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ESP8266 WiFi Module

ESP8266 ESP-01 Modul

Die ESP8266 Module von Espressif bieten eine sehr günstige Möglichkeit, Mikrokontroller Projekte mit Internet Verbindung zu erweitern.

Die gute Reichweite, einfache Konfiguration und vor allem der niedrige Preis machen diese Module sehr attraktiv für IoT Projekte aller Art.

Dadurch dass die Module erst seit sehr kurzem auf dem Markt sind, besteht noch sehr wenig Dokumentation, diese Seite soll bekannte Informationen zusammenführen.

Anschlussbelegung / Pinout ESP8266

ESP8266 ESP-01

Pinout ESP8266 ESP-01

Label Signal
VCC 3.3V (max 3.6V) Versorgungsspannung
GND Ground
TXD Transmit Data (3.3V Pegel)
RXD Receive Data (3.3V Pegel!)
CH_PD Chip Power down: (LOW = Power down aktiv)
GPIO0 General Purpose I/O 0
GPIO2 General Purpose I/O 2
RST Reset (LOW = Reset aktiv)

ESP8266 ESP-02

Pinout ESP8266 ESP-02

Label Signal
VCC 3.3V (max 3.6V) Versorgungsspannung
GND Ground
UTXD Transmit Data (3.3V Pegel)
URXD Receive Data (3.3V Pegel!)
GPI014 (CH_PD) Chip Power down: (LOW = Power down aktiv)
GPIO0 General Purpose I/O 0
GPIO2 General Purpose I/O 2
RST Reset (LOW = Reset aktiv)

ACHTUNG: Atkualisiertes Anschlussdiagramm!

ESP8266 ESP-03

Pinout ESP8266 ESP-03

Label Signal
VCC 3.3V (max 3.6V) Versorgungsspannung
GND Ground
UTXD Transmit Data (3.3V Pegel)
URXD Receive Data (3.3V Pegel!)
CH_PD Chip Power down: (LOW = Power down aktiv)
GPIO0 General Purpose I/O 0
GPIO2 General Purpose I/O 2
GPIO12 General Purpose I/O 12
GPIO13 General Purpose I/O 13
GPIO14 General Purpose I/O 14
GPIO15 General Purpose I/O 15
GPIO16 General Purpose I/O 16 (RESET)
WIFI_ANT WiFi Antenna
NC Not connected

Standardbeschaltung des ESP-03 Moduls: VCC: 3.3V; GND: GND; CH_PD: 3.3V, GPIO15: GND; und gegbenfalls UTXD/URXD mit RX/TX des Host Microcontrollers.

RESET: GPIO16 kann als RESET verwendet werden, nachdem auf dem ESP-03 Modul die im Bild markierte Lotbrücke geschlossen wurde.

 Reset Modifikation ESP8266 ESP-03

Hinweis: Alle Eingänge des ESP8266 sind nicht 5V tolerant und dürfen ausschliesslich mit 3.3V betrieben werden.

AT Kommandos

  • Baudrate: normal 115200, Für Arduino 9600, alte Modelle 57600
  • Der AT Teil des Kommandos kann gross oder klein geschrieben werden, der nachfolgende Befehl muss jedoch immer gross geschrieben werden
  • Achte darauf, dass vor, nach und innerhalb des Befehls keine Leerzeichen (Space) vorkommen
  • AT-Kommandos müssen mit CR (\r\n) terminiert werden
  • Settings zur WLAN Verbindung werden automatisch dauerhaft gespeichert und nach Reset wieder wirksam

Allgemeine AT Kommandos

AT Kommando Beschreibung Parameter Beispiel
AT Test Kommando, gibt immer “OK” zurück AT
AT+RST Reset des Moduls, gibt Bootmeldungen des Moduls gefolgt von ready zurück AT+RST
AT+GMR Abfrage der Firmware Version AT+GMR

WiFi AT Kommandos

AT Kommando Beschreibung Parameter Beispiel
AT+CWMODE=<mode> Setzen des WiFi Betriebsmodus1) 1=Station
2=Access Point
3=Beides
AT+CWMODE=1
AT+CWMODE? Abfrage WiFi Betriebsmodus AT+CWMODE?
AT+CWMODE=? Abfrage möglicher Einstellungen für WiFi Betriebsmodus AT+CWMODE=?
AT+CIPMUX=<mode> Verwenden mehrerer Verbindungen 0=Einzelverbindung
1=Mehrere Verbindungen
AT+CIPMUX=1
AT+CIPMODE=<mode> Einstellen des Datenmodus 0=transparent
1=Daten
AT+CIPMODE=1
AT+CIPMODE? Ausgabe des eingestellten Datenmodus AT+CIPMODE?

WiFi Kommandos (Station / Client)

AT Kommando Beschreibung Parameter Beispiel
AT+CWJAP=<ssid>,<pass> Verbinden mit WiFi Netzwerk ssid: “SSID”
pass: “Passwort”
AT+CWJAP=“makerday”,”M4k3rd4y”
AT+CWJAP? Ausgabe des aktuell verbundenen WiFi Netzwerks AT+CWJAP?
AT+CWLAP Ausgabe der verfügbaren APs2) AT+CWLAP
AT+CWQAP Trennt die Verbindung mit einem Access Point AT+CWQAP
AT+CIFSR Ausgabe der eigenen IP Adresse AT+CIFSR

WiFi Kommandos (Access Point)

AT Kommando Beschreibung Parameter Beispiel
AT+CWSAP=<ssid>,<pass>[,<chan>,<enc>] Setzen der Access Point Parameter3)
Im Access-Point Modus hat das Modul die IP-Adresse 192.168.4.1. Es weist DHCP Clients Adressen ab 192.168.4.100 zu.
ssid: “SSID”
pass: “Passwort”
chan: “Kanal”
enc: “Encryption”
(0=Offen
1=WEP
2=WPA_PSK
3=WPA2_PSK
4=WPA_WPA2_PSK)
AT+CWSAP=“makerday”,”M4k3rd4y”,5,3
AT+CWSAP? Ausgabe der aktuellen Einstellungen für den AP AT+CWSAP?
AT+CWLIF Listet angeschlossenen Stations IPs4) AT+CWLIF

WiFi Kommandos (IP Client)

AT Kommando Beschreibung Parameter Beispiel
AT+CIPSTATUS Ausgabe Status der IP Verbindung(en) AT+CIPSTATUS
AT+CIPSTART=<type>,<address>,<port> Erstellen einer IP Verbindung mit AT+CIPMUX=0 type: “TCP” oder “UDP”
address: “IP-Adresse”
port: TCP/UDP Port
AT+CIPSTART=“TCP”,”192.168.3.10”,3000
AT+CIPSEND=<len> Senden von Daten über einzelne Verbindung5) len: Datenlänge AT+CIPSEND=4
>9901
AT+CIPCLOSE Schliessen einer einzelnen TCP oder UDP Verbindung AT+CIPCLOSE
AT+CIPSTART=<id>,<type>,<address>,<port> Erstellen einer IP Verbindung mit AT+CIPMUX=1 id: 0-4
type: “TCP” oder “UDP”
address: “IP-Adresse”
port: TCP/UDP Port
AT+CIPSTART=“TCP”,”192.168.3.10”,3000
AT+CIPSEND=<id>,<len> Senden von Daten über merhere Verbindungen6) id: 0-4
len: Datenlänge
AT+CIPSEND=1,4
>9901
AT+CIPCLOSE=<id> Schliessen einer von mehreren TCP oder UDP Verbindung id: 0-4 AT+CIPCLOSE=1

WiFi Kommandos (IP Server)

AT Kommando Beschreibung Parameter Beispiel
AT+CIPSERVER=1[,<port>] Startet den TCP Server port: Port AT+CIPSERVER=1,8001
AT+CIPSERVER=0 Beendet den TCP Server AT+CIPSERVER=0
AT+CIPSTO=<timeout> Setzt Timeout für TCP Server timeout=0-28800s AT+CIPSTO=180
AT+CIPSTO? Gibt Timeout für TCP Server aus AT+CIPSTO?

Wird ein IP Server gestartet, kann dieser max 5 gleichzeitige Verbindungen bearbeiten. Weitere Verbindungen können erstellt werden, werden jedoch erst bedient wenn andere geschlossen werden oder durch Timeout beendet werden.

Alte Versionen (vermutlich bis 00150910) konnten auch UDP Verbindungen annehmen. Der IP Server in der aktuellen Firmware 0.40 und 0.50 unterstützt nur noch TCP.

Auf dem Modul werden eingehende Daten direkt mit dem Prefix +IPD ausgegeben:

+IPD,1,6:201.9

OK

+IPD,0,6:ON

OK

Die Ausgabe ist wie folgt aufgeteilt:

+IPD,<id>,<len>,<data>

Dabei ist id die ID der Verbindung (0-5), len die Länge des erhaltenen Datenpakets und data enthält die vom Client erhaltenen Daten. In obigem Beispiel sendet als zuerst die Verbindung 1 den Wert 201.9 und dann die Verbindung 0 den String ON

Hinweis: Der IP-Server kann nur im Modus AT+CIPMUX=1 eingeschaltet werden.

Beispiel Code

/* 
Kontaktiert eine emoncms Instanz unter IP DSTIP
Port DSTPORT und virtueller Hostname HOST und sendet
die interne Spannung und Temperatur des ATmega328 zur
Aufzeichnung alle 15s
*/
 
#define SSID "DEINE-SSID"
#define WIFIPASS "Dein.WIFI-Passwort"
#define DSTIP "192.168.10.120"
#define DSTPORT 80
#define CH_PD_PIN A0
#define HOST "emon.mydomain.ch"
#define APIKEY "abcdef1234567890abcdef1234567890"
#define USER_AGENT "User-Agent: Mozilla/0.1 (esp8266; wifi-hack)"
#define LED_PIN 13
 
 
void setup() {
  digitalWrite(A0, HIGH);
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(CH_PD_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(CH_PD_PIN, HIGH);
  espInit();
}
 
void loop() {
  sendIotData();
  delay(15000);
}
 
void espInit() {
  Serial.println("AT+RST");
  delay(1000);
  if(Serial.find("ready")) {
    blinkOk();
  }
  else {
    blinkAlert();
  }
  Serial.println("AT+CWMODE=1");
  delay(500);
  Serial.println("AT+CIPMUX=0");
  delay(500);
  // Join WiFi Network
  Serial.print("AT+CWJAP=\"");
  Serial.print(SSID);
  Serial.print("\",\"");
  Serial.print(WIFIPASS);
  Serial.println("\"");
  delay(3500);
  if(Serial.find("OK")) {
    blinkOk();
  }
  else {
    blinkAlert();
  }
}
 
void sendIotData(){
  char tpl[] = "GET /input/post.json?json={espvcc:%s,esptemp:%s}&apikey=%s HTTP/1.1\r\nHost: %s\r\n%s\r\n\r\n";
  char temp[6];
  char vcc[8];
  double _vcc = readVcc()/1000.0;
  double _temp = getTemp();
  dtostrf(_temp, 2, 1, temp);
  dtostrf(_vcc, 1, 2, vcc);
  char databuf[256] = "";
  sprintf(databuf, tpl, vcc, temp, APIKEY, HOST, USER_AGENT);
  int ix = 1;
  for (ix=0; ix<256; ix++) {
    if ( databuf[ix] == 0 ) {
      break;
    }
  }
  Serial.print("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"");
  Serial.print(DSTIP);
  Serial.print("\",");
  Serial.println(DSTPORT);
  delay(500);
  Serial.print("AT+CIPSEND=");
  Serial.println(ix);
  delay(100);
  Serial.println(databuf);
  delay(500);
}
 
void blinkAlert() {
  for (int c=0; c<3; c++) {
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    delay(80);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    delay(80);
  }
}
 
void blinkOk() {
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
}
 
 
long readVcc() {
  long result;
  ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
  delay(2);
  ADCSRA |= _BV(ADSC);
  while (bit_is_set(ADCSRA,ADSC));
  result = ADCL;
  result |= ADCH<<8;
  result = 1126400L / result;
  return result;
}
 
double getTemp(void)
{
  unsigned int wADC;
  double t;
  ADMUX = (_BV(REFS1) | _BV(REFS0) | _BV(MUX3));
  ADCSRA |= _BV(ADEN);
  delay(20);
  ADCSRA |= _BV(ADSC);
  while (bit_is_set(ADCSRA,ADSC));
  wADC = ADCW;
  // The offset of 324.31 could be wrong. It is just an indication.
  t = (wADC - 324.31 ) / 1.22;
  // The returned temperature is in degrees Celcius.
  return (t);
}

Firmware Update

Ein Image für den Update auf Firmware 0.91 kann hier heruntergeladen werden:

Dieses Image benötigst Du unabhängig davon ob Du den Update mit Windows oder Linux durchführen willst.

Firmware Update mit Linux

Diese Anleitung gilt nur für die AT Firmware auf alten Modulen mit 512KB Flash. Das aktuelle SDK (ab 1.5.0) erfordert Module mit mindestens 1024MB Flash.

Utility: esptool

  1. Verbinde das Modul mit einem USB zu seriell Adapter wie dem Foca Board und achte darauf, dass das Foca Board auf 3.3V eingestellt ist. Prüfe ob die Verbindung funktioniert in dem Du die aktuelle Firmware abfragst:
    AT+GMR
    00150900
  2. Verbinde den Pin GPIO00 mit GND
  3. Reset des Moduls (RST kurz auf GND)
  4. Flashen des ersten Images7):
    ./esptool.py write_flash 0x000000 eagle.app.v6.flash.bin
  5. Reset des Moduls (RST kurz auf GND)
  6. Flashen des zweiten Images8):
    ./esptool.py write_flash 0x40000 eagle.app.v6.irom0text.bin
  7. GPIO00 von GND trennen
  8. Reset des Moduls (RST kurz auf GND)
  9. Firmware Version prüfen
    AT+GMR
    00160901

Firmware Update mit Windows (nicht getestet)

Utility: XTCOM-UTIL

Mit XTCOM-UTIL können die beiden Firmware Images nacheinander auf das Modul geladen werden, dabei muss auch GPIO00 mit GND verbunden werden um das Modul in den Update Modus zu bringen.

Stromverbrauch / Latenz

Stromverbrauch

Durchschnittliche Stromaufnahme bei kurzer Distanz zum AP: 30mA, bei größerer Distanz bis zu 200mA

Durchschnittliche Stromaufnahme im AP Modus: 80mA

Kurzzeitig kann die Stromaufnahme bis zu 500mA betragen!

Netzwerk Latenz

Ein Ping dauert meist 30-130ms.

Die Übertragung von Daten dauert meist 100-200ms, unabhängig von der Paketgröße.

Ein Datenpaket kann maximal 1024 Bytes Nutzdaten enthalten.

Fehlersuche

  • Hast Du CH_PD auf 3.3V gezogen wenn Du versuchst mit dem Modul zu kommunizieren ?
  • RX/TX vertauscht ?
  • Hast Du sichergestellt, dass Du ausschliesslich mit 3.3V Pegel mit dem Modul kommunizierst ?
  • Wenn Einstellungen nicht übernommen werden: AT+RST ausgeführt um die Einstellungen zu aktivieren ?

Referenzen

1) , 3) Wird erst nach einem Reset mit AT+RST aktiv
2) Zurzeit resultiert dies leider in einem zuverlässigen Reset
4) nur in CWMODE 2 und 3 verfügbar
5) , 6) Die Daten folgen erst nach dem CIPSEND Befehl, nicht auf einer Zeile
7) , 8) Der Fehler Exception: Failed to leave Flash mode kann ignoriert werden, das Update funktioniert trotzdem
 
wireless/esp8266.txt · Last modified: 2016/04/05 22:31 by dinoi
 
 

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