ESP8266 – WiFi para microcontroladores

No tiene mucho que salió el integrado ESP8266. Este chip es una buena alternativa (y bastante economica) para poder incorporar WiFi a nuestros desarrollos.

Compré por ebay un modulo para probar. Rapidamente hay muchas variaciones del modulo (con antena, sin antena, de montaje superficial, con antena de chip, etc). La version que compre (ESP-01) tiene la antena incluida en el pcb.

El módulo requiere una fuente de alimentacion de 3.3V, por lo que si necesitamos incorporarlo a algun diseño a 5V podemos recurrir a algun traductor de voltaje.

El pinout para esta version es la siguiente:

*Nota acerca de los pines. El pin marcado como CE/-PD sirve para seleccionar el chip y tambien para mandarlo a bajo consumo, pero al salir de bajo consumo, se resetea automaticamente el circuito.

Para hacer las pruebas, use un convertidor de usb a serial (TTL) con el chip ft232rl.

El diagrama de conexión es el siguiente:

Usé un regulador de voltaje LF33CV por la razón de que el regulador interno del FT232 no proporciona la suficiente corriente y podemos dañar ambos circuitos.

El modulo viene con un firmware basico que establece la comunicacion serial a una velocidad de 115200bps, que es un poco complicado de implementar en microcontroladores de gama baja (avr, msp430, pic, etc.), pero en la computadora no hay problema.

Cuando encendemos el modulo, este saca un «boot log» a 74880bps, por lo que podemos recibir «basura» al principio, despues cambia al valor de 115200 y vemos cuando el modulo esta listo con un «ready»:

Cuando cambiamos la velocidad a 74880bps, podemos identificar el «boot log» pero el «ready» se vuelve ilegible:

Este «boot log» sirve para definir el estado del modulo.

Pero bueno, como mecioné, el firmware que viene por defecto, pone muy alta (115200bps) la velocidad de la uart del modulo. Para poder usar esto a velocidades mas decentes para microprocesadores como el AVR ó MSP430 es necesario actualizar el firmware

Actualizacion de firmware

Para este proceso es necesario cambiar un poco el diagrama de conexion:

Cuando el GPIO0 se pone a ‘0’ y se enciende el modulo, este entra en modo de programacion.

Ademas del modo de programacion es necesario contar con las siguientes herramientas:

• python 2.7.x
• pyserial
• esptool.py
• y el firmware (hay varios disponibles, de hecho puedes hacer uno propio al instalar el toolchain, pero eso no lo abarcaremos por ahora)

El programa esptool.py es un script que por medio del puerto serie, graba el firmware al modulo, este programa es de linea de comandos.

Una vez que conectamos el modulo en modo programacion y tenemos las herramientas listas, ejecutamos el programa con la siguiente linea:

En mi caso el ESP esta conectado al puerto serial COM10. Tarda un minuto en cargar el firmware…

Una vez que esta actualizado, el nuevo firmware libera nuevas funciones y hace correcciones a las anteriores que mejoran el desempeño del modulo, como el cambio de velocidad de comunicacion:

En las siguientes partes, muestro como se probó el modulo como «estacion» (el modulo se conecta a un access-point/router) en modo servidor y modo cliente, tambien se uso la forma «AP» (access-point) para que otros dispositivos se conecten al modulo ESP.

Modo «estacion»

Para probar las configuraciones use el programa «realterm». El modulo obedece comandos AT. Pueden encontrar una buena referencia aqui. Por razones de mantener este post lo mas corto posible, ademas de que depende de la version de firmware, no haré muchos comentarios (de hecho, nada 😛 ) sobre los comandos AT.

Primero, en la siguiente imagen, se puede ver la secuencia de configuracion, cada comando se termina con un [CR+LF] (si se usa un «printf»en uart, seria un \r\n). Lo que se envia desde la PC esta de color verde y lo que responde el modulo esp esta en amarillo.

Hasta aqui, el uso es incluso bastante intuitivo. Se puede ver como incluso el modulo puede mostrar una lista de redes que estan a su alcance. Y ahora podemos conectarnos:

Podemos ver que el modulo soporta el dhcp, lo que simplifica mucho el proceso (tambien podemos establecerla estatica).

Incluso si apagan el modulo cuando esta conectado, al momento de encenderlo de nuevo, guarda en memoria la red a la que estaba conectado y se conecta de nuevo:

Podemos hacerle «ping»

Pero lo importante es comunicarnos. Hay dos formas, en modo servidor y en modo cliente.

Modo servidor

Cuando esta en el modo estación, es como un elemento mas de la red (pc/tablet/celular), y podemos montar un servidor (poner a la escucha de un puerto TCP y que cada entrada de datos a ese puerto se vea reflejado en la uart). Con esto, nuestro microcontrolador podra saber si hay alguna conexión entrante, y el mensaje que llega. Es muy util cuando tenemos un sensor remoto y desde la PC queremos leerlo. Para hacer eso hice un pequeño programa en C# que trata de conectarse al modulo ESP8266 por el puerto 9999. En la imagen se ve como el modulo se configura para la escucha de ese puerto. La computadora se conecta al modulo, envia un mensaje y espera una respuesta; contestamos por el puerto serie y el modulo envia la respuesta al dispositivo conectado (programa en c#).

Modo cliente

En este modo, el modulo es el que busca conectarse con otro elemento de la red. Tambien para probar hice otro programa en C# que se pone a la escucha en el puerto 20002 de la PC. El modo cliente puede ser conveniente cuando por ejemplo el cliente (el procesador con el modulo ESP) necesita alguna autorizacion, o bien reporta al servidor algun evento inesperado.

Modo Acces Point (AP)

En este modo de operacion el modulo puede servir como un punto de acceso y permitir/negar el acceso a la red de datos de modulos. Este modo trabaja muy bien incluso tiene varias formas de seguridad de conexion (WPA2 PSK por ejemplo). Incluso pude conectar mi iPad 😛 sin problemas, lo que nos brinda nuevas oportunidades para aplicaciones mobiles que requieran generar su propia red de datos.

En fin, en lo poco que pude probar el modulo, me parecio que tiene aplicaciones y alcances bastante interesantes. En cuanto tenga un proyecto con este modulo, lo pondre aqui sin dudas…

Espero esta informacion les ayude a saber si les conviene este tipo de comunicaciones para sus proyectos.

Sin mas por el momento…

Argos