Spis treści:
Třetí verze WiFi modulu řady NodeMCU od společnosti Espressif Systems je založena na slavném čipu. ESP8266, který je určen k realizaci komunikace mezi zařízeními a stroji různých aplikací prostřednictvím bezdrátové sítě WiFi. Hardwarový modul a jeho software jsou šířeny pod licencí open source.
Používání desky NodeMCU v3 můžete velmi jednoduše vytvořit mnoho zajímavých a praktických projektů IoT. Modul od společnosti Espressif Systems byl navržen podle čtyřvrstvého modelu struktury protokolu TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) a je vybaven sadou vstupních/výstupních portů, které umožňují snadné připojení periferních zařízení i desek Arduino. Vestavěný převodník USB-UART, konektor micro USB a anténa na desce plošných spojů poskytují vynikající komunikační prostředky pro propojení s počítačem a dalšími spolupracujícími zařízeními.
WiFi modul ESP8266 + NodeMCU v3 - vynikající a praktické rozšíření základních možností mikrokontrolérů
Desky Arduino, stejně jako další moduly postavené na mikrokontrolérech, jsou již několik desetiletí základem nebo nezbytnou podporou pro nespočet projektů elektrických, elektronických, mechanických i neelektronických zařízení.
Po mikrokontroléry mikrokontroléry používají kutilové, studenti technických univerzit v laboratorních kurzech mikroprocesorové techniky a profesionální konstruktéři, kteří se specializují na návrh vestavných systémů pro nejrůznější aplikace.
Mikrokontroléry jsou obvykle vybaveny potřebnou sadou programovatelných portů, které mohou fungovat jako vstupní i výstupní, což umožňuje jednoduchou implementaci i těch nejsložitějších hardwarových aplikací.
Významným nedostatkem většiny nejoblíbenějších mikrokontrolérů je však chybějící vestavěný modul WiFi, který zajišťuje bezdrátové připojení k externím zařízením. Za tímto účelem byla vyvinuta další hardwarová rozšíření, právě v podobě WiFi modulů, s jejichž pomocí může uživatel vytvářet kapitální aplikace IoT, jako je například dálkové ovládání vytápění bytu nebo poplašný systém, který jistě překvapí zloděje v případě nežádoucí aktivity.
Kompatibilita s oblíbenými platformami vestavných systémů
Modul WiFi NodeMCU v3 od společnosti Espressif Systems s čipem ESP8266 může být základní součástí projektů internetu věcí. Vestavěná sada konektorů GPIO (nezaměňovat se 40pinovým konektorem GPIO na většině modelů minipočítačů Raspberry Pi) obsahuje mimo jiné programovatelné digitální vstupní/výstupní porty, komunikační rozhraní UART, I2C, SPI známá z Arduina a také výstupy generující signál PWM s proměnným plněním, který lze využít mimo jiné v aplikacích pro řízení elektromotorů a LED. Díky tomu lze desku NodeMCU v3 použít také jako čip pro propojení s různými vestavnými platformami.
Programování a komunikace s počítačem
Software modulu je založen na skriptovacím jazyce Lua, jehož syntaxe je z velké části založena na jazyce C. Jazyk Lua je přístupný i začínajícím programátorům a umožňuje jednoduchý, ale rychlý vývoj zdrojového kódu. Díky licenci open source má uživatel možnost provádět řadu libovolných úprav hardwarové konstrukce modulu i jeho softwaru.
Uživatel může úpravy, které provedl, sdílet na internetu pro ostatní uživatele modulu NodeMCU v3. Vestavěný převodník USB-UART umožňuje modulu provádět proces komunikace s počítačem a vestavěný port micro USB funguje jako komunikační port, ale také poskytuje napájecí napětí. Indikace činnosti modulu je realizována pomocí blikající LED diody. K programování modulu lze použít prostředí Arduino IDE, které je plně kompatibilní s hardwarovou specifikací modulu.
Způsoby zásobování systému
Stejně jako téměř každé elektronické zařízení potřebuje i WiFi modul ESP8266 NodeMCU v3 ke své funkci správnou úroveň napájecího napětí. To můžeme modulu dodávat třemi způsoby:
- Port micro USB – když je modul připojen k počítači přes port USB, můžeme jej naprogramovat a rychle zkontrolovat, zda naše aplikace splňuje cíle návrhu, aniž bychom museli dodávat externí napájení, a to ještě před instalací naprogramovaného modulu do našeho projektu.
- Pin “3V3” – Napájení 3,3 V. Na desce modulu je integrovaný stabilizátor napětí AMS1117, který na výstupu dodává 3,3 V.
- Pin “Vin” – Napájení v rozsahu 7V – 12V z externího stejnosměrného zdroje nebo akumulátoru.
Technické specifikace
- Mikrokontrolér: Tensilica LX106 32-bitový
- Architektura mikrokontroléru: RISC
- Hodinová frekvence: 80MHz (rozšiřitelná na 160MHz)
- RAM pro pokyny: 32kB
- Uživatelská paměť RAM: 80kB
- RAM pro systém: 16kB
- Paměť FLASH: 4MB
- Funkce konektoru micro USB: napájení a komunikace modulu s počítačem
- Počet pinů GPIO: 13
- Modul WiFi: ESP8266
- Podpora standardu WiFi IEEE 802.11 b/g/n
- Podpora šifrovacího standardu WPA/WPA2
- Podpora režimů STA a AP
- Podpora protokolů TCP/IP
- Podpora protokolů TCP / UDP v konfiguraci klient/server
- Dostupné datové rychlosti (datové toky) sériového portu: 1200b/s, 2400b/s , 4800b/s, 9600b/s, 19200b/s, 38400b/s, 57600b/s, 74800b/s, 115200b/s.
- Kompatibilita se základními deskami Arduino UNO a Arduino MEGA
- Kompatibilita s vývojovým prostředím Arduino IDE
- 32-bitový hardwarový časovač
- Spotřeba proudu při nepřetržitém provozu: 70mA
- Spotřeba proudu – maximum: 200mA
- Spotřeba proudu v režimu hlubokého spánku: <3mA
- Sériová přenosová rychlost podporovaná modulem WiFi: 100b/s – 460800b/s
- Rozsah provozních teplot: -40°C – + 125°C
- Napájecí napětí: 3,3 V / 5,0 V / 7,0 V – 12,0 V
- Maximální proudová kapacita pinů GPIO: (zdrojový proud), 20 mA (odtokový proud).
- Hmotnost modulu: 20g
- Rozměry modulu: 50 x 38 mm
Příklady použití modulu
S modulem ESP8266 + NodeMCU v3 WiFi můžete sestavit mnoho zajímavých zařízení a rozšířit je o možnosti bezdrátové komunikace. Jednou z nejoblíbenějších aplikací takových WiFi modulů je široce pojatá automatizace budov v inteligentních instalacích. Prostřednictvím sítě WiFi může uživatel ovládat například klimatizaci a vytápění – například cestou domů může nastavit požadovanou teplotu prostředí, aby po příchodu na pracoviště mohl využívat požadované klimatické podmínky. Další zajímavou aplikací jsou dálkově ovládané roboty s měřicími senzory, které lze využít k monitorování podmínek prostředí na libovolném místě v objektu v reálném čase, např. na plantáži silně postřikované pesticidy nebo v továrně na nebezpečné chemikálie.
