WeMos D1 Mini Контроллер WiFi на чипе ESP-12E

WiFi Контроллер Wemos D1 Mini на чипе беспроводной связи ESP8266EX

Одновременно с выходом в недалёком 2014 году чипа беспроводной связи ESP-12E по стандарту WiFi, набравшего по-настоящему оглушительную популярность в кругу любителей собирать самодельные устройства, компания WEMOS Electronics представила общественности большую линейку собственных модульных электронных плат под торговой маркой WeMos, задав новый вектор развития ардуино-совместимых платформ. Взяв за основу микроконтроллер от компании Espressif Systems, разработчики значительно потрудились не только над уменьшением размеров базовых модулей, сделав их максимально компактными, но и над выпуском целого спектра расширений, предложив пользователям богатый функционал, способный помочь в реализации задач различного уровня сложности при проектировании и конструировании разнообразных полезных изобретений.

Современные электронные продукты WeMos входят в категорию эффективных низкоценовых решений и позиционируются создателями как открытая платформа для самостоятельной разработки многоцелевых устройств на основе беспроводной связи по технологии WiFi. При этом основной упор сделан на создание и развитие изделий с поддержкой сетей нового поколения "Интернет вещей" (англ. - Internet of Things, IoT), чему активно способствуют существующие возможности облачных вычислений и межмашинных взаимодействий.

Чтобы потребитель не смог запутаться в физической совместимости плат, каждая серия обладает своими отличительными особенностями. Например, серия WeMos D1 Mini, к которому принадлежит Модуль с контроллером WiFi на чипе ESP-12E, имеет синий цвет поверхности текстолита и небольшой скруглённый угловой вырез рядом с маркировкой 3V3.  Вырез служит ориентиром, гарантирующим правильное совмещение нескольких плат между собой.

Технические характеристики

• Модель: 3.0.0
• Контроллер: ESP-12E Serial WiFi, однокристальная система на основе Tensilica L106 с ультра-низким энергопотреблением, разрядность 32-бит
• Тактовая частота: 80 МГц (до 160 МГц)
• Рабочее напряжение: 3.3 В
• Напряжение питания: 5 В
• Потребляемый ток: до 300 мА
• Флеш-память: 32 МБит / 4 МБайт
• Диапазон частот: 2.4ГГц-2.5ГГЦ (2412М-2484М)
• Режимы WiFi: Клиент, Программная точка доступа, Клиент+Программная точка доступа (station, softAP, station+softAP)
• Защита: WPA-PSK, WPA2-PSK
• Шифрование: WEP, TKIP, AES
• Протоколы WiFi: 802.11 b/g/n
• Выводы общего назначения (вход/выход, GPIO): 11
• Аналоговый вход: 1, разрядность 10-бит
• Максимальный ток на контакт общего назначения: 12 мА, рекомендуемый 6 мА
• Технология STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO
• Выходная мощность в режиме 802.11b: +20dBm
• Интерфейсы: GPIO, UART, I2C, HSPI, PWM
• Скорость передачи данных: 300-4608000 бод, по умолчанию 115200 бод
• Встроенный переключатель приёма/передачи, согласующий высокочастотный трансформатор, усилитель мощности
• Встроенные блоки: согласования сети, фазовой автоподстройки частоты, управления питанием, блоки регулирования
• Антенна WiFi: PCB, разведена на плате в виде дорожки
• Поддержка Arduino, NodeMCU, MicroPhyton
• Поддержка файловой системы SPIFFS
• Поддержка функций Smart Link для устройств на Andriod и iOS
• Поддержка АТ-команд, Облачного Сервера и Наборов Разработки (SDK), обновление прошивки
• Светодиодная индикация: вывод D4 (GPIO2)
• Шаг между контактами: 2.54 мм
• Рабочая температура: -20°...+85°
• Размеры: 34.2 х 25.6 х 5 мм
• Вес: 3 гр

Маленькая с виду, плата WeMos D1 Mini обладает внушительными возможностями, предлагая начинающим энтузиастам-радиолюбителям или профессиональным разработчикам возможность в создании собственных проектов практически "с нуля". Микроконтроллерная платформа WeMos вполне способна стать полноценной заменой неустаревающей Ардуино, при этом она намного превышает свой прямой аналог в производительности и функциональности. Мощный 32-битный процессор позволяет выполнять вычисления или обработку данных на порядок быстрее, а способность общаться с другими электронными устройствами при помощи беспроводной связи WiFi открывает необъятный простор в разработке и проектировании простых или сложных умных устройств.

Платформа WeMos — модульная платформа, позволяющая пользователю конструировать схемы, "заточенные" под определённые задачи. Она поддерживает немалый набор совместимых расширений из OLED-дисплеев, переключателей, датчиков температуры, давления и освещения, светодиодов и контроллеров сервомоторов, которые можно компоновать по своему усмотрению, располагая их друг над другом.

NodeMCU или WeMos D1 Mini?

Слово "mini" в названии появилось не спроста. Наряду с возможностью работать на стандартных прошивках Non-OS от компании Espressif Systems, поддерживающих удобный способ управления связью через АТ команды, микросхема ESP-12E отлично понимает прошивки со встроенным интерпретатором языка Lua, называемыми NodeMCU. Несомненно, оригинальные полноразмерые платы NodeMCU значительно функциональней за счёт количества доступных выводов, но в своём большинстве намного габаритнее. С целью сохранения пространства, у контроллера WeMos D1 Mini попросту отсутствуют несколько контактов, а также не припаяны штырьевые ножки. Иначе, он не стал бы "мини".

Первое подключение, порт USB

Организация связи и программирование микросхемы ESP-12E реализовано по главной шине интерфейса UART. Для того, чтобы WeMos D1 Mini научился понимать сигналы, приходящие в порт USB от компьютера, в схеме модуля интегрирован преобразователь сигналов USB-TTL на микросхеме CH340G. При первом включении, операционная система ПК скорее всего не сможет его обнаружить, если соответствующий драйвер заведомо не был установлен. Установите драйвер CH340, затем подключите плату кабелем USB к ПК. Контроллер WeMos D1 Mini готов к работе.

Питание WeMos D1 Mini

Подать питание микроконтроллеру WeMos D1 Mini возможно двумя способами:

1. Через порт microUSB 2.0 на встроенный регулятор поступает 5 вольт и снижается до рабочего напряжения 3.3 вольта. Оба типа напряжения выводятся на соответствующие контакты платы.
2. Через выводы 5V и GND (например, совместить с Модулем преобразователя напряжения или Модулем резервного питания) напряжение также проходит через регулятор и снижает его до рабочего уровня.

Микросхема регулятора ME6211 пропускает через себя ток, не превышающий 500 миллиампер. С целью его защиты, в модуле установлен полимерный самовосстанавливающийся предохранитель. Контроллер ESP-12Eпотребляет в пике до 300 миллиампер, ввиду чего на подключение дополнительных расширений или датчиков остаётся всего около 200 миллиампер.

Крайне не рекомендуется запитывать WeMos D1 Mini через вывод 3V3. Входящее напряжение будет поступать на чип ESP8266 напрямую, минуя все защиты от перенапряжения и короткого замыкания.

Программирование ESP8266 D1 Mini в среде Arduino IDE

Начинать всегда нужно с малого. Самым первым и простым примером в ознакомлении с методами программирования всегда был и остаётся скетч, мигающий встроенным на плате светодиодом. Нижеприведённый текст программы не просто зажигает и гасит светодиод, а делает это максимально плавно.