ESP8266硬體線路連接－史坦利Stanley程式Maker的部落格

2017,3,28 星期二

首先我們要將電腦連結至ESP8266，如此我們才可將韌體程式燒錄或撰寫我們的專案程式，但問題是兩個裝置的通訊介面不同，所以我們無法直接連結，電腦的通訊界面是USB接口，而ESP8266是利用RT/TX的序列對外通訊，因此我們要在這二個裝置接上一個轉換界面，這個轉換界面的工作即是在將USB資料轉成序列的通訊方式。這時我們有二種硬體的連接方式，一種是連結Arduino開發版到ESP8266，而另一種方式是另外外接一個USB to TTL的轉接板去完成這項工作。每一種方式都有自己的問題及要注意的事項，至於要選擇那一種方式因人而異。在搜尋網路文章時你會發現兩種接法在皆有人作，經過下面的解說後，你就會明白它們有各自的問題及優缺點。兩種方式如下:

PC(USB) <->Arduino <-> ESP8266

PC(USB) <->USB to TTL轉接板<-> ESP8266

第一種連線方式

電腦USB連結Arduino再連接ESP8266

PC (USB) <-> Arduino <-> ESP8266

資料來源: 便宜大碗的WiFi 晶片 ESP8266入手－與Arduino對接

　如此作法的接線方式及運作確實可以簡化線路的複雜化，這種模式有時是可以成功的，有時會有問題，為什麼?

（一）最大的問題在於供電的電流問題，正如我們之前文章提到的ESP8266模組的耗電量平常是100mA，最多是200mA。

工作模式	平均值	峰值
持續傳送下	~70mA	200mA
正常型態下	~12mA	200mA
待機	<200uA

資料來源：ESP8266 WiFi 模組用戶手册 V1.0

Arduino Uno的官方技術規格書中寫到3.3V的輸出電源只能提供50mA 的電流（DC Current for 3.3V Pin 50 mA），所以ESP8266的平常耗電量可能要100mA有作者文章做過測試利用種方式跑測試資料，開Client模式傳資料時，整個板(USB電壓電流檢測器)最多寫吃100mA，也沒出什麼問題，所以就沒另外供電。但是作者也提到在作程式的實作會影響耗電，特別是在燒錄程式時，板子就不穩定。因此我們要從Arduino供電提供ESP8266運作可能會沒問題，但要燒錄程式時最好能提供到200mA的電流，所以最好的方式還是要另接外部電源。否則在需要高電流的情況下，可能燒毀Arduino Uno開發版。

（二）比較建議的接法是另外外接外部電源供電，建議電路圖如下：

　　 Arduino ESP8266-12 Connection.png 　

　　資料來源: Arduino ESP
在上面電路圖中，Sensor1~3及Ｌed1~3可以不用接。另外在外部電源方面也可參考下面二種的作法。

AMS1117雙電源.jpg blink_wififritsing .png

　資料來源：於電源穩壓 IC　　資料來源: Blink Manual Flash

AMS1117 的規格可輸出 800mA,可滿足ESP8266模組電源的需求了。

（三）另一個會遇到的問題是，如果你是用Arduino Uno，只要這樣接以後，ESP8266就佔據了Arduino的RX、TX，所以在Arduino的使用上就看不到Serial.print 的結果了。

（四）另一個有一個可能的問題是Arduino 與ESP8266通訊線的問題。在上圖中我們將Arduino的TX(傳送資料)接脚直接連接到ESP8266的RX(接收資料)接脚，但Arduino 的TX接脚輸出壓為5V，但ESP8266的RX接脚為3.3V的輸入電壓，所以如用上圖的而Arduino TX0接ESP8266 RX可能會有燒毀ESP8266的可能性，因此建議使用二個電阻(1K及2K或10K及 20K)分壓，使5.5V的輸出電壓變成3.3V的電壓，電路圖如下。

資料來源: ESP8266 Wifi With Arduino Uno and Nano

硬體及軟體需求如下

電腦USB
Arduino UNO
ESP8266 模組
LM1117或LM317模組
Arduino IDE 1.6.5版本以上

第二種連線方式

ESP硬體連接方式(二) : 電腦USB連結USB To serial再連接ESP8266
PC (USB) <-> USB to TTL <-> ESP8266

ESP-12 wire.jpg

資料來源: Getting Started with the ESP8266-12

電路的注意事項:

在電路圖中的虛線是可選擇的，是為了電路操作上的穩定性。
GPIO0在正常操作模式下為High電位，而在燒錄模式下為Low電位，連接一個開關方便模式切換。
在開發及測試階段,接一個Reset開關方便Reset使用。
有些人主張從USB的傳送端(TX)接一個100 ohm 電阻及一個3.3V稽納二極體至ESP8266的接收端(RX)，可以防止5V的電壓進入ESP8266模組，但小編個人認為可以省略這二個元作，不會造成潛在的缺點及會影响系統的穩定度及效能(可參考ESP8266電源與供電問題這篇文章)。
在VCC及GND之間接4.7 uF或更大的電容器，可以增加電源的穩定性，但如你的電源來源的穏定性夠，也可以忽略此元作)。
另接外部3.3V電源是必要的，不要使用USB to Serial 模組提供的3.3V電壓，因為該模組的輸出最大電流不能完全足夠供應ESP8266模組使用。

ESP8266 模式設定

	GPIO 0	GPIO 2	GPIO 15
UART Download Mode (Programming)	0	1	0
Flash Startup (Normal)	1	1	0
SD-Card Boot	0	0	1

原本以為上圖的電路連接己經相當實用且類似ESP8266開發板的線路，但實測上發現這個線路在正常模式運作没什麼問題，但在燒錄模式時卻無法正常的燒錄軟體，最後發現原因在GPIO2，有些文章認為這個GPIO2的脚位可以不用管它，但我在實測上發現GPIO2的脚位必須是高電位才可正常燒錄，如果你有相同的問題，請把GPIO2脚位設為電位。

硬體及軟體需求