Arduino C on ESP8266 學習筆記 (一) : 環境設定與韌體上傳

我以前剛開始接觸 ESP8266 時 Arduino IDE 尚未支援 ESP8266, 因此是透過軟體序列埠連接 Arduino Nano 板與 ESP-01 模組, 從 Arduino Nano 發出 AT 指令控制 ESP8266 的網路連線. 這種做法是以 Arduino 開發板當微控器, ESP8266 只是一個透過序列埠通訊的 WiFi 模組而已, 即 Arduino 是主, ESP8266 是僕, 但缺點是透過序列埠通訊傳遞 AT 指令再從回應中解讀 TCP/IP 協定, 操作速度受到序列埠的限制.

事實上 ESP8266 本身就是一個 32 位元處理器 (512K/1M/4M Flash), 比起 Arduino 那 8 位元的 ATMEGA328P 處理器(32K Flash) 要強多了. 當 Arduino IDE 支援 ESP8266 開發板後, 就可以直接用 Arduino 語法 (C 語言系列) 開發 ESP8266 物聯網應用程式了, 以下測試是以 ESP8266 模組 Standalone 作為微控器, 與 Arduino 板子無關, 只是使用 Arduino IDE 作為開發工具, 使用 C 語言語法撰寫程式而已. 不過 Arduino IDE 預設並未含有 ESP8266 開發板函式庫與驅動程式, 必須在 "檔案/偏好設定" 的 "額外的開發板管理員位址" 欄位輸入下列網址 :

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

然後在 "工具/開發板/開發板管理員" 中, 搜尋 "ESP8266" 會看到 "esp8266 by ESP8266 Community" 這一項, 按底下的 "安裝" 鈕進行下載安裝 :

安裝完成後會顯示 "Installed" :

這時再切到 "工具/開發板" 就可以看到 "ESP8266 Modules" 選單了. 如果是使用 ESP-01/ESP-12 等模組應選 "Generic ESP8266 Module" :

事實上往下拉還支援很多 ESP8266 開發板, 我手上有的板子是 NodeMCU 與 WeMOS D1 Mini :

選取板子類型後再切到 "工具", 就可看到此板子的資訊, 例如 Flash 大小與 baud rate (預設 115200 bps) 等 (這裡我用的是 ESP-01 模組) :

這樣就可以開始撰寫 Arduino 程式上傳 ESP8266 了. 注意, 燒錄韌體時必須先將 GPIO 0 接地 , 燒錄完之後再拔掉. 如果沒有將 GPIO 0, 會出現如下的 "espcomm_sync failed" 與 "error: espcomm_upload_mem failed" 錯誤訊息 :

warning: espcomm_sync failed
error: espcomm_open failed
error: espcomm_upload_mem failed
error: espcomm_upload_mem failed

參考 :

# warning: espcomm_sync failed error: espcomm_open failed


我這次是使用手邊之前玩 Arduino+ESP8266 時剩下的 ESP-01 512K Flash 模組進行測試, 我把它插在好用的 ESP-01 專用轉接板上, 配合一個小麵包板與 2 個 LED + 220 歐姆電阻, 複製雙 LED 交互閃爍實驗 :

我是從加工後的背板引出 ESP-01 模組的 GND, GPIO 0, GPIO 2 三支腳到麵包板上, GPIO 0 與 GPIO 2 分別驅動兩個 LED, 此兩個 LED 各串接 200 歐姆電阻後共接 ESP-01 的 GND.

關於 ESP-01 專用轉接板參考 :

# ESP-01 專用轉接板加工

我把上面這篇文章末尾的 MircoPython 程式改寫為 Arduino 程式如下 :


const int LED0=0;     //GPIO 0
const int LED2=2;     //GPIO 2
void setup() {
    pinMode(LED0,OUTPUT);
    pinMode(LED2,OUTPUT);
    }

void loop() {
    digitalWrite(LED0,HIGH);
    digitalWrite(LED2,LOW);
    delay(1000);
    digitalWrite(LED0,LOW);
    digitalWrite(LED2,HIGH);
    delay(1000);  
    }


草稿碼使用了 222229 bytes (51%) 的程式儲存空間。上限為 434160 bytes。
全域變數使用了 31572 bytes (38%) 的動態記憶體，剩餘 50348 bytes 給區域變數。上限為 81920 bytes 。
Uploading 226384 bytes from C:\Users\cht\AppData\Local\Temp\arduino_build_695446/arduesp_1.ino.bin to flash at 0x00000000
................................................................................ [ 36% ]
................................................................................ [ 72% ]
..............................................................                   [ 100% ]

天啊! 短短的程式編譯後竟然高達 222KB! 已經把 512K Flash (實際上只有 434KB 可用) 占掉一半了 (51%)! 反觀 Arduino Nano 才 30KB Flash, 同樣程式碼應該不到 10%. 韌體上傳完成後, 拔掉 GPIO 0 的接地線, 將 ESP8266 重開機即可看到兩個 LED 交互閃爍了.

參考 :

# Arduino/doc/esp8266wifi/   (ESP8266WiFi.h 函式庫文件)
# http://ruten-proteus.blogspot.tw/2015/09/esp8266-kits-support-arduino-ide.html