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ESP8266の究極のガイド
2024-04-19 3603

ESP8266は、2015年にEspressif Systemsによって発売された統合MCUを備えたWiFiチップです。EspressifSystemsCompanyによって開発され、ネットワークと通信する機能を実現できます。ESP8266は、モノのインターネットで広く使用されています。シリアル通信インターフェイスを介してマイクロコントローラー（Arduinoなど）に接続して、スマートライト、スマート車両、スマートホームなどのさまざまなアプリケーションシナリオを実現できます。この記事では、その特性、構造、およびアプリケーションに関する情報を紹介します。始めましょう！

カタログ

1. ESP8266とは何ですか？

2. ESP8266モジュールの特性

3. ESP8266のハードウェアインターフェイス

4. ESP8266の開発方法

5. ESP8266の構造

6. ESP8266の作業モードは何ですか？

7. ESP8266のアプリケーションフィールドは何ですか？

ESP8266とは何ですか？

ESP8266 強力なWiFiモジュールです。超低消費電力32ビットマイクロMCU（シングルチップマイクロコンピューター）を統合し、メイン周波数は80MHzと160MHzをサポートし、RTOを実行することもできます。ESP8266は、Arduino IDEのメインプログラムに執筆のために関数を作成し、ESP8266を介してArduino開発ボードに接続された検出モジュールのデータをサーバーに送信できます。また、Arduino IDEを介して開発委員会として直接コンパイルすることもできます。

一般的に使用されるESP8266Wifiモジュールは、国内のAncinkinke Companyによって開発されています。Essenceによって開発されたESP8266 WiFiモジュールには、ESP-01、ESP-07、およびESP-12の3つのシリーズに分かれた多数のモデルが含まれています。各シリーズは、異なるサフィックスによって細分化されています。これらのモジュールのメインチップは、基本的にEspressifのESP8266です。異なるモデルの主な違いは、IOポートの数、モジュールサイズ、およびフラッシュ容量です。フラッシュ容量には、8MBITや32MBITなどのさまざまな仕様があります。

ESP8266モジュールの特性

ESP8266モジュールには、次の機能があります。

安定した性能

幅広い動作温度範囲を持ち、安定した性能を維持し、さまざまな動作環境に適応できます。

ネットワークプロトコルのサポート

ESP8266はTCP/IPプロトコルスタックをサポートし、HTTPやMQTTなどの一般的なネットワークプロトコルを実装できます。これにより、クラウドサービスプラットフォーム、サーバー、およびその他のデバイスとデータを通信および交換できます。

電源とサイズ

ESP8266モジュールは通常、3.3V電源を使用し、サイズとSMTパッケージが小さく、さまざまな種類の電子デバイスへの統合に適しています。

低消費電力

ESP8266は、モバイルデバイス、ウェアラブルエレクトロニクス、IoTアプリケーション向けに設計されており、多くの独自のテクノロジーを通じて超低電力消費を実現しています。その発電モードは、さまざまな低電力アプリケーションシナリオに適しています。

GPIOピン

モジュールには通常、外部デバイスとセンサーを接続するための複数のGPIOピンがあります。これらのピンは、入力または出力として構成でき、外部回路の制御、センサーデータの読み取りなどに使用できます。

外部メモリサポート

モジュールは通常、アプリケーション、ファームウェア、および構成データを保存するための外部フラッシュメモリ（フラッシュ）をサポートします。これにより、モジュールは複雑なアプリケーションとデータ処理をサポートするための大きなストレージ容量を持つことができます。

ソフトウェアエコシステム

幅広いアプリケーションと開発者コミュニティサポートにより、ESP8266には豊富なソフトウェアエコシステムがあります。開発者は、さまざまなオープンソースライブラリ、フレームワーク、サンプルコードを活用して、アプリケーションを迅速に開発し、コミュニティからサポートとソリューションを取得できます。

高度に統合されています

SP8266は、アンテナスイッチ、32ビット張力プロセッサ、標準のデジタル周辺インターフェース、無線周波数バルン、低ノイズアンプ、パワーアンプ、フィルターおよび電源管理モジュールなどを統合し、より少ない末梢回路を必要とし、PCBスペースを減らします。

ESP8266のハードウェアインターフェイス

PWMインターフェイス

ESP8266のGPIOポートはPWM関数をサポートしています。PWM関数は、モーターやライトなどの周辺機器の明るさと速度を制御するために使用できます。

ADCインターフェイス

ESP8266はADCを統合してアナログ信号をデジタル信号に変換します。ADCインターフェイスは、センサー、アナログ値の読み取り、デジタルデータへの変換などのアナログデバイスに接続できます。

GPIOポート

ESP8266には、他の末梢デバイスと対話するための複数のGPIOポートがあります。GPIOポートは、デジタル入力と出力およびPWM関数をサポートし、LEDライト、リレー、スイッチなどのさまざまな周辺機器を制御するようにプログラムできます。

I2Cインターフェイス

I2Cインターフェイスは、複数のデバイスを接続できるシリアル通信インターフェイスで、2つのワイヤ（SDAとSCL）を使用してデータ送信を実現します。ESP8266は、I2Cインターフェイスを介して、センサー、ディスプレイなど、他のI2Cデバイスと通信できます。

SDIOインターフェイス

SDIOインターフェイスは、SDカードとMMCカードの操作の読み取りおよび書き込みに一般的に使用される高速シリアルデータインターフェイスです。ESP8266は、SDIOインターフェイスを介してSDカードまたはMMCカードに接続して、データを保存および読み取ることができます。

UARTインターフェイス

UARTインターフェイスは、ESP8266と他のデバイス間のシリアル通信のメインインターフェイスです。RXおよびTXピンを介して他のデバイスに接続できます。UARTインターフェイスを通じて、センサー、コンピューター、その他のマイクロコントローラー、その他のデバイスを使用したデータ送信、受信、および制御を実現できます。

SPIインターフェイス

SPIインターフェイスは、シリアル通信インターフェイスでもあります。複数のデバイスを接続し、データ送信に4つのワイヤー（MISO、MOSI、SCK、SS）を使用できます。ESP8266は、フラッシュメモリ、LCDディスプレイなど、SPIインターフェイスを介して他のSPIデバイスと通信できます。

ESP8266の開発方法

ESP8266シリーズには、一般に、コマンド開発とSDK開発の2つの開発方法があります。

コマンドで

製造業者は、工場を出る前にESP8266チップのファームウェアを事前に燃やし、WiFiプロトコルスタックをカプセル化して、透明な伝送機能を内部で実現しました。ユーザーは、WiFiモジュールとの通信を実現するために、USBをTTLモジュールまたはマイクロコントローラーのシリアルポートを使用するだけです。コマンドで送信することにより、ユーザーはWiFiモジュールを制御できます。

SDK開発

ESP8266自体はプログラム可能なチップであるため、ワイヤレス通信機能を備えたマイクロコントローラーと見なすことができます。ユーザーは、特別なIDEで対応するプログラムを作成し、ファームウェアを燃やしてプログラムをチップに書き込む必要があります。したがって、WiFi通信を実装するには、WiFiプロトコルスタックをカスタマイズする必要があります。これには、ユーザーが高レベルの関連知識を持つ必要があります。

ESP8266の構造

写真からわかるように、ESP8266チップはCPUを統合し、32ビットプロセッサです。WiFiプロトコルプロセッサとアプリケーションプロセッサの両方として機能します。このプロセッサの主な周波数は、80MHzと160MHzの2つの周波数をサポートしています。開発者はアプリケーションを作成してチップにダウンロードできます。プロセッサは、開発者によって書かれたこれらのアプリケーションを実行できます。これらのアプリケーションは、公式に提供されたESPフラッシュダウンロードツールツールを介して、UART0インターフェイスを介してチップの外部のSPIフラッシュにプログラムされています。フラッシュメモリがチップ内に統合されていないため、外部SPIフラッシュが必要であることは注目に値します。現在、512kb、1024kb、2048kb、4096kbの4つのサイズのフラッシュメモリをサポートしています。

ESP8266の作業モードは何ですか？

このモジュールには、APモード、STAモード、STA+APモードの3つの作業モードがあります。

APモード

ESP8266モジュールはホットスポットとして機能し、デバイスはモジュールに直接接続され、LANをワイヤレス制御できます。

STAモード

ESP8266モジュールはルーターを介してインターネットに接続されており、携帯電話またはコンピューターがインターネットを介してデバイスをリモートで制御できるようにします。

STA+APモード

これは、インターネット制御を通じてシームレスな切り替えを実現できる共存モードであり、より便利な運用体験を提供します。

ESP8266のアプリケーションフィールドは何ですか？

産業自動化

このモジュールを使用して、さまざまなデバイスとプロセスを監視および制御して、リモート監視と自動制御を実現できます。

ワイヤレスセンサーネットワーク

このモジュールを使用して、低電力電力と小規模なコードベースを使用してワイヤレスセンサーネットワークを確立して、温度、湿度、光などの環境パラメーターを監視し、分析とストレージのためにデータをクラウドに送信できます。

リモート監視および制御システム

ESP8266をデバイスに統合することにより、デバイスのリモート監視と制御を実現できます。私たちがどこにいても、適切なネットワーク接続と機器がある限り、いつでもこれらのデバイスにアクセスして制御できます。

スマートホーム

ESP8266は、セキュリティシステム、照明システム、温度制御システムなど、家庭内のさまざまなデバイスを制御するために使用できます。リモート監視と制御のために、Wi-Fiを介してホームネットワークに接続できます。

IoTデバイスとセンサー

ESP8266は、さまざまなIoTデバイスとセンサーに統合でき、Wi-Fiを介してインターネットに接続できるようにします。これには、スマートホーム、ホームオートメーション、スマートシティなどの分野が含まれます。

教育と学術研究：

使いやすさと強力な機能により、ESP8266は教育と学術研究で広く使用されており、IoTおよび組み込みシステム開発の分野で重要な学習ツールと実践プラットフォームになりました。主要な大学や学術機関では、ESP8266は、学生と研究者がIoTを学び、システム開発スキルを習得し、埋め込まれた教育プログラムと研究プログラムで広く使用されています。

よくある質問[FAQ]

1. ESP8266は何に使用されますか？

ESP8266は、Espressifシステムによって生成されたモノのインターネット（IoT）アプリケーション用のチップ（SOC）Wi-Fiマイクロチップ上のシステムです。埋め込みデバイスを使用した低コスト、サイズ、および適応性を考えると、ESP8266はIoTデバイス全体で広く使用されています。

2. ESP8266はarduinoですか？

ESP32およびESP8266ボードはサードパーティボードです。Arduino Cloudは両方のV ariatイオンをサポートしていますが、これらのSOCSに基づいて特定のボードが機能することを保証することはできません。テスト済みおよび公式にサポートされている開発ボードのリストは、こちらにあります。

3. ESP32はESP8266を置き換えることができますか？

古いゲートウェイにはESP8266チップが内部にありますが、ESP8266ゲートウェイを強力なESP32に更新することができます。EMS-ESP32でゲートウェイをアップグレードしたくない場合は、もちろん「古い」ファームウェアは機能します。

4.なぜESP8266がそんなに人気があるのですか？

はい、それは安いです。この記事が言及しているように、5ドルのESP8266は、センサーが発射されたキャノンよりもさらに安いです。これは、大砲が発射された後に役に立たないため、使用されるセンサーの大砲は通常、低コストのアプローチで作られていることを意味します。ただし、ESP8266はセンサーよりもはるかに安価です。

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