Wi fi pcmcia внутрішня схема мікросхеми. Wi-Fi мікросхеми. Компанії розпочали тонке налагодження. Параметри модуля ESP8266

Перегляди: 2762

ЗАгострення конкуренції
Сектор WLAN-виробів сьогодні є найбільшим на ринку бездротових систем. Згідно з прогнозами аналітичної компанії IDC, відвантаження напівпровідникових мікросхем для систем бездротових локальних мереж зростуть з 23,5 млн. у 2002 році до 114,5 млн. шт. 2007-го, що зумовлено насамперед зростанням їх застосування у ноутбуках. Так, за оцінками аналітиків компанії, до 2007 року 91% цих портативних систем буде оснащено чіпсетами стандартів 802.11a/b/g, що дозволяють користувачеві підключатися до локальних мереж, що працюють зі швидкістю передачі 54 Мбіт/с (відповідно до стандарту 802.11g) 11 Мбіт/с (відповідно до стандартів 802.11b/a) у діапазоні частот 2,4 (стандарти 802.11b/g) та 5 ГГц (стандарт 802.11а). Вже 2003 року близько 42% ноутбуків було оснащено Wi-Fi-засобами. Застосування ж чіпсетів стандартів 802.11a/b/g мобільних телефонахне буде настільки широким. За даними компанії IDC, у 2007 році частка телефонних трубок із вбудованими функціями кишенькового комп'ютера, виконаних на основі чіпсетів стандартів 802.11a/b/g, не перевищить 5%. При цьому чіпсети стандарту 802.11b коштуватимуть 5,9 дол., стандарту 802.11g – 6,8 дол., а дводіапазонні мікросхеми стандартів 802.11a/b/g – 7,4 дол. Зниження цін призведе до того, що продаж Wi- Fi-мікросхем за аналізований період у вартісному вираженні збільшаться з 599 млн. до 1,1 млрд. дол. Не дивно, що зростає і кількість постачальників мікросхем для WLAN-систем. Все це загострює конкурентну боротьбу на ринку мікросхем стандарту 802.11, спонукаючи виробників скорочувати число мікросхем у чіпсеті та розширювати виконувані ними функції. Чіпсет, призначений для підтримки стандарту IEEE 802.11, повинен містити три основні функціональні блоки:
· трансівер на частоту 2,4 чи 5,6 ГГц;
· Модем, що підтримує мультиплексування з ортогональним частотним поділом сигналів (OFDM) та модуляцію CCK;
· уніфікований контролер доступу до середовища передачі даних (Media-Access-Controller – MAC), що підтримує одну, дві або всі три версії a/b/g стандарту 802.11, а також їх розширення.
Чіпсети стандарту 802.11, що випускаються сьогодні на ринок, як правило, включають дві мікросхеми – МАС/baseband-процесор* і радіомодуль. При цьому основна увага приділяється створенню чіпсетів, придатних для роботи із двома або трьома версіями стандарту.
Найбільший рекламний "шум" легко створила компанія Intel у 2003 році при просуванні технології мобільних засобів, що підтримують стандарт 802.11b, для ноутбуків та кишенькових комп'ютерів сімейства Centrino**. У 2004-му випущено Wi-Fi міні-PCI-модем типу PRO/Wireless 2200BG, що підтримує версії a і b стандарту 802.11 і забезпечує швидкість передачі 11 і 54 Мбіт/с, відповідно, а також модем типу PRO/Wireless 2915ABG, що підтримує три версії стандарту. PRO/Wireless 2200BG працює в ISM-смузі частот діапазону 2,4 ГГц та підтримує технологію DSSS (пряму послідовність робочих частот) для підключення до мереж 802.11b стандарту та OFDM для мереж 802.11g стандарту. У стандарті 802.11g модем забезпечує дальність передачі в закритому приміщенні 30 м при максимальній швидкості 54 Мбіт/с і 91 м при 1 Мбіт/с, в 802.11b стандарті - 30 м при 11 Мбіт/с і 90 м при 1 Мбіт/с. Модем PRO/Wireless 2915ABG працює в UNII смузі частот 5-ГГц діапазону та підтримує OFDM для мереж 802.11a/g стандарту та технологію DSSS для 802.11b мереж. У версії а стандарту дальність передачі у закритому приміщенні становить 12 м при 54 Мбіт/с та 91 м при 6 Мбіт/с, у версії b – 30 м при 11 Мбіт/с та 90 м при 1 Мбіт/с, у версії g – 30 м за 54 Мбіт/с і 91 м за 1 Мбіт/с.
Система бездротової сумісності компанії Intel дозволяє знизити взаємні перешкоди мікросхем сімейства PRO/Wireless та приладів стандарту Bluetooth. Засоби температурного калібрування динамічно оптимізують роботу за рахунок регулювання вихідної потужності відповідно до зміни температури.
Однак такі компанії, як Broadcom, Atheros, Philips та IceFyre Semiconductor (Канада) успішно конкурують з Intel, випереджаючи її у випуску досконаліших чіпсетів стандарту 802.11 вартістю близько 20 дол. при закупівлі великих партій. І просуванню їхньої продукції на ринку значною мірою сприяли 300 млн. дол., витрачені фірмою Intel на рекламну кампанію мобільної технології Centrino.
У середині 2004 року компанія Broadcom оголосила про створення однокристального рішення для WLAN-з'єднань стандарту 802.11g. Ця мікросхема трансівера BCM4318, що входить до сімейства AirForce One, має на 72%. менші розміри, ніж традиційні Wi-Fi-модулі, і дешевші за них. Завдяки цьому вона знайде широке застосування у ноутбуках, кишенькових комп'ютерах та побутових електронних приладах. Мікросхема виконана на основі технології BroadRange, що використовує цифрові методи обробки сигналу для отримання високої чутливості. Вона містить високоефективний ВЧ-блок на частоту 2,4 ГГц, baseband-процесор стандарту 802.11a/g, МАС та інші радіокомпоненти. Завдяки зменшенню, порівняно з існуючими рішеннями, на 45% числа компонентів, що використовуються, мікросхема дозволяє знизити вартість обладнання мереж побутових пристроївта пристроїв фірм малого бізнесу, в яких вона використовується.
Мікросхема підтримує технологію 54g – варіант реалізації стандарту 802.11g компанії Broadcom. Ця технологія забезпечує найкращу в промисловості комбінацію швидкодії, зону дії та захист даних. Вироби компанії, що підтримують технологію 54g, сумісні з більш ніж 100 млн. встановленими на сьогоднішній день пристроями стандартів 802.11b/g.
У мікросхемі передбачена схема управління живленням, що продовжує термін життя батареї, а програмні засоби SuperStandby компанії при перевірці наявності вхідних повідомлень забезпечують включення мінімальної кількості елементів мікросхеми на мінімально можливий час. В результаті в режимі очікування рівень споживаної потужності на 97% менше, ніж у традиційних WLAN-рішень.
Крім того, компанією випущена система на кристалі - однокристальна мікросхема маршрутизатора BCM5352E, що виконує функції маршрутизації зі швидкістю 54 Мбіт/с, переключення в мережу Fast Ethernetта обробку набору команд MIPS-процесором. Обидві мікросхеми підтримують програмні засоби OneDriver компанії, забезпечуючи тим самим високу продуктивність та захист.
Восени 2004 року компанія Broadcom випустила мікросхему типу BCM4320 стандарту 54g із вбудованим інтерфейсом USB 2.0. Мікросхема забезпечує можливість Wi-Fi-підключення будь-якого пристрою з USB 2.0 портом до локальної мережі. Завдяки розміщенню МАС/baseband-процесора 802.11a/g стандарту, USB 2.0 трансівера, процесорного ядра та пам'яті в одному корпусі компанія не лише зменшила габарити та споживану потужність модуля бездротового зв'язку, але й на 50% скоротила витрати на матеріали.
Один з найвідоміших розробників мікросхем МАС та процесорів, а також програмних засобівдля WLAN-систем – компанія Texas Instruments. Її однокристальна мікросхема МАС/baseband-процесора TNETW1130 (рис.1) підтримує швидкість передачі 54 Мбіт/с частотних діапазонах 2,4 та 5 ГГц, а також всі три версії a/b/g стандарту 802.11. Мікросхема вибрана Wi-Fi Alliance як зразок розробки, що використовується під час перевірки функціональної сумісності пристроїв стандарту 802.11g та гарантії функціональної сумісності мереж із пристроями 802.11b та ​​802.11g стандартів. Відповідно до вимог стандарту 802.11i, що забезпечує на сьогоднішній день найвищий рівень захисту даних, мікросхема містить акселератор для реалізації протоколів захищеного доступу (WPA) та обов'язкової та додаткових програм AES стандарту. У ній також передбачено блок підтримки якості послуг передачі даних (Quality of Service – QoS) для виконання розширеної розподіленої функції координації та гібридної функції координації, що дозволяє визначати смугу частот програм, що виникають у реальному часі, таких як передача голосу по WLAN-мережі, радіопередача, проведення відеоконференцій та ін. Крім того, функції мікросхеми входить управління потужністю при передачі, що дозволяє оптимізувати споживану потужність і продовжити термін служби батареї.
Монтується мікросхема TNETW1130 у 257-вивідний корпус BGA-типу розміром 16х16 мм. Корпус сумісний з розведення висновків з мікросхемами MAC/baseband-процесорів попередніх поколінь.

ДАЛІ СПОЛУЧУВАТИ, МЕНШЕ СПОЖИВАТИ
Один із основних напрямків робіт сучасних виробників чіпсетів для мереж 802.11 стандарту – збільшення дальності дії. Цей параметр для більшості стандартних Wi-Fi-модемів не перевищує 100 м у приміщенні та 300 м у відкритому просторі у зоні прямої видимості. Чіпсет 802.11a/b/g стандарту четвертого покоління компанії Atheros Communications серії AR5004X, що містить дві мікросхеми та виконаний за технологією розширеної дальності (eXtended Range – XR), забезпечує вдвічі більшу дальність дії – до 790 м. Чіпсет забезпечує можливість під'єднання приладу будь-якого чинного сьогодні 802.11 стандарту у будь-якій точці світу. У чіпсет входять дві мікросхеми, виконані за КМОП-технологією (рис.2):
· дводіапазонна "радіостанція-на-кристалі" (РНК) типу AR5112, розрахована на діапазони частот 2,3-2,5 і 4,9-5,85 ГГц і містить підсилювач потужності і малошумливий підсилювач. Для спеціальних додатківпередбачена можливість застосування зовнішніх підсилювачів (потужності та малошумного). Мікросхема дозволяє обійтися без фільтрів ПЧ та без більшості ВЧ-фільтрів, а також зовнішніх ГУН та ПАР-фільтрів. Напруга живлення мікросхеми 2,5-3,3 В;
багатопротокольний МАС/baseband-процесор типу AR5213, що підтримує РНК. Мікросхема містить блоки стиснення даних у реальному часі, швидкої покадрової та пакетної передачі, ЦАП та АЦП. Напруга живлення 1,8-3,3 Ст.
Збільшення дальності передачі досягнуто за рахунок удосконалення мікросхеми МАС/baseband-процесора, а не ВЧ-мікросхеми. XR-технологія, що використовується в мікросхемі, дозволяє супроводжувати, калібрувати та інтерпретувати сигнали чотирьох OFDM-каналів. Завдяки скиданню швидкості передачі при великих відстанях вирішено проблему зниження ставлення пікової потужності до середньої та покращено ефективність кодування.
Швидкість передачі даних у стандарті 802.11a становить 6–54 Мбіт/с, у стандарті 802.11b – 1–11 Мбіт/с та 802.11g – 1–54 Мбіт/с. У чіпсеті передбачена також можливість роботи в режимах Super G та Super AG, що використовують адаптивну технологію радіозв'язку та дозволяють автоматично визначати вільні канали з метою забезпечення максимальної пропускної спроможності. У цьому швидкість передачі сягає 108 Мбіт/с. В результаті типове значення пропускної здатності користувача каналу може перевищувати 60 Мбіт/с. Чутливість приймача, що забезпечується чіпсетом, становить -105 дБм, що більш ніж на -20 дБм краще за значення цього параметра, наведеного в стандарті.
Ще одна важлива перевага нового чіпсету - зниження споживаної потужності. Більшість сучасних WLAN-радіостанцій завжди включені, навіть без передачі або прийому даних. У радіостанції на основі нового чіпсету в неробочому стані живлення відключається, і в результаті загальне споживання потужності в порівнянні з іншими подібними пристроямискорочується на 60% (навіть під час роботи зі швидкістю передачі 54 Мбіт/с), а струм, споживаний як очікування, становить лише 4 мА.
Чіпсет забезпечує не тільки підключення до бездротової мережі, а й подачу сигналу тривоги при крадіжці. У цьому режимі живлення мікросхем комплекту не відключається, навіть якщо пристрій, у якому вони використовуються (лептоп, кишеньковий комп'ютер або інший хост-прилад), не працює. У разі спрацювання при крадіжці чіпсет попереджає мережу про несанкціоноване вилучення мобільного пристрою, навіть якщо цей пристрій вимкнено.
Монтуються мікросхеми комплекту в 64-контактний безвивідний пластмасовий корпус-носій кристала розміром 9х8 мм або 196-вивідний корпус BGA-типу.
Наприкінці 2004 року компанія Atheros оголосила про створення першого у світі повністю функціонального Wi-Fi-модуля – AR5006X – на основі однокристальної КМОП-мікросхеми AR5413 (рис.3), що реалізує підключення до локальних мереж стандартів 802.11a/b/g. Мікросхема містить МАС, baseband-процесор та дводіапазонний ВЧ-блок з покращеними характеристиками. Завдяки можливості "безшовного" підключення до будь-яких Wi-Fi-мереж, підтримки 802.11i стандарту, а також підтримки режимів XR та Super AG, AR5006X зможе знайти великий попит у виробників комплексних систем для ПК, промислового, торговельного та побутового електронного обладнання. AR5006X не тільки дозволяє виключити одну мікросхему, що входила в попередній чіпсет, але і скоротити кількість використовуваних дискретних компонентів на 24. В результаті вдалося на 15% зменшити кількість компонентів, що застосовуються в пристроях, що розробляються, і істотно знизити витрати на матеріали.
В однокристальній схемі підтримки стандартів 802.11a/b/g типу AR5413 використано вдосконалений широкосмуговий приймач, який входить контролер послідовності каналів з найкращими умовами передачі, що забезпечує більшу дальність передачі і більш високу стійкість до багатопроменевого поширення, ніж традиційні прилади на основі еквалайзера. Як і в попередній мікросхемі РНК, для спеціальних додатків передбачена можливість застосування зовнішніх підсилювача потужності та малошумного підсилювача, а також виключені всі фільтри ПЧ та більшість ВЧ-фільтрів, а також зовнішні ГУН та ПАР-фільтри. Загалом за своїми параметрами однокристальна мікросхема можна порівняти з попереднім чіпсетом.
Напруга живлення становить 1,8-3,3 В. Монтується мікросхема в пластмасовий корпус BGA-типу розміром 13х13 мм.
Масове виробництво WLAN-пристрою планувалося на четвертий квартал 2004 року. Ціна його не повинна перевищити 12 дол. при закупівлі партії 10 тис. штук.
Можливості, що надаються стандартом 802.11, отже, і ринки збуту мікросхем і чіпсетів їм безмежні. Якщо оснастити кожен кишеньковий комп'ютер і стільниковий телефон засобом підтримки цього стандарту (або хоча б його частини), кількість користувачів такими пристроями зросте з десятків мільйонів до сотень мільйонів людей. Це вимагатиме чималої кількості чіпсетів з невеликим енергоспоживанням. Перший крок на шляху створення таких мікросхем зробила компанія IceFyre Semiconductor, яка повідомила наприкінці 2003 року про створення двох чіпсетів: одного – SureFyre стандарту 802.11a та другого – TwinFyre для підтримки всіх трьох версій стандарту a, b та g.
До складу чіпсету SureFyre входять:
· Мікросхема МАС-контролера ICE5125 з малим енергоспоживанням, що підтримує версії 802.11a,b,h,I і надає гарантовану якість послуг передачі даних зі швидкістю більше 30 Мбіт/с (рис.4). Архітектура контролера може бути масштабована для забезпечення швидкості передачі даних до 108 Мбіт/с;
· Мікросхема фізичного рівня 802.11 типу ICE5351 (за твердженням розробників, на момент створення чіпсету - єдина однокристальна схема фізичного рівня стандарту 802.11a);
· GaAs-підсилювач потужності класу F з підсумовуючим архітектурою Ширекса на частоту 5 ГГц типу ICE5352, що перевищує ККД традиційні підсилювачі класу АВ в діапазоні вихідної потужності 40-120 мВт.
Удосконаливши конструкцію традиційного OFDM-модему, розробники компанії зуміли вмістити в мікросхему фізичного рівня ICE5351 три обчислювальні механізми. Це світловий відсікач (Light Clipper), що обмежує відношення пікової потужності до середньої потужності OFDM-сигналу до прийнятного рівня; адаптивне джерело попередніх спотворень; фазовий фрагментатор, що розбиває OFDM-сигнал передачі на безліч сигналів з постійною огинаючої зі ставленням пікової потужності до середньої, що дорівнює 0 дБ (рис.5).
До складу чіпсету TwinFyre входять ті ж мікросхеми МАС-контролера ICE5125 і підсилювача потужності ICE5352, а також дводіапазонна мікросхема фізичного рівня типу ICE5825 з вбудованим baseband-процесором, що підтримує CCK модуляцію, і мікросхема радіомодуля стандарту 201. двох діапазонах.
Вихідна пікова потужність обох чіпсетів перевищує 1,1 Вт за швидкості передачі 54 Мбіт/с. Чутливість приймача та лінійність сигналу передачі, відповідно, на 10 та 2 дБ краще, ніж у 802.11 стандарті. Так, чутливість приймача при швидкості передачі 54 Мбіт/с становить -75 дБ (проти заданого стандартом рівня -65 дБ), за мінімальної швидкості передачі (6 Мбіт/с) вона дорівнює -95 дБ. Завдяки допуску на розкид затримки, що дорівнює 150 нс, а також просторовому рознесенню антен і регулюванню потужності при кожній передачі пакета даних дальність у приміщенні при швидкості 54 Мбіт/с та частоті появи помилок передачі 6% може перевищувати 40 м. При зовнішньому двоточковому передачі за максимальної швидкості становить 2,9 км. Крім того, чіпсети сімейств SureFyre та TwinFyre надають проектувальникам велику гнучкість, дозволяючи використовувати або повну систему, або тільки фізичний рівень для інтерфейсу з вбудованим хостом або запатентованою мікросхемою МАС. Лінійність передачі сигналу чіпсету TwinFyre під час реалізації стандарту 802.11b становить -30 дБ, стандарту 802.11g – -27 дБ. Середня вихідна ВЧ-потужність перевищує 20 дБм.
Максимальна споживана потужність обох чіпсетів майже вдвічі менша, ніж у чіпсетів, що конкурують, - 720 мВт. Завдяки таким низьким енерговитратам та агресивній системі регулювання потужності чіпсети компанії IceFyre зможуть забезпечити підключення стільникового телефонуабо кишенькового комп'ютера до стандартної мережі 802.11. Більше того, ці чіпсети сприятимуть формуванню мереж побутових пристроїв, що поєднують телевізор, аудіосистему, телевізійну абонентську приставку, кабельний модем тощо.
Компанія IceFyre планувала розпочати великомасштабне виробництво 802.11a чіпсету в першому кварталі 2004 року, а 802.11a/b/g чіпсету TwinFyre у третьому кварталі того ж року. Початкова ціна чіпсету SureFyre мала скласти приблизно 20 дол., TwinFyre продаватиметься на 5–7 дол. дорожче.

ВІДПОВІДЬ НА MIMO-ТЕХНОЛОГІЮ
Як і в будь-якій галузі, успішне просування WLAN-систем на ринку вимагає безперервного збільшення їх пропускної спроможності та покращення якості зв'язку. Можна виділити такі три ключові напрямки робіт з удосконалення таких систем:
· Поліпшення техніки радіозв'язку з метою збільшення швидкості передачі;
· Розробка нових механізмів реалізації режимів фізичного рівня;
· Підвищення ефективності передачі, щоб компенсувати погіршення продуктивності, пов'язане з передачею заголовків і перемиканням радіопристрою в режим передачі.
І при цьому потрібно підтримувати всі три версії 802.11 стандарту. Один із способів підвищення швидкості передачі бездротових систем – застосування кількох антен на вході та виході мікросхеми реалізації бездротового підключеннядо локальної мережі. Ця технологія, що отримала назву multiple-input multiple-output (MIMO), або технології "розумних" (смарт) антен, використовує настільки небажане в бездротових системахзв'язку багатопроменеве поширення, поставивши його на службу цим системам (рис.6). Вона дозволяє узгоджено витягувати інформацію, що надходить кількома каналами з допомогою розділених у просторі антен. Технологія MIMOвирішує проблему підвищення швидкості передачі на великі відстані та повної сумісності з існуючими стандартами. І все це без використання додаткового частотного спектру. За твердженням представників компаній, що випускають напівпровідникові Wi-Fi-мікросхеми, MIMO стане ключовою технологією, що забезпечує реалізацію стандарту 802.11n, що передбачає підтримку швидкості передачі понад 100 Мбіт/с. Тільки США в діапазоні 5 ГГц є 24 канали, що не перекриваються, і три канали в діапазоні 2,4 ГГц. При 100 Мбіт/с швидкості передачі даних кожного з цих 27 каналів доступна пропускна здатність може досягти 3 Гбіт/с.
MIMO-технологія розроблялася з 1995 року вченими Стенфордського університету, що пізніше утворили компанію Airgo Networks (www.airgonetworks.com), яка в серпні 2003 року оголосила про створення досвідченого Wi-Fi-чіпсета типу AGN100, виконаного за технологією True MIMO на базі системи та забезпечує швидкість передачі до 108 Мбіт/с. Щоправда, для досягнення такої швидкості необхідно користуватися маршрутизаторами та клієнтськими платами, що базуються на MIMO-технології компанії. При цьому новий чіпсет сумісний з усіма існуючими Wi-Fi стандартами. Випробування показали, що за дальністю передачі чіпсет у два-шість разів перевищує існуючі на момент його випуску пристрої. Через війну площа зони охоплення кожної точки доступу (Access Point – AP) збільшилася на порядок.
Чіпсет AGN100 містить дві мікросхеми - МАС/baseband-процесора (AGN100BB) та ВЧ-модуля (AGN100RF). Архітектура мікросхем може масштабуватися, що дозволяє виготовлювачу реалізовувати систему з однією антеною, використовуючи одну ВЧ-мікросхему, або збільшувати пропускну спроможність, встановлюючи додаткові мікросхеми ВЧ. Чіпсет підтримує всі три версії 802.11a/b/g та відповідає вимогам прийнятого робочою групою IEEE стандарту 802.11i на безпеку та захищеність зв'язку, а також стандарту на якість послуг, що надаються.
Як повідомила компанія наприкінці 2004 року, за один квартал з початку продажу на роздрібному ринку було придбано понад 1 млн. MIMO-чіпсетів.
Про зростання популярності MIMO-технології свідчить і той факт, що на виставці побутової електроніки (CES), що відбулася 6–9 січня 2005 року, низка OEM-компаній представила свої WLAN-системи на основі цієї технології або їх опис. І багато з цих систем, зокрема компаній Belkin, Netgear і Linksys, виконані на чіпсетах компанії Airgo Networks.
Загострює ситуацію та демонстрація на CES компанією Atheros Communications чіпсету AR5005VL, що підтримує MIMO-подібну роботу систем на базі смарт-антен. Чіпсет, що підтримує версії 802.11g і 802.11a/g, може працювати з чотирма антена і забезпечувати продуктивність користувача 50 Мбіт/с при установці на обох кінцях лінії (при установці чіпсета на одному кінці лінії мережі з безліччю різних приладів 802.11g стандарту 2 Мбіт/с). У ньому використана техніка формування діаграми спрямованості фазових антен та циклічного рознесення ретрансляції. Крім того, у схемі передбачені перспективні методи обробки сигналу, що дозволяють об'єднувати вхідні ВЧ-сигнали і тим самим збільшити інтенсивність та якість сигналів, що приймаються.
Чіпсет версії 802.11a/g поставляється за ціною 23 дол. при закупівлі партії 10 тис. шт., версії 802.11g – за ціною менше 20 доларів.
Ринок WLAN-пристроїв за останні чотири роки помітно збільшився і, очевидно, найближчим часом темпи його зростання не знизяться. А це відкриває великі можливості для виробників елементної бази таких пристроїв.

ПОСТАЧАЛЬНИКИ МІКРОСХЕМ ДЛЯ WLAN-СИСТЕМ

Компанія

Wi-Fi модуль ESP-01 – найпопулярніший модуль серії ESP8266. Спілкування з комп'ютером або мікроконтролером здійснюється через UART за допомогою набору AT-команд. Крім того, модуль можна використовувати як самостійний пристрій, для цього необхідно завантажити свою прошивку. Програмувати та завантажувати прошивки можна через Arduino IDE версії вище 1.6.5. Для прошивки модуля знадобиться перехідник UART-USB. Модуль ESP-01 може набути широкого поширення для використання в пристроях IoT (Інтернет речей).

Технічні характеристикимодуля

• Wi-Fi 802.11 b/g/n
• Режими WiFi: клієнт, точка доступу
• Вихідна потужність- 19,5 дБ
• Напруга живлення – 1.8 -3.6 В
• Струм споживання - 220 мА
• Портів GPIO: 4
• Тактова частота процесора – 80 МГц
• Об'єм пам'яті для коду
• Оперативна пам'ять – 96 КБ
• Розміри – 13×21 мм

Підключення

• VCC - +3.3
• GND – земля
• RX, TX - висновки UART
• CH_PD - Chip enable
• GPIO0, GPIO2 - цифрові контакти

Рисунок 1. Призначення контактів модуля ESP-01

Схема підключення для спілкування з модулем у режимі AT-команд (рисунок 2):

Рисунок 2. Схема підключення модуля ESP-01 до комп'ютера по послідовному порту

Малюнок 3. Схема збору

Для надсилання команд AT-команд в ОС Mac OS X можна використовувати програму CoolTerm, в операційній системі Windowsпрограму Termite. Дізнатися швидкість COM-порту для з'єднання з модулем можна лише експериментально, для різних прошивок вона може бути різною. Для мого модуля швидкість дорівнювала 9600 бод. Крім того встановити обмін вдалося лише після відключення та повторного підключення до живлення виводу CH_PD. Після підключення набираємо в терміналі AT і маємо отримати у відповідь від модуля OK. Команда AT+GMR видає номер версії прошивки модуля, команда AT+RST – перезавантажує модуль (див. рис. 4). Список основних команд AT можна переглянути в цьому документі (ESP8266ATCommandsSet.pdf).

Малюнок 4. Відправлення AT-команд модуль із програми Termite

Якщо режим AT команд вам не зручний, плату можна налаштувати за допомогою програми AppStack ESP8266 Config, завантажити яку можна за посиланням http://esp8266.ru/download/esp8266-utils/ESP8266_Config.zip . Зовнішній виглядпрограми представлено на малюнку 5. Налаштування модуля здійснюється за допомогою графічного інтерфейсу, при цьому виконання команд можна бачити у моніторі програми (див. рис. 6). У моніторі також можна надіслати AT-команди з командного рядка.

Малюнок 5. Програма AppStack ESP8266 Config

Малюнок 6. Serial monitor програми AppStack ESP8266 Config

Є два варіанти використання даного модуля:

• у зв'язці з мікроконтролером (наприклад Arduino), який керуватиме модулем UART;
• написання власної прошивки для використання ESP8266 як самостійний пристрій.

Приклад використання

• модуль ESP-01
• макетна плата
• датчик вологості та температури DHT11
• резистор 10 ком
• з'єднувальні дроти
• блок живлення 3 – 3.6В

Малюнок 7. Схема підключення датчика DHT11 до ESP-01.

Потім потрібно завести профіль у сервісі ThingSpeak. У сервісі є інструкції для надсилання даних до сервісу та отримання даних із сервісу.

Малюнок 8. Схема збору.

Програму писатимемо в середовищі Arduino IDE для ESP8266. Будемо використовувати бібліотеки ESP8266WiFi.h (вбудовану) та OneWire.h. Завантажимо на плату Arduino скетч з лістингу 1 – отримання даних із датчика температури та надсилання даних у сервіс ThingSpeak. Необхідно внести свої дані для WiFi точки доступу для модуля ESP-01:

• const char *ssid;
• const char *password;