Беспроводное программирование NodeMCU ESP8266 с помощью Arduino IDE

Беспроводное программирование по технологии OTA (Over the Air – «по воздуху») – это процесс, позволяющий устройствам обновить свою прошивку или программное обеспечение беспроводным способом, без физического подключения к чему-либо. Для этого можно использовать такие технологии как Wi-Fi, Bluetooth, GPRS или 4G/3G вместо использования последовательной связи по проводам. Технология OTA используется для перепрограммирования различных устройств – микроконтроллеров, сотовых телефонов, компьютеров и т.п. В связи с широким распространением технологий интернета вещей технология OTA в настоящее время использует преимущественно частотные диапазоны с низкими скоростями передачи данных (868 MHz, 900 MHz, 2400 MHz).

В данной статье мы рассмотрим беспроводное («по воздуху») программирование платы ESP8266 NodeMCU с помощью Arduino IDE.

ESP8266 NodeMCU

NodeMCU – это платформа IoT (интернета вещей) с открытым исходным кодом. Она включает в себя прошивку (firmware), которая работает на дешевом Wi-Fi чипе (SoC) ESP8266 от компании Espressif Systems, и аппаратном обеспечении (hardware), основанном на модуле ESP-12. Она содержит контакты GPIO, SPI, I2C, ADC, PWM, UART и может программироваться с помощью среды Arduino IDE. Плата NodeMCU содержит в своем составе микросхему CP2102, которая обеспечивает преобразование интерфейса USB в логику TTL. Благодаря этому NodeMCU можно подключать напрямую к USB порту компьютера, в то время как обычный модуль ESP8266 можно подключать к USB порту компьютера только при помощи платы (модуля) FTDI.

Необходимые компоненты

NodeMCU ESP8266 (купить на AliExpress) (Реклама: ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН: 7703380158).
Кабель micro USB.
Arduino IDE.

Подготовка NodeMCU для беспроводного программирования (OTA)

Подключите NodeMCU ESP8266 к компьютеру с помощью кабеля USB cable. Далее, чтобы нам загрузить прошивку в плату с помощью технологии OTA, нам сначала необходимо по кабелю загрузить скетч в NodeMCU ESP8266, который будет генерировать IP адрес – этот скетч в дальнейшем поможет нам осуществить беспроводное программирование платы. Для этого выберите последовательный порт, по которому плата подключена к компьютеру, в пункте меню Tools -> Port.

В среде Arduino IDE есть библиотеки и примеры для работы с модулями ESP8266. В Arduino IDE откройте пример BasicOTA как показано на следующем рисунке.

Внесите изменения в код этого примера, заменив в нем значения параметров “your-ssid” и “your-password” на идентификатор сети и пароль для своей сети Wi-Fi. После этого можете загружать скетч в модуль.

После успешной загрузки скетча в модуль откройте окно монитора последовательной связи (serial monitor). В окне монитора последовательной связи установите скорость передачи (Baud Rate) равную 115200 и нажмите кнопку сброса (Reset button) на NodeMCU ESP8266. Подключение NodeMCU ESP8266 к сети Wi-Fi займет некоторое время поскольку при этом проверяются идентификатор сети и пароль на вход в нее. После успешного подключения модуля к сети Wi-Fi его IP адрес отобразится в окне монитора последовательной связи.

Объяснение программы для модуля ESP8266

Полный код программы для мигания светодиодом при помощи технологии OTA приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

Первым делом в программе подключим используемые библиотеки. Библиотека ESP8266WiFi.h содержит функции (операции) для работы с Wi-Fi, которые потребуются ему для соединения с сетью. Также она содержит методы и свойства для работы модуля ESP8266 в режиме станции или в режиме точки доступа. Библиотека ESP8266mDNS.h позволяет скетчу отвечать на широковещательные DNS запросы.

#include <ESP8266WiFi.h>          //provides ESP8266 specific Wi-Fi routines we are calling to connect to network.
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h> //OTA libraries

#include <ESP8266WiFi.h> //provides ESP8266 specific Wi-Fi routines we are calling to connect to network.

#include <ESP8266mDNS.h>

#include <WiFiUdp.h>

#include <ArduinoOTA.h> //OTA libraries

Инициализируем переменные для хранения идентификатора сети (SSID) и пароля (password) Wi-Fi сети, к которой будет подключаться наш модуль ESP. Для работы нашего проекта необходимо чтобы компьютер и модуль ESP были подключены к одной и той же сети.

#ifndef STASSID
#define STASSID "your-ssid"
#define STAPSK  "your-password"
#endif

const char* ssid = STASSID;
const char* password = STAPSK;

#ifndef STASSID

#define STASSID "your-ssid"

#define STAPSK "your-password"

#endif

const char* ssid = STASSID;

const char* password = STAPSK;

Для модуля ESP8266 установим режим работы в качестве станции сети Wi-Fi. При подключении к сети Wi-Fi будут проверяться идентификатор сети и пароль. Если они корректны, то произойдет подключение к сети Wi-Fi, если они не корректны, то модуль ESP8266 будет перезагружаться каждую секунду.

Serial.begin(115200);                //Set Baud Rate to 115200
  Serial.println("Booting");
                                                     // Step to connect ESP with the Wi-Fi
  WiFi.mode(WIFI_STA);          //Set ESP as station mode
  WiFi.begin(ssid, password);      //Wi-Fi Credentials
  while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED)        //Connecting  ESP to wi-fi takes some time, so wait till it gets connected
 {
    Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");
    delay(1000);
    ESP.restart();
  }

Serial.begin(115200); //Set Baud Rate to 115200

Serial.println("Booting");

// Step to connect ESP with the Wi-Fi

WiFi.mode(WIFI_STA); //Set ESP as station mode

WiFi.begin(ssid, password); //Wi-Fi Credentials

while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) //Connecting ESP to wi-fi takes some time, so wait till it gets connected

{

Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");

delay(1000);

ESP.restart();

}

IP адрес модуля ESP8266 будет выводиться в окно монитора последовательной связи когда модуль подключится к сети Wi-Fi. Для определения IP адреса модуля ESP8266 будет использоваться функция WiFi.localIP().

После успешной загрузки кода программы в модуль откройте монитор последовательной связи на скорости 115200 бод. Нажмите кнопку сброса на модуле и спустя несколько секунд вы увидите IP адрес модуля ESP8266 в окне монитора последовательной связи. После этого вы получите возможность беспроводной загрузки прошивки (программного обеспечения) в модуль ESP8266.

Беспроводная загрузка скетча мигания светодиодом в NodeMCU ESP8266

Перед загрузкой следующего скетча в модуль зайдите в пункт меню Tools в Arduino IDE и в нем измените PORT на IP адрес модуля ESP8266 – это нам понадобится для беспроводной загрузки прошивки (программного обеспечения) в NodeMCU.

После этого загрузите ниже приведенный скетч для мигания светодиодом в NodeMCU беспроводным способом с помощью Arduino IDE. Перед этим убедитесь в том что ваш компьютер и модуль ESP8266 подключены к одной и той же Wi-Fi сети, а модуль Wi-Fi запитан от отдельного источника питания.

После успешной загрузки скетча светодиод на плате NodeMCU ESP8266 начнет мигать каждую секунду. Вы также можете установить имя хоста (host name) и пароль в скетче в целях безопасности, пока загружаете прошивку в ESP8266.

Исходный код программы (скетча)

#include <ESP8266WiFi.h>         //provides ESP8266 specific Wi-Fi routines we are calling to connect to network.
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h>  // OTA library (библиотека для работы с технологией OTA)
#ifndef STASSID
#define STASSID "your-ssid"
#define STAPSK  "your-password"
#endif
const char* ssid = STASSID; 
const char* password = STAPSK;
const int blink_led = D0;  // LED pin on NodeMCU ESP8266 (контакт светодиода)
void setup() {
  pinMode(blink_led,OUTPUT); 
  
  Serial.begin(115200);           //Set Baud Rate (скорость передачи)
  Serial.println("Booting");
                                                   // Step to connect ESP with the Wi-Fi
  WiFi.mode(WIFI_STA);               //Set ESP as station mode (устанавливаем режим станции)
  WiFi.begin(ssid, password);      //Wi-Fi Credentials (параметры для подключения к сети Wi-Fi)
  while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED)      //Connecting  ESP to wi-fi takes some time, so wait till it gets connected
{
    Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");
    delay(1000);
    ESP.restart();
  }
  // Port defaults to 8266
  // ArduinoOTA.setPort(8266);
  // Hostname defaults to esp8266-[ChipID]
  // ArduinoOTA.setHostname("myesp8266");
  // No authentication by default
  // ArduinoOTA.setPassword("admin");
  // Password can be set with it's md5 value as well
  // MD5(admin) = 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3
  // ArduinoOTA.setPasswordHash("21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3");
  ArduinoOTA.onStart([]() {
    String type;
    if (ArduinoOTA.getCommand() == U_FLASH) {
      type = "sketch";
    } else { // U_SPIFFS
      type = "filesystem";
    }
    // NOTE: if updating SPIFFS this would be the place to unmount SPIFFS using SPIFFS.end()
    Serial.println("Start updating " + type);
  });
  ArduinoOTA.onEnd([]() {
    Serial.println("\nEnd");
  });
  ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {
    Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));
  });
  ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {
    Serial.printf("Error[%u]: ", error);
    if (error == OTA_AUTH_ERROR) {
      Serial.println("Auth Failed");
    } else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) {
      Serial.println("Begin Failed");
    } else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) {
      Serial.println("Connect Failed");
    } else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) {
      Serial.println("Receive Failed");
    } else if (error == OTA_END_ERROR) {
      Serial.println("End Failed");
    }
  });
  ArduinoOTA.begin();          //инициализация OTA  
  Serial.println("Ready");
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());     // отображаем IP адрес модуля ESP в окне монитора последовательной связи
}
void loop() {
  ArduinoOTA.handle();
 // code to blink led every 1 second (код программы чтобы светодиод мигал каждую секунду)
  digitalWrite(blink_led,HIGH);
  delay(1000);  
  digitalWrite(blink_led,LOW);
  delay(1000);
}

#include <ESP8266WiFi.h> //provides ESP8266 specific Wi-Fi routines we are calling to connect to network.

#include <ESP8266mDNS.h>

#include <WiFiUdp.h>

#include <ArduinoOTA.h> // OTA library (библиотека для работы с технологией OTA)

#ifndef STASSID

#define STASSID "your-ssid"

#define STAPSK "your-password"

#endif

const char* ssid = STASSID;

const char* password = STAPSK;

const int blink_led = D0; // LED pin on NodeMCU ESP8266 (контакт светодиода)

void setup() {

pinMode(blink_led,OUTPUT);

Serial.begin(115200); //Set Baud Rate (скорость передачи)

Serial.println("Booting");

// Step to connect ESP with the Wi-Fi

WiFi.mode(WIFI_STA); //Set ESP as station mode (устанавливаем режим станции)

WiFi.begin(ssid, password); //Wi-Fi Credentials (параметры для подключения к сети Wi-Fi)

while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) //Connecting ESP to wi-fi takes some time, so wait till it gets connected

{

Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");

delay(1000);

ESP.restart();

}

// Port defaults to 8266

// ArduinoOTA.setPort(8266);

// Hostname defaults to esp8266-[ChipID]

// ArduinoOTA.setHostname("myesp8266");

// No authentication by default

// ArduinoOTA.setPassword("admin");

// Password can be set with it's md5 value as well

// MD5(admin) = 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3

// ArduinoOTA.setPasswordHash("21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3");

ArduinoOTA.onStart([]() {

String type;

if (ArduinoOTA.getCommand() == U_FLASH) {

type = "sketch";

} else { // U_SPIFFS

type = "filesystem";

}

// NOTE: if updating SPIFFS this would be the place to unmount SPIFFS using SPIFFS.end()

Serial.println("Start updating " + type);

});

ArduinoOTA.onEnd([]() {

Serial.println("\nEnd");

});

ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {

Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));

});

ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {

Serial.printf("Error[%u]: ", error);

if (error == OTA_AUTH_ERROR) {

Serial.println("Auth Failed");

} else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) {

Serial.println("Begin Failed");

} else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) {

Serial.println("Connect Failed");

} else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) {

Serial.println("Receive Failed");

} else if (error == OTA_END_ERROR) {

Serial.println("End Failed");

}

});

ArduinoOTA.begin(); //инициализация OTA

Serial.println("Ready");

Serial.print("IP address: ");

Serial.println(WiFi.localIP()); // отображаем IP адрес модуля ESP в окне монитора последовательной связи

}

void loop() {

ArduinoOTA.handle();

// code to blink led every 1 second (код программы чтобы светодиод мигал каждую секунду)

digitalWrite(blink_led,HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(blink_led,LOW);

delay(1000);

}

Источник статьи

ESP8266 NodeMCU

Необходимые компоненты

Подготовка NodeMCU для беспроводного программирования (OTA)

Объяснение программы для модуля ESP8266

Беспроводная загрузка скетча мигания светодиодом в NodeMCU ESP8266

Исходный код программы (скетча)

Похожие статьи

4 ответа к “Программирование NodeMCU ESP8266 «по воздуху» (Over-the-Air, OTA)”

Добавить комментарий Отменить ответ

Добавить комментарий