راه اندازی و کار با ESP8266، بخش اول: شناخت برد

یکی از ابزارهای بسیار مهم جهت ورود به پروژه های اینترنت اشیا، ماژول های وای فای سری ESP هستند. به کمک این ماژول ها می توانید پروژه های هوشمند سازی بسیاری را با هزینه کم! انجام دهید. احتمال بسیار تاکنون نام این ماژول را شنیده و پروژه های مختلف آن را مشاهده کرده اید، اما وجود منابع مختلف و غیر منسجم شما را در یادگیری این ماژول کاربردی مایوس نموده است. در سلسله آموزش های ماژول ESP8266، از پایه ای ترین موارد تا حرفه ای ترین آن ها به بررسی راه اندازی و کار با ماژول ESP8266 می پردازیم. در آموزش نخست، به معرفی این چیپ کاربردی و امکانات آن می پردازیم. سپس در قسمت های بعدی، قدم به قدم امکانات مختلف و نحوه کار با این ماژول را مورد بررسی قرار خواهیم داد. در ادامه این آموزش، با مرجع تخصصی ESP8266 به زبان فارسی، دیجی اسپارک، همراه باشید.

شناخت برد ESP8266

ماژول وای فای ESP8266، یکی از بهترین و پرکاربردترین ابزارها در زمینه طراحی و توسعه سیستم های اینترنت اشیا به شمار می روند. به کمک این ماژول ها می توانید داده های مختلفی را در بستر اینترنت، ارسال و دریافت کنید. در کنار این، شما می توانید با ایجاد شبکه های محلی(local)، داده ها را در فواصل محدودتر ارسال و دریافت کنید.

ماژول ESP8266 دارای امکانات شبکه ای بسیاری است. به کمک این امکانات شما می توانید شبکه مد نظر خود را ایجاد کرده و به تبادل بی سیم داده ها بپردازید. در زیر به بررسی برخی از امکانات این ماژول می پردازیم.

• دارای مدهای مختلف توان مصرفی پایین
• دارای بازه ولتاژ تغذیه بین ۲٫۵۶ الی ۳٫۶ ولت DC
• قابلیت اتصال به تلفن های همراه جهت تبادل داده
• قابلیت اتصال به اینترنت جهت ارسال و دریافت داده ها
• قابلیت قرار گیری در مد STA جهت اتصال ماژول به مودم ها
• قابلیت تعریف در حالت سرور جهت دریافت و مدیریت داده های ارسالی
• دارای حافظه فلش و فرکانس کاری بالا جهت اجرای برنامه های سنگین
• قابلیت برنامه نویسی به کمک دستورات آردوینو و اجرای برنامه های آردوینو
• قابلیت برنامه نویسی با دستورات آردوینو و بدون نیاز به هیچ میکروکنترلر اضافی
• قابلیت قرار گیری در مد نقطه دسترسی AP جهت اتصال سایر دستگاه ها به ماژول

ماژول های ESP8266 در انواع مختلفی تولید می شوند. این ماژول ها در سری ESP01 الی ESP-12 در بازار موجود هستند. تفاوت این ماژول ها در پایه های GPIO است. به طوریکه برد ESP-01 کمترین و ESP-12 بیشترین پایه GPIO را نسبت به ESP-01 در اختیار می گذارند. در قسمت های بعدی به این موضوع بیشتر می پردازیم.

تفاوت ماژول‌های ESP

پیش از ادامه بحث در رابطه با تفاوت ماژول های ESP، در نظر داشته باشید که جهت راه اندازی و کار با این ماژول ها، نیاز به مبدل سریال به USB دارید. ماژول های ESP در حالت عادی دارای AT کامند هستند. در این سلسله آموزش ها ما با دستورات آردوینو آموزش را پیش می بریم. به کمک مبدل های سریال به USB، برنامه نوشته شده را به حافظه ماژول انتقال می دهیم. در میان سری بردهای ESP8266، برد NODEMCU یک نوع توسعه یافته و کامل از تراشه ESP8266 است. این برد دارای رگولاتور ۳٫۳ بر روی خود بوده که به سادگی از طریق تغذیه ۵ ولت قابل راه اندازیست. همچنین بر روی این ماژول مبدل سریال به USB قرار داشته که می توانید به سادگی و تنها از طریق کابل دیتا علاوه بر تامین تغذیه، به آپلود برنامه بر روی آن بپردازید. در تصویر زیر یک نمونه از برد Nodemcu را در پروژه‌های پیشین دیجی اسپارک مشاهده می‌کنید.

همانطور که گفته شد ماژول های ESP دارای سری های مختلفی هستند. جدول زیر این ماژول ها را با ذکر امکانات و تفاوت، به تصویر می کشد.

توجه۱: تعداد در جدول فوق، پایه های رابط سریال UART به عنوان GPIO حساب نشده اند.

توجه ۲: جهت آپلود برنامه آردوینو روی ماژول های ESP، می بایست پایه GPIO0 در دسترس باشد. از این رو ماژول ESP-05 قابلیت پروگرام از طریق آردوینو را نخواهد داشت.

توجه ۳: ماژول های ESP بر روی خود دارای آنتن از نوع PCB هستند. از طرف دیگر ماژول ESP8266 سری ۱۲E و ۱۲F عملکرد یکسانی دارند. تنها تفاوت آن ها در آنتن PCB (آنتن روی برد) است. ماژول ESP8266-12F دارای آنتن روی بردی قوی تری نسبت به مدل ۱۲E است. در برخی از سری های ماژول ESP، مطابق جدول فوق سوکت UFL جهت اتصال آنتن تعبیه شده است.

توجه۴: پایه های GPIO تعبیه شده بر روی ماژول های ESP قابلیت تعریف به صورت ورودی/خروجی به کمک دستورات آردوینو را دارند. در قسمت های بعدی به این موضوع بیشتر می پردازیم.

در این سلسله آموزش، ما برد ESP8266-12E را مورد استفاده قرار خواهیم داد. این برد دارای حافظه فلش ۴ مگابایتی با فرکانس کاری ۱۶۰ مگاهرتز است.

پروژه های قابل اجرا با ماژول های ESP

همانطور که گفته شد، ماژول وای فای ESP8266 جهت اجرای پروژه های هوشمند سازی و بی سیم بسیار کاربردی است. به کمک این ماژول می توانید بدون نیاز به هیچ میکروکنترلر اضافی، پروژه های بی سیم را اجرا نمایید. به عبارتی ماژول ESP8266 فقط وای فای نیست بلکه MCU است. به عنوان مثال طی پروژه ای، همکار من اقدام به طراحی سیستم هوشمند کنترل وسایل برقی به کمک صوت نموده است. در این پروژه جذاب، شما از طریق فرمان صوتی به کمک قابلیت siri در گوشی های اپل، می توانید وسایل برقی نظیر لامپ و…. را کنترل کنید جهت مطالعه این پروژه کاربردی، می توانید بر روی این لینک کلیک کنید.

در پروژه ای دیگر اقدام به طراحی و پیاده سازی یک دستگاه پالس اکسی نمودیم. در این پروژه ماژول ESP8266-12E به عنوان پردازنده اصلی انتخاب شده است. از آنجاییکه ابعاد ماژول ESP8266 بسیار کوچک است، به کمک این ماژول می توان یک دستگاه پالس اکسی متر قابل حمل با تغذیه از طریق باتری بسازید. در کنار این، می توانید با اتصال این ماژول به اینترنت، بدون محدودیت فاصله اقدام به پایش وضعیت سلامت بیمار نمایید. برای اطلاعات بیشتر در این زمینه می توانید روی این لینک کلیک کرده و اطلاعات بیشتری را به دست آورید.

از آنجاییکه قابلیت های ماژول ESP8266 بی نهایت است، در پروژه ای دیگر اقدام به طراحی یک سیستم هوشمند جهت فعال سازی وسایل برقی نموده ایم. در این پروژه، چنانچه خودروی شما در نزدیکی منزل شما قرار گیرد، به طور خودکار وسایل برقی نظیر قهوه جوش و سیستم سرمایشی/گرمایشی فعال خواهند شد. بدین ترتیب پیش از ورود به منزل، همه چیز برای شما به طور هوشمند محیا خواهد شد. این پروژه را می توانید با کلیک بر روی این لینک، دنبال کنید.

همانطور که مشاهده می کنید، به کمک ماژول ESP8266 پروژه های هوشمند سازی بسیاری را می توانیم انجام دهیم. همچنین در این بین می توانید با توجه به خلاقیت خود، پروژه های جدید و نابی را خلق نمایید. در قسمت بعدی این سلسله آموزش، به شرح و توضیح قابلیت ها و چگونکی کار با این ماژول را به صورت مرحله به مرحله بررسی خواهیم کرد. پیشتر در سلسله آموزشی ۱۱ مرحله ای، به راه اندازی و کار با ماژول مخابراتی سیم کارت SIM800L پرداخته ایم که با کلیک بر روی این لینک می توانید این سلسله آموزش را دنبال کنید. در مجموعه آموزش های مرحله به مرحله ESP8266 نیز قصد داریم به  سبک ماژول SIM800L، کلیه نکات و قابلیت های ماژول ESP8266 را مورد بررسی قرار دهیم.

لوازم مورد نیاز

مبدل سریال به USB

ماژول ESP8266-12E

ماژول مبدل SMD به DIP

جمع بندی

در این آموزش به معرفی کوتاه و بررسی امکانات ماژول ESP8266 پرداختیم. در قسمت های بعدی قصد داریم تا طی یک آموزش مرحله به مرحله، به بررسی قابلیت ها و امکانات این ماژول کاربردی بپردازیم. ماژول ESP8266 دارای امکانات بسیاری در زمینه ایجاد شبکه وای فای نظیر اتصال به اینترنت، قرارگیری در حالت نقط دسترسی، قرار گیری در حالت سرور و … است. به کمک این ماژول می توانید پروژه های مبتنی بر فناوری اینترنت اشیا را توسعه دهید. از آنجاییکه این ماژول علاوه بر قابلیت وای فای خود، بدون نیاز به هیچ میکروکنترلر اضافی قادر به اجرای برنامه های کاربر است، لذا در این سلسله آموزش به صورت قسمت به قسمت به بررسی امکانات این ماژول و نحوه برنامه نویسی آن با دستورات آردوینو می پردازیم.

چنانچه مطالب این آموزش را گنک 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. همچنین اگر ایرادی در مطالب درج شده وجود دارد می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.