WiFi (2.4GHz – Espressif)

Uvod

Frekvencija 2.4GHz, deo ISM opsega, je jedna od prvih izbora za kratkodometnu komunikaciju uredjaja. Iako je prilično opterećena već velikim brojem postojećih uređaja, pogotovo u urbanim delovima, to sa druge strane predstavlja i prednost kako zbog mogućnosti korišćenja postojećih infrastruktura bežičnih mreža tako i zbog niske cene i dostupnosti samih tih uređaja.

Implementacija WiFi u embedded dizajn je do sada bio priličan izazov zbog više faktora. Dosadašnja rešenja su uglavnom bila bazirana na posebnom čipu koji je rešavao problem samog povezivanja (hardware/datalink layer) dok je TCP/IP deo morao da radi već postojeći ili čak poseban mikrokontroler. Obzirom da je TCP/IP prilično procesorski zahtevan, to je dodatno podizalo cenu samog dizajna.

Poseban problem je radio deo – 2.4GHz je visoka frekvencija za koje mnogo firmi ni nema odgovarajuću opremu ili inženjere sa poznavanjem ove oblasti.

Na kraju, za puštanje uređaja u prodaju je potreban odgovarajući atest, što košta kako vremena tako i novca.

Mi vam ovde prestavljamo 4 proizvoda firme ESPRESSIF koj će vam omogućiti vrlo lako, praktično “instant” implementiranje WiFi u vaš dizajn.

ESP-WROOM-02

ESP-WROOM-02 je Wi-Fi modul tj. čip(set) na PCB-u sa svim neophodnim spoljnim komponentama, koje vas lišavaju potrebe da sami dizajnirate Wi-Fi deo.

Modulu je za punu funkcionalnost potrebno dovesti napajanje te povezati sa ostatkom sistema.

Za povezivanje, modul podržava mnoštvo interfejsa: UART/HSPI/I2C/I2S/IR Remote Control GPIO/PWM.

Što se softvera tiče, modul se može kontrolisati AT komandama u Hayes stilu a ugrađeni procesor može i sam izvršavati aplikacije, pa vam dodatni mikrokontroler možda neće ni trebati.

Modul je izuzetno malih dimenzija (18mm x 20mm x 3mm) a i ima integrisanu PCB antenu (dobitak antene 2dBi).

Modul poseduje sve neophodne sertifikate: CE, FCC, TELEC itd pa je sertifikacija vašeg uređaja sa ovim modulom praktično samo formalnost.

Modul je baziran na čipu ESP8266 sa dodatnih 2MB ili 4MB flash memorije. O samom čipu više u nastavku teksta.

ESP8266

ESP8266 je visokointerisan SoC (System on a Chip) čip, namenjen da pojednostavi implementaciju Wi-Fi konektivnosti vaših uređaja. Radi se o samostalnom čipu koji može sam da izvršava aplikacije ili pak da rastereti već postojeći procesor uređaja od Wi-Fi funkcija.

Tipičan dizajn sa ESP8266 zahteva samo 7 spoljnih komponenti, pri čemu su sve radio-komponente integrisane u samom čipu čime je dizajn maksimalno pojednostavljen i lišen svih problema sa visokim frekvencijama.

Iskustva iz prakse pokazala su da je domet ESP8266 medju najboljim u odnosu na konkurentska rešenja.

Cene čipa i modula su iznenađujuće pristupačne!

Konkretno, ESP8266 se sastoji od analog front-end dela i Tensilica L106 Diamond 32-bitnog procesora.

Na raspolaganju je nekoliko Espressif-ovih firmware-a kao i izvestan broj open-source rešenja:

firmware sa AT komandama – najjednostavniji, sa podrškom za osnovne funkcije, za proste aplikacije sa eksternim upravljačkim mikrokontrolerom.
SDK (Software Development Kit) kojim možete napraviti svoju aplikaciju koja će se izvršavati samostalno na ESP8266.

Podržava sve funkcije ESP8266. Postoji u verzijama:

non-OS
RTOS
ESP8266 IOT Platform – mesh lightning and temperature sensors demo

Od ostalih karakteristika izdvajamo:

Wi-Fi protocols:	802.11 b/g/n
Operating voltage:	3.0 V ~ 3.6 V
Operating current:	Average: 80 mA
Operating temperature range:	-40°C ~ 125°C
Wi-Fi mode:	Station/SoftAP/SoftAP + Station
Security:	WPA/WPA2, WPS driver
Encryption:	WEP/TKIP/AES
Firmware upgrade:	UART Download / OTA (via network) Download and write firmware via host Software development Supports Cloud Server Development SDK for custom firmware development
Network protocols:	IPv4, TCP/UDP/HTTP/FTP User configuration AT Instruction Set, Cloud Server, Android/iOS App

ESP32 i ESP-WROOM-32

ESP32 je samostalni kombinovani WiFi i Bluetooth čip.

Baziran je na dual-core Tensilica 240MHz procesoru. Čip ima 512KB SRAM i 16MB flash memorije. Dizajniran je za ultra-low-power aplikacije a i relativno je skromnih dimenzija 6x6mm. Što se WiFi-ja tiče, ESP32 ima implementiran TCP/IP, puni 802.11 b/g/n/e/i WLAN MAC protokol kao i Wi-Fi Direct specifikaciju.

Bluetooth je dual-mode, što znači da radi i kao klasičan Bluetooth v4.2 BR / EDR ali i kao BLE (Bluetooth Low Energy). Od klasičnih BT profila, podržani su: SDP, GAP, SMP, ATT/GAT, HID, A2DP/AVRCP/SPP, HSP/HFP, RFCOMM.

Od periferija i interfejsa, na raspolaganju su 48 GPIO linija, 12-bit SAR ADC, 2x 8-bit DAC, Ultra Low Noise Analog Pre-Amplifier, Temperature Sensor, Hall sensor, podrška za Touch sensor (10 capacitive sensing GPIOs), SD/SDIO/MMC Host Controller, UART, I2C, I2S, IR, PWM, LED PWM, SPI.

U najavi je i verzija ESP32SC koja će imati samo jedno procesorsko jezgro, zbog smanjenja potrošnje a i niže cene.

Takođe, čip prate i odgovarajući moduli:

ESP-WROOM-32 (najmanji, 4MB flash, integrisana PCB antena),
ESP32-WROVER (4MB flash + 4MB PSRAM, PCB antena ili IPEX konektor)

Na raspolaganju su sledeći razvojni sistemi:

ESP32-DevKitC: jednostavna razvojna ploča, prikazana na slici gore desno,
EPS32-WROVER-KIT: sadrži SPI LCD i microSD, na slici dole.

Što se softvera tiče, trenutno postoji firmware sa AT komandama za WiFi i BLE kao i razvojno okruženje (IDF) bazirano na RTOS-u.

Zbog povoljne cene i malih dimenzija ESP32 se nameće kao rešenje i za uredjaje gde su potrebni samo BT ili samo WiFi.