخانه، ابتدا در نرم افزار آردوینو روی گزینه Tools و سپس Manage Libraries کلیک کنید. پس از این مرحله، پنجره مربوط به مدیریت کتابخانه ها ظاهر می شود. در این پنجره در قسمت جست و جو عبارت painlessmesh را تایپ کرده و مطابق تصویر زیر این کتابخانه را نصب کنید.
توجه: ممکن است با کلیک بر روی گزینه نصب، با پنجزه زیر رو ب تنها کتابه رو شوید. این پنجره از شما می خواهد که آیاخانه painlessmesh نصب شود یا اینکه این کتابخانه به همراه کتابخانه های وابسته نصب گردد. شما در این جا گزینه install all کلیک کنید.
پس از نصب، آماده اجرای شبکه مش روی بردهای ESP خواهیم بود. قسمت بعدی را به این موضوع اختصاص خواهیم داد.
لوازم مورد نیاز
جمع بندی
در مجموعه آموزش های شبکه مش، قسمت دوم را به نصب ابزارهای نرم افزاری در IDE آردوینو اختصاص دادیم. در قسمت پیشین به مفاهیم پایه شبکه های کامپیوتری، تفاوت ساختاری دو شبکه Infrastructure و adhoc و در ادامه آن شبکه mesh پرداختیم. در این آموزش ابتدا تراشه ESP و سپس برد NODEMCU را بحث و بررسی قرار دادیم. پس از این مرحله، نحوه نصب هسته ESP در آردوینو را مشاهده کردیم. در نهایت با نصب کتابخانه painlessmesh جهت برقراری ارتباط mesh، این قسمت را به پایان بردیم تا در قسمت بعد، به طور عمیق تری به این کتابخانه بپردازیم.
چنانچه مطالب ابن آموزش را گنگ یافتید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. تاکنون بیش از ۲۷ هزار نظر و پاسخ در دیجی اسپارک درج شده است؛ پس نظرات شما ارزشمند بوده و سوالات بی پاسخ نمی مانند.
