WiFi Slot: распиновка, схема подключения и программирование

WiFi Slot — платформа для быстрой разработки компактных устройств с Wi-Fi на борту. Мозгом платы выступает модуль ESP-12 с чипом ESP8266EX от Espressif.

WiFi Slot содержит на борту всё необходимое для быстрой и комфортной работы: USB-разъём для программирования и отладки, десять цифровых входов/выходов с поддержкой ШИМ-сигнала (восемь из которых восемь могут использоваться как аналоговый вход) и две служебные кнопки.

Больше нет нужды нажимать специальные кнопки при каждой прошивке. Специальная схема вводит плату в режим программирования при прошивке через USB-разъём.

Родным напряжением чипа является 3,3 В. Мы установили на плату мощный DC-DC преобразователь, который позволяет запитать плату от 5 В при помощи USB, Power Bank или Li-Ion-аккумулятора. Понижающий преобразователь обеспечит нагрузку током до 1 А. Забудьте о глюках при нехватке питания от маломощных регуляторов напряжения — тока хватит всем.

WiFi Slot позволяет подключить до четырёх Troyka-модулей. Используемые пины для связи сенсоров и модулей с WiFi Slot зависят от конкретного устройства, точнее: от типа его коммуникации, сигнала и протокола. Обратитесь к странице с обзором сенсоров, чтобы определить как организована коммуникация с каждым устройством. После чего можно приступать к работе с модулем.

Платформа программируется двумя способами:

• На языке C++ при помощи Arduino IDE.
• На языке Javascript через Espruino IDE.

1. Для начала работы с платформой WiFi Slot на языке C++ скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE.
2. По умолчанию среда программирования настроена только на AVR-платы. Для платформы WiFi Slot добавьте в менеджере плат поддержку платформ на модуле ESP8266.
3. В пункте меню Инструменты Плата Amperka WiFi Slot.

После выполненных действий платформа WiFi Slot готова к программированию через Arduino IDE.

В качестве примера повторим первый эксперимент «Маячок» из набора Матрёшка. Для этого установите светодиод 5 мм (Troyka-модуль) в пин A2. После чего прошейте платформу кодом ниже.

Blink.ino

// пин подключения светодиода
#define LED_PIN  A2
 
void setup() {
  // настраиваем пин светодиода в режим выхода
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}
 
void loop() {
  // подаём на пин светодиода «высокий уровень»
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  // ждём одну секунду
  delay(1000);
  // подаём на пин светодиода «низкий уровень»
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  // ждём одну секунду
  delay(1000);
}

После загрузки светодиод начнёт мигать раз в полсекунды. Это значит всё получилось и можно смело переходить к экспериментам на WiFi Slot.

1. Для старта с платформой WiFi Slot на языке JavaScript скачайте и установите интегрированную среду разработки — Espruino Web IDE.
2. Установите прошивку интерпретатор JavaScript на ESP8266.

В качестве примера повторим второй эксперимент «Маячок» из набора Йодо. Для этого установите светодиод 5 мм (Troyka-модуль) в пин D16. После чего прошейте платформу скриптом ниже.

Blink.js

// создаём объект для работы со светодиодом на пине D16
var led = require('@amperka/led').connect(D16);
// мигаем светодиодом каждые полсекунды
led.blink(0.5, 0.5);

После загрузки светодиод начнёт мигать раз в полсекунды.

WiFi Slot основан на модуле ESP-12 с чипом ESP8266EX от Espressif.

Чип ESP8266 — выполнен по технологии SoC (англ. System-on-a-Chip — система на кристалле). В основе кристалла входит процессор семейства Xtensa — 32-х битный Tensilica L106 с частой 80 МГц с ультранизким энергопотреблением, радиочастотный трансивер с физическим уровнем WiFi IEEE 802.11 b/g/ и блоки памяти SRAM. Мощности процессорного ядра хватает для работы сложных пользовательских приложений и цифровой сигнальной обработки.

Программное приложение пользователя должно храниться на внешней микросхеме Flash-памяти и загружаться в ESP8266EX через один из доступных интерфейсов (SPI, UART, SDIO и др.) каждый раз в момент включения питания системы.

ESP-12 — модуль с чипом ESP8266EX, Flash-памятью на 2 МБ и всей необходимой обвязкой, которые спрятаны под металлическим кожухом.

Рядом с кожухом расположен индикаторный светодиод и миниатюрная антенна из дорожки на верхнем слое печатной платы в виде змейки. Металлический кожух экранирует компоненты модуля и тем самым улучшает электромагнитные свойства.

Разъём micro-USB предназначен для прошивки платформы WiFi Slot с помощью компьютера.

Преобразователь USB-UART на микросхеме CP2102 обеспечивает связь модуля ESP-12E с USB-портом компьютера. При подключении к ПК — WiFi Slot определяется как виртуальный COM-порт.

Понижающий DC-DC NCP1529 с выходом 3,3 вольта, обеспечивает питание микроконтроллера. Максимальный выходной ток составляет 1 А.

Модуль ESP-12 имеет только один 10-битный аналоговый вход, который способен измерять напряжение от нуля до одного вольта. Мы расположили на плате аналоговый мультиплексор 74HC4052D с селектором выбора каналов на микросхеме SN74HC393. А резисторный делитель поднимает верхний порог измеряемого напряжения до 3,3 В. Всё это даёт платформе WiFi Slot восемь аналоговых портов.

Кнопка предназначена для ручного сброса прошивки — аналог кнопки RESET обычного компьютера.

Кнопка служит для ручного перевода модуля в режим прошивки:

1. Зажмите кнопку PROG;
2. Нажмите и отпустите кнопку RESET;
3. Отпустите кнопку PROG

При использовании с Arduino IDE проводить эту процедуру необязатьельно. Специальная схема на плате сделает всё за вас.

Вы можете подключить к WiFi Slot одну или несколько плат расширения Slot Expander. Плата управляется через интерфейс I²C и предоставляет 10 дополнительных пинов ввода/вывода, 9 из которых поддерживают АЦП и ШИМ. Slot Expander физически подключается через специальный разъём с переходником Slot Connector.

• 5V: На вывод поступает напряжение 5 В от разъёма micro-USB.
• 3.3V: На вывод поступает 3,3 В от понижающего DC-DC преобразователя на плате. Преобразователь обеспечивает питание модуля ESP-12. Максимальный ток — 1 А.
• GND: Выводы земли.

• Цифровые входы/выходы: 10 пинов; A0–A7, SDA(2) и SCL(0)
  Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 12 мА. К контактам подключены подтягивающие резисторы, которые по умолчанию выключены, но могут быть включены программно.
• ШИМ: 10 пинов; A0–A7, SDA(2) и SCL(0)
  Позволяет выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала. Разрядность ШИМ – 10 бит.
• АЦП: 8 пинов; A0–A7
  Позволяет представить аналоговое напряжение в виде числа. Разрядность АЦП установлена в 10 бит. Изменить разрядность АЦП нельзя. На аналоговые входы WiFi Slot можно подавать напряжение в диапазоне от 0 до 3,3 В. При подаче большего напряжения модуль может выйти из строя.
• TWI/I²C: пины SDA и SCL
  Для общения с периферией по интерфейсу I²C. Для работы используйте библиотеки для Arduino и Espruino.
• SPI: пины A3(MOSI), A7(MISO) и A5(SCK)
  Для общения с периферией по интерфейсу SPI. Для работы — используйте библиотеки для Arduino и Espruino.
• UART: пины A0(RX) и A1(TX)
  Используется для коммуникации платы WiFi Slot с компьютером или другими устройствами по интерфейсу UART. Для работы — используйте библиотеки Arduino или Espruino.

• Модуль: ESP-12 (ESP8266)
• Тактовая частота: 80 МГц, 160 МГц
• Объём Flash-памяти: 2 МБ
• Беспроводной интерфейс: Wi-Fi 802.11 b/g/n 2,4 ГГц
• Режимы работы:
  • Клиент (STA)
  • Точка доступа (AP)
  • Клиент + Точка доступа (STA + AP)
• Портов ввода-вывода всего: 10
• Портов с АЦП: 8
• Разрядность АЦП: 10 бит
• Портов с ШИМ (Программный): 10
• Разрядность ШИМ: по умолчанию 10 бит
• Аппаратных интерфейсов SPI: 1
• Программных интерфейсов I²C / TWI: 1
• Аппаратных интерфейсов UART / Serial: 2
• Номинальное рабочее напряжение: 3,3 В
• Максимальный ток с шины 3.3V: 1 А (включая питание микроконтроллера)
• Максимальный ток с пина или на пин: 12 мА
• Габариты: 50,8×50,8 мм

• Wi-Fi Slot в магазине.
• Методы и функции на языке C++ через Arduino IDE (Eng)
• Методы и функции на языке C++ через Arduino IDE (Rus)
• Методы и функции на языке JavaScript через Espruino IDE (Eng)
• Методы и функции на языке JavaScript через Espruino IDE (Rus)
• Векторное изображение Wi-Fi Slot
• Datasheet на плату-модуль ESP-12
• Datasheet на чип ESP8266EX
• Datasheet на USB-UART преобразователь
• Datasheet на понижающий DC-DC преобразователь
• Datasheet на аналоговый мультиплексор
• Datasheet на селектор выбора канала АЦП
• Программа для перепрошивки модуля ESP-12
• Архив для Arduino IDE
• Прошивка Espruino v2.01 для WiFi Slot