ESP8266 – Introdução e Primeiros Passos
Com o aumento da demanda por sistemas para Internet das Coisas (IoT), diversas empresas desenvolveram módulos para explorar mais esta demanda. O módulo de maior destaque é o ESP8266, originalmente fabricado pela Espressif, que possui baixíssimo custo e um tamanho muito reduzido. O ESP8266 pode ser utilizado em diversas aplicações, como domótica, redes mesh, controle sem fio industrial, câmeras IP, redes de sensores, dispositivos vestíveis etc. O modelo ESP-01 é ilustrado na Figura 1.
Além disso, por sua facilidade de uso, tamanho reduzido e preço baixo pode ser utilizado em ADAS (Advanced Driver Assistance Systems – Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor) para oferecer uma interface Wi-Fi, permitindo inclusive a conexão com dispositivos do condutor e passageiros, desta forma, até realizando uma combinação de IoT com o ADAS.
Figura 1. ESP8266 Modelo ESP-01 fabricado pela Espressif.
Esse módulo foi originalmente criado pela Espressif, é um conjunto de alto desempenho, alta interação wireless, projetado para espaços pequenos com restrição de consumo de energia para plataformas móveis. Ele fornece a capacidade de incorporar Wi-Fi dentro de outros sistemas, podendo funcionar como aplicativo independente, com menor custo e com um mínimo de espaço. O diagrama de blocos do ESP8266 é ilustrado na Figura 2.
Figura 2. Diagrama de bloco do ESP8266.
O módulo possui uma grande facilidade para se integrar a outras soluções, podendo utilizar comunicação serial UART e, até, Wi-Fi (Espressif System IOT Team, 2015). O ESP8266 foi criado em diversas variantes por sua fabricante. Oficialmente são 12 ESP, todos muito pequenos com o objetivo principal de serem pontes Serial-Wi-Fi, recebendo dados serial (UART) e interagindo com a rede Wi-Fi, podendo ter mais funcionalidades, como operarem em modo standalone, assim funcionando como microcontroladores Wi-Fi. Os módulos numerados de ESP-01 a ESP-11 são ilustrados na Figura 3.
Figura 3: Variantes do ESP8266 fabricado pela Espressif.
Algumas características desse módulo são mostradas na tabela abaixo.
| Característica |
|---|
| Protocolo 802.11 b/g/n |
| Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP |
| Pilha de protocolo TCP/IP integrada |
| TR switch, balun, LNA e amplificador de potência integrados |
| PLL, reguladores, e unidades de gerenciamento de energia integrados |
| Potência de saída de +19.5dBm no modo 802.11b |
| Sensor de temperatura integrado |
| Suporte a diversas antenas |
| CPU de 32-bit de baixo consumo integrada que pode ser usada como processador de aplicações |
| SDIO 2.0, SPI, UART |
| STBC, 1×1 MIMO, 2×1 MIMO |
| Transmissão de pacotes em <2ms |
| Consumo em standby de <1.0mW (DTIM 3) |
A Figura 4 ilustra o modelo ESP8266 Thing, fabricado pela SparkFun. O Thing foi desenvolvido para suprir algumas necessidades que o ESP8266 original carecia, assim ele vem equipado com carregador LiPo, fonte de alimentação e outros circuitos de apoio necessários (SPARKFUN, 2015).
Figura 4: ESP8266 Modelo Thing fabricado pela SparkFun.
Hardware e Desenvolvimento
O ESP8266 Thing é uma placa relativamente simples. Seus pinos são divididos em duas linhas paralelas. Os conectores USB e LiPo ficam no topo da placa para prover energia, tendo também um controle ON/OFF. Logo abaixo ficam vários leds para indicar, energia, carga e estado do circuito integrado. A visão geral dos principais componentes é ilustrada na Figura 5.
Figura 5: Visão geral dos principais componentes do módulo ESP8266 Thing (Fonte: SparkFun(2015)).
Para ligar o módulo é necessário o uso de uma bateria ou via USB e o desenvolvimento para o módulo ESP8266 pode ser feito utilizando a IDE do Arduíno, disponibilizada no website do Arduíno (http://arduino.cc), com o gerenciador de placa especifico para a ESP8266, disponível em https://github.com/esp8266/Arduino. Esse gerenciador funciona Windows, Mac OS, and Linux (32 and 64 bit).
A instalação do gerenciador é simples e segue os seguintes passos:
- Instalar a IDE Arduíno
- Iniciar a IDE Arduíno e abrir a opção Preferences window.
- Digite http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json no campo Additional Board Manager URLs. Caso tenha alguma url, apenas separe-as por vírgula.
- Abra Boards Manager no menu Tools > Board e instale e marque esp8266.
Com o gerenciador instalado, torna-se possível o desenvolvimento utilizando a IDE do Arduíno. Códigos de exemplo podem ser encontrados em https://github.com/esp8266/Arduino.
Referências
Espressif Systems. Espressif Smart Connectivity Platform oct 2013. https:// nurdspace.nl/images/e/e0/ESP8266_Specifications_English.pdf.
Espressif Systems IOT Team. ESP8266EX Datasheet, version 4.3. jun 2015. https://www. adafruit.com/images/product-files/2471/0A-ESP8266__Datasheet__EN_v4.3.pdf.
SPARKFUN. Thing Hookup Guide. dez 2015. https://learn.sparkfun.com/ tutorials/esp8266-thing-hookup-guide/all.
[…] a série de posts sobre a placa ESP8266 iniciada com a apresentação do módulo nesse post pelo Arthur iremos mostrar como usar a ESP8266 como um Web-Service. Como dito no post anterior […]