WeMos D1R2

Что получится, если на arduino uno вместо микроконтроллера atmega установить esp8266? Представляю вашему вниманию… WeMos D1R2!

Форма печатной платы WeMos D1R2, расположение выводов,usb-порта и разъема питания, выводов UART ,SPI, I2C и аналогового входа абсолютно идентичны расположению выводов платы arduino UNO. Но на этом совпадения заканчиваются, поскольку в основе WeMos лежит микроконтроллер ESP8266EX, а в роли преобразователя USB-UART микросхема CH340G.

Работа с платами на основе микроконтроллера ESP8266 на примере платы NodeMCU была рассмотрена в статье, почти всё о чем написано в той статье применимо и к WeMos, кроме распиновки платы. Но обо всем по порядку.

Официальный сайт производителя плат WeMos располагается по адресу https://www.wemos.cc, страница продукта под маркировкой D1R2 по адресу https://www.wemos.cc/product/d1.html. Обратите внимание на внешний вид оригинальной платы D1R2 (фото взято на официальном сайте). Данная плата покупалась на AliExpress за 3.5$

На плате установлен модуль ESP-12E (на модуле видно дополнительные 6 выводов, которых нет на ESP-12). Также на плате имеются дополнительные отверстия дублирующие все выводы.

А теперь взгляните на “клон” WeMos, который достался мне в рамках проекта “ЖелеЗона”. Микроконтроллер установлен непосредственно на плату (минус - если вдруг микроконтроллер сгорит, то заменить его будет сложнее, чем модуль), а не в виде модуля; имеется гнездо для внешней антенны (несомненный плюс) и так же имеются дополнительные выводы, но они не дублируют все выводы (только D0-D8, А0, RX/TX и питание). Из минусов я заметил странность с питанием платы: при подключении платы к ПК через USB-кабель плата не заработала и я не смог её прошить. Оказалось что питание платы осуществляется только через гнездо питания, и даже прошить без питания через это гнездо не получится.

Таким образом, у WeMos D1R2 перед NodeMCU есть ряд преимуществ:

• совместимость с “шилдами”

• разъем для антенны

• удобное расположение и дублирование всех выводов

А недостаток пожалуй один - размер WeMos D1R2 раза в 3 больше NodeMCU (но недостаток ли это?).

При этом стоимость обоих плат одинаковая, и на данный момент составляет около 250 рублей (у китайских продавцов).

Рассмотрим распиновку WeMos D1R2 (данные взяты с официального сайта).

Все выводы GPIO (кроме D0/GPIO16) поддерживают прерывания, ШИМ, I2C, 1-Wire.

Так же на сайте приведена принципиальная схема платы (PDF-файл по ссылке https://www.wemos.cc/sites/default/files/2016-09/D1_r2.pdf). Так же на www.wemos.cc можно найти ссылку на драйвера CH340 и, пожалуй, этот сайт больше ничем не может нам помочь.  

Характеристики микроконтроллера

WeMos и ArduinoIDE

По большому счету работа с WeMos в ArduinoIDE ничем не отличается от работы NodeMCU в ArduinoIDE, кроме наименования выводов.

Но все же напомню, как добавить в ArduinoIDE файлы для работы с платами, основанными на ESP8266EX:

• запустить ArduinoIDE;

• перейти в пункт «Файл – Настройки»;

• в поле «Дополнительные ссылки для Менеджера плат» ввести адрес http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json и нажать кнопку «ОК» (на скриншоте устаревшая и уже не рабочая ссылка);

• перейти в пункт меню «Инструменты – Плата:… - Менеджер плат», откроется окно Менеджера плат;

• в самом низу списка появится новый пункт «esp8266…», нажать на него и затем на кнопку «Установка»;

• дождаться завершения загрузки и установки необходимых файлов (будут загружены несколько пакетов объемом не менее 160 мегабайт) и перезапустить ArduinoIDE.

• Не забудьте в меню “Инструменты – Плата:…” выбрать плату “WeMos D1R2 & mini”.

Напомню, что вместе с “ядром” для программирования esp8266 в ArduinoIDE идут файлы, в которых указана распиновка платы. В нашем случае для D1R2 необходим файл, расположеный по адресу https://github.com/esp8266/Arduino/blob/master/variants/d1_mini/pins_arduino.h

#ifndef Pins_Arduino_h
#define Pins_Arduino_h

#include "../generic/common.h"

#define PIN_WIRE_SDA (4)
#define PIN_WIRE_SCL (5)

static const uint8_t SDA = PIN_WIRE_SDA;
static const uint8_t SCL = PIN_WIRE_SCL;

static const uint8_t LED_BUILTIN = 2;
static const uint8_t BUILTIN_LED = 2;

static const uint8_t D0   = 16;
static const uint8_t D1   = 5;
static const uint8_t D2   = 4;
static const uint8_t D3   = 0;
static const uint8_t D4   = 2;
static const uint8_t D5   = 14;
static const uint8_t D6   = 12;
static const uint8_t D7   = 13;
static const uint8_t D8   = 15;
static const uint8_t RX   = 3;
static const uint8_t TX   = 1;

#endif /* Pins_Arduino_h */

А так же файл https://github.com/esp8266/Arduino/blob/master/variants/generic/common.h в котором описаны остальные выводы (я же приведу часть файла, только с необходимыми для нас данными).

#define PIN_SPI_SS   (15)
#define PIN_SPI_MOSI (13)
#define PIN_SPI_MISO (12)
#define PIN_SPI_SCK  (14)

static const uint8_t SS    = PIN_SPI_SS;
static const uint8_t MOSI  = PIN_SPI_MOSI;
static const uint8_t MISO  = PIN_SPI_MISO;
static const uint8_t SCK   = PIN_SPI_SCK;

#define PIN_A0 (17)

static const uint8_t A0 = PIN_A0;

Как видите, используемая распиновка совпадает с распиновкой на официальном сайте.

В предыдущей статье я показывал, как можно получить доступ к устройству по глобальной сети при помощи облачного сервиса RemoteXY.  На этот раз я рассмотрю стандартные библиотеки для работы с сетью.

Для того чтобы получить список всех команд заглянем в файл ..\AppData\Local\Arduino15\packages\esp8266\hardware\esp8266\2.3.0\libraries\ESP8266WiFi\keywords.txt (краткое описание в скобках добавлено мной).

#######################################
# Syntax Coloring Map For ESP8266WiFi
#######################################

#######################################
# Library (KEYWORD3)
#######################################

ESP8266WiFi KEYWORD3

#######################################
# Datatypes (KEYWORD1)
#######################################

WiFi KEYWORD1
WiFiClient KEYWORD1
WiFiServer KEYWORD1
WiFiUDP KEYWORD1
WiFiClientSecure KEYWORD1

#######################################
# Methods and Functions (KEYWORD2)
#######################################

status KEYWORD2 (возвращает статус подключения, список статусов смотрите на http://wikihandbk.com/wiki/Arduino:Библиотеки/WiFi/Класс_WiFi/status() 
(список актуален для Wi-Fi-шилда))
mode KEYWORD2  (режим подключения, "NULL", "STA", "AP", "STA+AP")
connect KEYWORD2 (подключение к указанному IP/URL, порту)
write KEYWORD2 (отправка данных на сервер, к которому подключен клиент)
available KEYWORD2 (возвращает количество не прочитанных байт, полученных сервером от клиента)
config KEYWORD2 (позволяет задать IP, DNS, шлюз и маску подсети)
setDNS KEYWORD2 (настройка DNS-сервера)
read KEYWORD2 (считывает байт из данных, пришедших серверу от клиента)
flush KEYWORD2 (очищает буфер)
stop KEYWORD2 (отключает клиент от сервера)
connected KEYWORD2 (проверяет, подключен ли клиент)
begin KEYWORD2 (подключение к указанной Wi-Fi сети, либо создание сервера (в зависимости от настроек))
beginMulticast KEYWORD2  disconnect KEYWORD2 (отключает модуль от текущей сети)
macAddress KEYWORD2 (возвращает MAC-адрес модуля)
localIP KEYWORD2 (возвращает IP-адрес модуля)
subnetMask KEYWORD2 (возвращает информацию о маске подсети WiFi-модуля)
gatewayIP KEYWORD2 (возвращает информацию о сетевом шлюзе WiFi-модуля)
SSID KEYWORD2 (возвращает имя сети, к которой подключен модуль)
psk KEYWORD2
BSSID  KEYWORD2 (возвращает MAC-адрес роутера, к которому подключен модуль)
RSSI KEYWORD2 (информация о мощности сигнала сети, к которой подключен модуль)
encryptionType KEYWORD2 (возвращает тип шифрования сети, к которой подключен модуль: 
«2» – TKIP (WPA), «5» – WEP, «4» – CCMP (WPA), «7» – никакого, «8» – автоматическое (согласно описанию функции на http://wikihandbk.com/wiki/Arduino:Библиотеки/WiFi/Класс_WiFi/encryptionType() )
beginPacket KEYWORD2 (запуск соединения для отправки UDP-пакетов)
beginPacketMulticast KEYWORD2 (то же самое для multicast-пакетов)
endPacket KEYWORD2 (завершает формирование пакета данных и отправляет его)
parsePacket KEYWORD2 (проверяет наличие входящего UDP-пакета и возвращает его размер)
destinationIP KEYWORD2 (проверяет, был ли отправлен мультикаст пакет данному устройству)
remoteIP KEYWORD2 (возвращает IP-адрес удаленного устройства)
remotePort KEYWORD2 (возвращает номер порта на удаленном устройстве)
softAP KEYWORD2 (создает точку доступа)
softAPIP KEYWORD2 (возвращает IP-адрес устройства в режиме точки доступа)
softAPmacAddress KEYWORD2 (возвращает MAC-адрес устройства в режиме точки доступа)
softAPConfig KEYWORD2
printDiag KEYWORD2 (выводит диагностическую информацию)
hostByName KEYWORD2
scanNetworks KEYWORD2 (сканирует доступные сети и возвращает их количество)

#######################################
# Constants (LITERAL1)
#######################################
WIFI_AP LITERAL1
WIFI_STA LITERAL1
WIFI_AP_STA LITERAL1

Первым делом рассмотрим случай подключения WeMos к точке доступа Wi-Fi, получения данных с датчика bme280 и вывод полученных данных в виде html-страницы в любом браузере. При этом доступ к WeMos будет осуществляться только из локальной сети. Все пояснения в комментариях. 

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <BME280.h>

#include <Wire.h>

//подключаем необходимые библиотеки

const char* ssid = "J3"; //задаем имя точки доступа, к которой будем подключаться

const char* password = "12345678"; //и пароль от этой точки доступа


WiFiServer server(80); //создаем сервер на 80 порту

BME280 bme; //настраиваем работу с  bme280


void setup() {

 Serial.begin(115200); //отладочную информацию будем выводить в терминал

 delay(10);


 WiFi.begin(ssid, password); //подключаемся к точке доступа с заданными именем и паролем

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { //ожидаем подключение, статус WL_CONNECTED означает что соединение установлено

   delay(500);

   Serial.print(".");

   }

 Serial.println("");

 Serial.println("WiFi connected"); //оповещение в терминал, что соединение с точкой доступа установлено

 server.begin(); //запускаем сервер

//далее идет дополнительная информация

 Serial.println("Server started");

 Serial.println(WiFi.localIP()); //получаем IP WeMos, этот IP необходимо ввести в адресной строке браузера, чтобы получить доступ к WeMos

 Serial.println(WiFi.macAddress()); //получаем MAC-адрес WeMos

 Serial.println(WiFi.subnetMask()); //маску подсети

 Serial.println(WiFi.gatewayIP()); //IP- шлюза

 Serial.println(WiFi.SSID());// имя сети, к которой подключен WeMos

 Serial.println(WiFi.RSSI()); //и уровень сигнала

 bme.begin();  //запускаем датчик bme280

}


void loop() {

 WiFiClient client = server.available(); //создаем клиент

 if (client) { //если доступен клиент, то генерируем html страницу

//генерировать страницу можно двумя способами, отправлять данные клиенту частями по мере их доступности, либо сгенерировать строку с данными и отправлять эту строку целиком

//первый пример отправляет данные частями. У этого метода замечен недостаток, страница формируется довольно долго, к тому же может вообще зависнуть на этапе формирования страницы.

/*

client.print("HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n<!DOCTYPE HTML>\r\n<html>\r\n");

client.print("<h3>MeteoStation v0.1</h3>\r\n");

client.print("<p> Temp C: ");

client.print(bme.ReadTemperature(HIGH));

client.print("</p><p> Press Pa: ");

client.print(bme.ReadPressure());

client.print("</p><p> Press mm: ");

client.print(bme.ReadPressure()/133.3);

client.print("</p><p> Hum %: ");

client.print(bme.ReadHumidity());

client.print("</p><p> Altitude m: ");

client.print(bme.CalculateAltitude());

client.print("</p><p> Dew Point C: ");

client.print(bme.CalculateDewPoint(HIGH));

client.print("</p></html>\n");

*/

//Во втором способе создается строка, в которую последовательно записываются все данные сформированной страницы. Такой способ формирования страницы намного быстрее, можно сказать моментальный.

 String s="HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n<!DOCTYPE HTML>\r\n<html><h3>MeteoStation v0.1</h3>\r\n";

 s+="<p>Temp C: ";   s+=bme.ReadTemperature(HIGH);

 s+="</p><p> Press Pa: ";   s+=bme.ReadPressure();

 s+="</p><p> Press mm: ";   s+=bme.ReadPressure()/133.3;

 s+="</p><p> Hum %: ";   s+=bme.ReadHumidity();

 s+="</p><p> Altitude m: ";   s+=bme.CalculateAltitude();

 s+="</p><p> Dew Point C: ";   s+=bme.CalculateDewPoint(HIGH);

 s+="</p></html>\n";

 client.print(s);

 delay(1);

  client.flush(); //очищаем данные

 client.stop(); //разрываем соединение с клиентом

 }  }

Обратите внимание на скриншот терминала. В терминал выведена дополнительная информация, и самое главное в ней - IP-адрес WeMos в локальной сети.

Так выглядят данные в браузере, просто и без излишеств. Обратите внимание на адресную строку, доступ осуществляется по тому IP-адресу, который был получен через терминал.

А теперь то же самое, но WeMos будет выступать в качестве точки доступа.

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <BME280.h>

#include <Wire.h>

//подключаем необходимые библиотеки

const char *ssid = "ESPap"; //задаем имя создаваемой сети

const char *password = ""; //пароль не указан, сеть будет открыта


WiFiServer server(80); //сервер на 80 порту

BME280 bme; //настраиваем датчик BME280


void setup() {

 Serial.begin(115200); //будем выводить отладочную информацию в терминал

 WiFi.softAP(ssid, password); //создаем точку доступа, с указанными ранее именем и паролем.


 IPAddress myIP = WiFi.softAPIP(); //получаем IP-адрес WeMos (по умолчанию 192.168.4.1)

 Serial.print("AP IP address: "); //выводим полученный IP-адрес  в терминал

 Serial.println(myIP);

 server.begin(); //запускаем сервер

 Serial.println("Server started");

 bme.begin();  //запускаем работу с BME280

}


void loop() {

 WiFiClient client = server.available();

 if (client) {//если клиент подключен

 Serial.println("Client connected"); //выводим сообщение об этом в терминал

 String s="HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n<!DOCTYPE HTML>\r\n<html><h3>MeteoStation v0.1</h3>\r\n";

 s+="<p>Temp C: ";   s+=bme.ReadTemperature(HIGH);

 s+="</p><p> Press Pa: ";   s+=bme.ReadPressure();

 s+="</p><p> Press mm: ";   s+=bme.ReadPressure()/133.3;

 s+="</p><p> Hum %: ";   s+=bme.ReadHumidity();

 s+="</p><p> Altitude m: ";   s+=bme.CalculateAltitude();

 s+="</p><p> Dew Point C: ";   s+=bme.CalculateDewPoint(HIGH);

 s+="</p></html>\n"; //формируем страницу

 client.print(s); //и отправляем её клиенту

 delay(1);

  client.flush();

 client.stop(); //разрываем соединение с клиентом

 Serial.println("Client disconnected"); //выводим сообщение в терминал что клиент отключен

 }  }

И скриншоты терминала 

и браузера при способе подключения "точка доступа".

Приведенные примеры показывают, как получить данные от WeMos и подключенных к нему датчиков, но вопрос управления WeMos через браузер остался в стороне. Об этом в следующих статьях. Продолжение не за горами.

Теги:

• ESP8266
• ArduinoIDE
• WeMos
• IoT