2016년 6월 8일 수요일

ESP8266 기반의 아두이노용 시리얼 와이파이 쉴드 (ESP8266-Based Serial WiFi Shield for Arduino)

소개

ESP8266 기반의 아두이노용 시리얼 와이파이 쉴드는 Shenzhen Doctors of Intelligence & Technology(SZDOIT)에 의해 개발되고 만들어졌다.

특징


1. 와이파이 모듈은 산업 등급의 칩 ESP8266이고, 그것은 간섭에 강한 메탈로 보호된 ESP-12E이다.

2. 쉴드는 아두이노 우노나 메가 2560이나 다른 보드들에 핀이 적합하다. 전압 변환 칩은 3.3V(ESP8266용)과 5V(아두이노용)을 전환하는데 사용된다.

3. 이중 DIP 스위치는 이 모듈 쉴드가 아두이노 우노 확장보드처럼 단독으로 사용될 수 있거나 ESP8266 확장 보드처럼 사용될 수 있도록 시리얼 포트를 위해 사용된다.

4. 시리얼 데이터는 와이파이 장치에 그대로 전송되거나 그 반대이다. 아두이노 프로그램은 다른 설정을 필요로하지 않는다.

5. 웹서버는 와이파이 파라미터와 시리얼 포트 파라미터를 설정하는 것으로 개발된다.

6. 모듈 쉴드는 독립된 ESP8266 개발 보드로 사용될 수 있다. 예를 들어, official AT 명령 펌웨어 다운로드는 NodeMCU 공개 소스 펌웨어가 사용될 수 있다.

7. 모듈 쉴드는 또한 아두이노 우노를 위한 독립적인 확장 보드처럼 사용될 수 있다.

시리얼 와이파이 모듈 확장 보드나 드라이버 보드 정보에 대한 더 많은 참조는 다음을 참고하라. http://www.doit.am 또는 http://www.smartarduino.com


기술 명세

  • 802.11 b / g / n 무선 표준
  • STA / AP 모드 지원
  • TCP / IP 프로토콜 스택, 하나의 소켓
  • 표준 TCP / UDP 서버와 클라이언트 지원
  • 직렬 포트 보레이트 설정 지원
    • 1200 / 2400 / 4800 / 9600 / 19200 / 38400 / 57600 / 74800 / 115200 bps
  • 직렬 데이타 bit : 5 / 6 / 7 / 8 bit들 지원
  • 직렬 패리티 : none 지원
  • 직렬 스탑 bit는 1 / 2 bit 지원
  • 아두이노 우노나 메가에 핀 호환
  • 아두이노 핀 출력은 2 / 3 / 4 / 5 / 6 / 7 / 8 / 9 / 10 / 11 / 12 / 13
  • ESP8266 GPIO 핀 출력
    • 0 / 2 / 4 / 5 / 9 / 10 / 12 / 13 / 14 / 15 / 16
    • ADC / EN / UART TX / UART RX
  • KEY 버튼 : 모드 설정
  • 이중 DIP 스위치 : 아두이노와 ESP8266 스위칭
  • 와이파이 운영 전류
    • 계속적인 전송 운영 : 70mA (최대 200mA)
    • 유휴 모드 : 200uA 미만
  • 직렬 와이파이 전송 비율 : 110 ~ 460800bps
  • 온도 : -40도씨 ~ +125도씨
  • 습도 : 10% ~ 90% 비압축
  • 무게 : 약 20g (0.7oz)

크기




인터페이스 정의

이 시리얼 와이파이 모듈 보드는 PCB view에 보는 것처럼 인터페이스를 제공한다. 그리고 각 핀 기능들은 회로 보드에 다음과 같이 실크 인쇄되어 있다.
부분 핀 기능 표시
Arduino G Ground
D Digital IO
A Analog IO
5V 5V
TX Arduino Uno TX Connection with ESP8266
RX Arduino Uno RX Connection with ESP8266
SCL Arduino SCL
SDA Arduino SDA
ESP8266 G Ground
D Digital IO
3V3 3.3V
RX0 ESP8266 RX0 아두이노와 연결
TX0 ESP8266 TX0 아두이노와 연결
EN ESP8266 EN
AD ESP8266 AD
RST ESP8266 reset
KEY ESP8266 WiFi 설정
SW ESP8266과 아두이노 아두이노를 IDE로 프로그래밍 할 때,
SW1 스위치는 OFF위치로 하라.


LED 정의

ESP8266 기반의 시리얼 와이파이 쉴드는 두개의 LED가 있다. 빨강 LED는 전원 공급에 할당되어있다. 파랑 LED는 여러 기능 LED이고, 그 기능은 다음처럼 설명된다.

연속적으로 4번 깜빡임 데이터 통신
0.5초마다 한번 깜빡임 설정 모드
1초마다 한번 깜빡임  STA모드로 라우터에 연결중
켜져 있음 AP/STA 일하는중 모드



빠른 시작

이 섹션은 시리얼 와이파이 투명 통신을 달성할 수 있도록 ESP8266 기반의 시리얼 와이파이 쉴드를 빠르게 설정하기 위해 두 예제를 사용한다.

준비 작업: 와이파이 작업 모드로 설정

시리얼 와이파이 쉴드의 공장 기본 작업 모드는 설정 모드이다. 투명 통신 설정을 먼저 수행해야 한다.
주의: 만약 쉴드가 다른 작업 모드에서 운영하는 것으로 설정되었다면 모듈쉴드는 다음의 방법을 통해 설정모드에 들어갈 수 있다. 하나는 KEY 버튼을 1초 이상 누른다. 다른 하나는 "!@!"를 시리얼 포트를 통해서 시리얼 와이파이 쉴드에 보낸다.

단계 1: 시리얼 와이파이 쉴드 전원을 넣고 화이파이 신호를 찾는다. SSID는 "DoitWiFi_Config"이고 패스워드는 "12345678" 이다.


단계 2: 브라우저를 열고 와이파이 IP 주소 192.168.4.1에 접속한다. 설정 페이지는 다음처럼 보여진다.

시리얼 와이파이 쉴드에 포함된 웹서버는 시리얼 파라미터 설정과 네트워크 파라미터 설정을 지원한다. 그리고 또 자동과 수동 AP Scan을 지원한다.

단계 3: "submit"을 누른다.


서브미션 후 시리얼 와이파이 쉴드는 자동적으로 AP 모드로 재부팅 할 것이고 다음처럼 설정된다.
시리얼 포트 파라미터는 9600, n, 8, 1
    WiFi 작업 모드 : AP
    SSID : "DoitWiFi_Ser2Net"
    패스워드 : "12345678"
    TCP 서버 포트는 9000

예제 1 : 와이파이 통신에 아두이노

단계 1 : 시리얼 와이파이 쉴드를 아두이노 우노 보드에 꽂는다. 두 DIP 스위치를 "OFF" 위치로 하여 ESP8266과 아두이노의 시리얼 포트 연결을 끊는다.


(주의 : IDE로 아두이노 프로그램을 다운로딩 할 때, 아두이노 시리얼 포트는 사용되지 않도록 한다. 아두이노 우노는 프로그램 다운로딩을 위한 시리얼 포트가 하나만 있다. 이중 포트 스위치를 OFF 위치로 하는 이유는 ESP8266의 시리얼 포트를 연결끊기 위해서이다.)

단계 2 : 아두이노 우노 프로그램 예제 코드


1.    void setup()
2.    {
3.      Serial.begin(9600);
4.    }
5.    void loop()
6.    {
7.       delay(1000);
8.       Serial.println("hello ESP8266 WiFi"); //output the serial data
9.    }


단계 3 : 이중 스위치를 ON 위치로 한다. ESP8266은 아두이노 우노에 연결된다.


단계 4 : 모바일 폰이나 컴퓨터로 와이파이 신호 "DoitWiFi_Ser2Net"를 찾는다. 와이파이 패스워드는 "12345678"이다.


단계 5 : TCP / UDP 디버깅 소프트웨어를 실행한다.

소프트웨어 다운로드 링크 : http://bbs.doit.am/forum.php?mod=viewthread&tid=174&page=1&extra=#pid206)


연결이 성공하면 소프트웨어는 시리얼 와이파이 쉴드로부터 1초마다 데이터가 전송되는 것을 보여진다. 따라서 아두이노는 시리얼 데이터를 네트워크로 보낼 수 있다.


예제 2 : 원격 서버로 통신

여기서, 예제를 완수하기 위해 Doit 무료 공공 와이파이 네트워크 TCP 툴이 사용된다.

단계 1 : TCP 서버로부터 임의의 IP 주소와 포트를 가져온다. 여기 포함된 IP 주소는 "115.29.109.104" 와 포트번호 "6533" 이다.

(참고 : IP 주소와 포트번호는 http://tcp.doit.am 에 포함될 수 있다)

단계 2 : 시리얼 와이파이 쉴드에 전원을 공급하고 설정 모드로 들어간 후 KEY 버튼을 1초 이상 누른다. "DoitWiFi_Config" 이름의 SSID에 "12345678" 패스워드로 연결한다. 그리고 브라우저에서 "192.168.4.1"에 들어간다.


단계 3 : 무선 라우터에 연결하기 위해 시리얼 와이파이 쉴드를 node 모드(STA 모드)로 설정한다.

    "WiFi Mode" : STA;
여기서 무선 라우터 이름은 "MIFI_A6_cd1c"이고 패스워드는 "mifi66666666"이다.

웹서버는 페이지를 로딩할 때 현재 ESP8266에서 검색된 AP 리스트를 자동적으로 갱신할 것이다. "STA"를 선택했을 때, "Refresh" 버튼은 와이파이 검색 결과를 갱신하기 위해 활성화 된다.

단계 4 : 네트워크 파라미터 설정

    소켓 형식 : "Client"
    전송 형식 : "TCP"
    원격 IP : "115.28.109.104"
    원격 포트 : "6533"

단계 5 : "Submit" 누름


단계 6 : TCP/UDP 디버그 소프트웨어를 실행한다. TCP Cliend 연결을 수립. 목적 IP 주소는 115.29.109.104, 포트번호는 6533이다. Local 포트는 "Auto"로 설정했다.


단계 7 : 소프트웨어는 무선 라우터를 통해 시리얼 와이파이 쉴드로부터 전송된 데이터를 보여준다. 그러므로 아두이노는 시리얼 데이터를 STA 모드에서 네트워크로 보낼 수 있다.




설정 소개

작업 모드 변경

시리얼 와이파이 쉴드의 작업 프로세스

직렬 파라미터 설정



와이파이 모드 설정

시리얼 와이파이 쉴드의 작업 모드는 AP와 STA 모드를 포함한다. 웹서버에서 AP 모드가 선택된 경우 "refresh" 와 "AP List" 버튼은 버려질 것이다. 그러나 SSID와 패스워드는 설정된다.
STA 모드가 선택되었으면 "refresh"와 "AP List" 버튼은 활성화 될 것이다. "Refresh"는 다른 와이파이 신호를 검색하기 위해 사용될 것이고, 검색된 결과는 "AP List"에 보여질 것이다.
시리얼 와이파이 쉴드가 STA 모드일 때, 그것은 설정된 무선 라우터에 연결되거나 모드가 설정될 때까지 항상 연결을 시도할 것이다.

네트워크 설정

네트워크 설정은 서버나 클라이언트처럼 설정할 수 있다. 와이파이 확장 모듈은 동시에 하나의 소켓만 지원한다.
서버 모드가 설정된 경우 "Remote IP"는 비활성화 된다. 그리고 수신 포트번호는 "Local Port"로 채워질 것이다.
클라이언트 모드가 설정된 경우 "Remote IP"는 활성화된다. "Remote IP"와 "Remote Port"는 채워져야 한다.
시리얼 와이파이 쉴드는 TCP와 UDP 무선 프로토콜을 지원한다.

공장 기본

웹서버에서 "FactoryDefault"는 기본 설절을 재설정 하기 위해 사용된다. (시리얼 와이파이 쉴드가 STA 모드이면, 설정 모드에 들어가기 위해 KEY 버튼을 눌러라.) 기본 설정은 다음과 같다.


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