Spis treści:
- 1 WiFi-Modul ESP8266 + NodeMCU v3 - eine hervorragende und praktische Erweiterung der grundlegenden Fähigkeiten von Mikrocontrollern
- 2 Kompatibel mit gängigen eingebetteten Systemplattformen
- 3 Programmierung und Kommunikation mit dem Computer
- 4 Methoden zur Versorgung des Systems
- 5 Technische Daten
- 6 Anwendungsbeispiele für das Modul
Die dritte Version des WiFi-Moduls der NodeMCU-Serie von Espressif Systems basiert auf dem berühmten Chip ESP8266und wurde entwickelt, um die Kommunikation zwischen Geräten und Maschinen verschiedener Anwendungen über ein drahtloses WiFi-Netzwerk zu realisieren. Das Hardwaremodul und seine Software werden unter einer Open-Source-Lizenz vertrieben.
Mit dem NodeMCU v3-Board können Sie viele interessante und praktische IoT-Projekte auf sehr einfache Weise erstellen. Das Modul von Espressif Systems wurde nach dem vierschichtigen TCP/IP-Protokollstrukturmodell (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) entwickelt und ist mit einer Reihe von Eingangs-/Ausgangsports ausgestattet, die den einfachen Anschluss von Peripheriegeräten und Arduino-Boards ermöglichen. Der eingebaute USB-UART-Konverter, der Micro-USB-Anschluss und die PCB-Antenne bieten hervorragende Kommunikationsmöglichkeiten für die Verbindung mit einem Computer und anderen zusammenarbeitenden Geräten.
WiFi-Modul ESP8266 + NodeMCU v3 - eine hervorragende und praktische Erweiterung der grundlegenden Fähigkeiten von Mikrocontrollern
Arduino-Boardssowie andere Module, die auf Mikrocontrollern basieren, sind seit mehreren Jahrzehnten die Grundlage oder ein wichtiges unterstützendes Element in unzähligen elektrischen, elektronischen, mechanischen und nicht-elektronischen Geräteprojekten.
Mikrocontroller werden von Bastlern mit Interesse am Heimwerken, von Studenten technischer Hochschulen in Laboratorien für Mikroprozessortechnik und von professionellen Entwicklern, die sich auf die Entwicklung eingebetteter Systeme spezialisiert haben, in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.
In der Regel sind Mikrocontroller mit den erforderlichen programmierbaren Ports ausgestattet, die sowohl als Eingang als auch als Ausgang fungieren können, so dass selbst die komplexesten Hardwareanwendungen einfach implementiert werden können.
Ein großes Manko der meisten gängigen Mikrocontroller ist jedoch das Fehlen eines eingebauten WiFi-Moduls, das eine drahtlose Verbindung zu externen Geräten ermöglicht. Zu diesem Zweck wurden zusätzliche Hardware-Erweiterungen entwickelt, und zwar in Form von WiFi-Modulen, mit deren Hilfe der Benutzer großartige IoT-Anwendungen erstellen kann, wie etwa die Fernsteuerung der Wohnungsheizung oder ein Alarmsystem, das einen Einbrecher im Falle unerwünschter Aktivitäten sicher überrascht.
Kompatibel mit gängigen eingebetteten Systemplattformen
Das NodeMCU v3 WiFi-Modul von Espressif Systems mit dem ESP8266-Chip kann ein wesentlicher Bestandteil von IoT-Projekten sein. Der eingebaute Satz von GPIO-Anschlüssen (nicht zu verwechseln mit dem 40-poligen GPIO-Anschluss der meisten Raspberry Pi-Minicomputer-Modelle) umfasst unter anderem programmierbare digitale Eingangs-/Ausgangs-Ports, die von Arduino bekannten UART-, I2C- und SPI-Kommunikationsschnittstellen sowie Ausgänge, die ein PWM-Signal mit variabler Füllung erzeugen, das unter anderem in Anwendungen zur Steuerung von Elektromotoren und LEDs verwendet werden kann. Somit kann das NodeMCU v3 Board auch als Chip für die Anbindung an verschiedene eingebettete Plattformen verwendet werden.
Programmierung und Kommunikation mit dem Computer
Die Software des Moduls basiert auf der Skriptsprache Lua, deren Syntax weitgehend an die Sprache C angelehnt ist. Die Lua-Sprache ist auch für unerfahrene Programmierer zugänglich und ermöglicht eine einfache und schnelle Quellcode-Entwicklung. Dank der Open-Source-Lizenz hat der Nutzer die Möglichkeit, sowohl das Hardware-Design als auch die Software des Moduls nach Belieben zu verändern.
Der Benutzer kann die von ihm vorgenommenen Änderungen im Internet für andere Benutzer des NodeMCU v3-Moduls freigeben. Der eingebaute USB-UART-Konverter ermöglicht es dem Modul, die Kommunikation mit dem Computer durchzuführen. Der eingebaute Micro-USB-Anschluss dient als Kommunikationsanschluss, liefert aber auch die Versorgungsspannung. Die Anzeige des Betriebs des Moduls erfolgt über eine blinkende LED. Zur Programmierung des Moduls kann die Arduino IDE-Umgebung verwendet werden, die vollständig mit der Hardware-Spezifikation des Moduls kompatibel ist.
Methoden zur Versorgung des Systems
Wie fast jedes elektronische Gerät muss auch das ESP8266 NodeMCU v3 WiFi-Modul mit der richtigen Spannung versorgt werden, um zu funktionieren. Wir können dem Modul diese Spannung auf drei Arten zuführen:
- Micro-USB-Anschluss – wenn das Modul über den USB-Anschluss mit dem Computer verbunden ist, können wir es programmieren und schnell überprüfen, ob unsere Anwendung den Projektvorgaben entspricht, ohne dass wir eine externe Stromversorgung benötigen, noch bevor wir das programmierte Modul in unserem Projekt installieren.
- Pin “3V3” – 3.3V Spannungsversorgung. Auf der Modulplatine ist ein AMS1117 Spannungsstabilisator integriert, der am Ausgang 3,3V liefert.
- Pin “Vin” – Stromversorgung im Bereich 7V – 12V von einem externen DC-Netzteil oder einem Akkupack.
Technische Daten
- Mikrocontroller: Tensilica LX106 32-Bit
- Mikrocontroller-Architektur: RISC
- Taktfrequenz: 80MHz (erweiterbar auf 160MHz)
- RAM-Speicher für Anweisungen: 32kB
- Benutzer-RAM-Speicher: 80kB
- RAM-Speicher für das System: 16kB
- FLASH-Speicher: 4MB
- Funktionen des Micro-USB-Anschlusses: Stromversorgung und Kommunikation des Moduls mit dem Computer
- Anzahl der GPIO-Pins: 13
- WiFi-Modul: ESP8266
- Unterstützung für den IEEE 802.11 b/g/n WiFi-Standard
- Unterstützung für den Verschlüsselungsstandard WPA/WPA2
- Unterstützung für STA- und AP-Modi
- Unterstützung für TCP / IP-Protokolle
- Unterstützung für TCP / UDP-Protokolle in einer Client/Server-Konfiguration
- Verfügbare Datenraten der seriellen Schnittstelle (Bitraten): 1200b/s, 2400b/s, 4800b/s, 9600b/s, 19200b/s, 38400b/s, 57600b/s, 74800b/s, 115200b/s
- Kompatibilität mit Arduino UNO und Arduino MEGA Basisplatinen
- Kompatibilität mit der Entwicklungsumgebung Arduino IDE
- 32-Bit-Hardware-Timer
- Stromverbrauch bei Dauerbetrieb: 70mA
- Stromverbrauch – maximal: 200mA
- Stromverbrauch im Tiefen Standby-Modus: <3mA
- Vom WiFi-Modul unterstützte serielle Übertragungsgeschwindigkeit: 100b/s – 460800b/s
- Betriebstemperaturbereich: -40°C – + 125°C
- Versorgungsspannung: 3.3V / 5.0V / 7.0V – 12.0V
- Maximale Stromkapazität der GPIO-Pins: 12mA (Source-Strom), 20mA (Drain-Strom)
- Gewicht des Moduls: 20g
- Abmessungen des Moduls: 50 x 38mm
Anwendungsbeispiele für das Modul
Mit dem ESP8266 + NodeMCU v3 WiFi-Modul können Sie viele interessante Geräte bauen und sie mit drahtlosen Kommunikationsfähigkeiten ausstatten. Eine der beliebtesten Anwendungen solcher WiFi-Module ist die weit verbreitete Gebäudeautomatisierung in intelligenten Anlagen. Über ein WiFi-Netzwerk kann der Benutzer z.B. die Klimaanlage und die Heizung steuern – so kann er z.B. auf dem Heimweg die gewünschte Raumtemperatur einstellen, so dass er bei seiner Ankunft am Arbeitsplatz die gewünschten klimatischen Bedingungen genießen kann. Eine weitere interessante Anwendung sind ferngesteuerte Roboter mit Messsensoren, mit denen der Benutzer die Umweltbedingungen an jedem beliebigen Punkt der Anlage kontinuierlich überwachen kann, z.B. eine stark mit Pestiziden besprühte Plantage oder eine Fabrik für gefährliche Chemikalien.
