آشنایی با ESP8266
ESP8266 یک SoC (System on a Chip یا «سیستم روی تراشه») است که توسط شرکت چینی اسپرسیف تولید میشود. در این نوع تراشه، چندین بخش مختلف در قالب یک مدار مجتمع واحد کنار هم قرار گرفتهاند. مهمترین این بخشها شامل یک پردازنده 32 بیتی و یک تراشه Wi-Fi با قابلیت مدیریت پشته پروتکل TCP/IP هستند.
بهطور خلاصه، ESP8266 تراشهای است که یک پردازنده همهمنظوره را به همراه اتصال کامل Wi-Fi در یک بسته واحد ادغام میکند.
پردازندهای که در ESP8266 بهکار رفته، یک پردازنده Tensilica L106 با معماری 32 بیتی RISC است. این پردازنده بهصورت پیشفرض با 80 MHz کار میکند و حداکثر فرکانس کاری آن به 160 MHz میرسد.
ESP8266 حافظه Flash را در داخل خود تراشه (SoC) ندارد؛ بنابراین این حافظه باید روی ماژولی که تراشه روی آن نصب شده است، فراهم شود.
ارتباط بین تراشه و حافظه فلش از طریق رابط QSPI انجام میشود، اما در حالت معمول، استفاده از این رابط برای برنامهنویس کاملاً آسان است و نیازی به مدیریت مستقیم آن ندارد.
نکته مهمی که باید به آن توجه کرد این است که ظرفیت حافظه فلش به خود تراشه ESP8266 وابسته نیست، بلکه به ماژولی که از آن استفاده میکنید بستگی دارد. معمولاً ماژولهای مختلف با 1 MiB تا 8 MiB حافظه فلش عرضه میشوند و حداکثر ظرفیت پشتیبانیشده 16 MiB است.
تاریخچه ESP8266
Section titled “تاریخچه ESP8266”بدون اینکه وارد جزئیات زیادی شویم، داستان ESP8266 و برادر قدرتمندتر آن، ESP32، از اوت ۲۰۱۴ آغاز میشود؛ زمانی که ماژولهای ESP-01 توسط شرکت AI-Thinker معرفی شدند.
در آن زمان، ارتباط با ESP8266 از طریق فرمانهای AT انجام میشد. مستندات بسیار محدود بودند و بیشتر آنها به زبان چینی منتشر شده بودند. همچنین SDK رسمی پیچیده بود و استفاده از آن برای بسیاری از توسعهدهندگان آسان نبود؛ به همین دلیل، کاربرد این تراشه در ابتدا محدود به نظر میرسید. با این حال، این موضوع باعث نشد که علاقهمندان از پتانسیل بالای آن غافل شوند و بهسرعت جامعه کاربری و تولیدکنندگان مختلف کار روی این تراشه را آغاز کردند.
یکی دیگر از نقاط عطف مهم، انتشار NodeMCU بود؛ نامی که هم به یک فریمور و هم به یک برد توسعه اشاره دارد. این فریمور امکان برنامهنویسی ESP8266 را با زبان Lua فراهم میکرد؛ زبانی نیمهکامپایلشونده که بر پایه زبانهای C و Perl توسعه یافته است.
فعالیت جامعه توسعهدهندگان همچنان ادامه پیدا کرد و بهتدریج مستندات، آموزشها و ابزارهای متنوعی برای ESP8266 تولید شد. نتیجه این تلاشها، شکلگیری یکی دیگر از مهمترین نقاط عطف این تراشه بود: انتشار SDKهای متنباز (Open Source) مبتنی بر GCC Toolchain که توسط جامعه توسعهدهندگان ارائه شدند.
این اتفاق باعث شد بتوان ESP8266 را از طریق محیط Arduino و با استفاده از ESP8266 Arduino Core برنامهنویسی کرد. همین موضوع، سکوی پرتاب اصلی ESP8266 در دنیای Maker بود؛ زیرا از این پس این تراشه میتوانست از جامعه بسیار بزرگ کاربران و توسعهدهندگان آردوینو بهرهمند شود.
شرکت اسپرسیف نیز به این روند واکنش نشان داد (یا شاید بهتر است بگوییم ظرفیت بالای این پروژه را تشخیص داد یا تصمیم گرفت از جامعه توسعهدهندگان حمایت کند) و نسخههای جدیدی از SDK را با مجوزی مشابه MIT منتشر کرد که عملاً پشتیبانی رسمی بیشتری از جامعه کاربران فراهم میکرد.
از آن زمان تاکنون، تولیدکنندگان متعددی بردهای توسعهای مبتنی بر ESP8266 عرضه کردهاند. از مشهورترین آنها میتوان به NodeMCU و WeMos اشاره کرد که هرکدام در مدلها و نسخههای مختلفی تولید شدهاند. در ادامه این بردها را نیز بررسی خواهیم کرد.
امروزه SDKها و فریمورهای متنوعی برای ESP8266 در دسترس هستند که امکان برنامهنویسی این تراشه را با زبانهای مختلف فراهم میکنند. برای مثال میتوان به MicroPython (برای زبان Python)، Espruino (برای JavaScript)، ESP-OPEN-RTOS (مبتنی بر FreeRTOS) و Mongoose OS اشاره کرد. در مطالب بعدی با این گزینهها نیز بیشتر آشنا خواهیم شد.
در سپتامبر ۲۰۱۶، ESP32 معرفی شد؛ تراشهای که نسبت به ESP8266 پیشرفت چشمگیری داشت و بسیاری از محدودیتهای آن را برطرف میکرد. قیمت ESP32 کمی بیشتر است، اما اگر ESP8266 را تراشهای قدرتمند و جذاب بدانیم، ESP32 واقعاً یک هیولاست. هرچند میزان مستندات و پشتیبانی موجود برای ESP32 در ابتدا کمتر بود، اما این وضعیت با سرعت زیادی در حال بهبود است. در مطالب آینده به معرفی ESP32 و قابلیتهای آن نیز خواهیم پرداخت.
انواع ماژولهای مبتنی بر ESP8266
Section titled “انواع ماژولهای مبتنی بر ESP8266”ماژولهای مختلفی وجود دارند که در آنها ESP8266 بهکار رفته است. ویژگیهای اصلی این ماژولها تقریباً مشابه هستند و تفاوت آنها بیشتر در مقدار حافظه Flash در دسترس و شکل فیزیکی (Form Factor) آنهاست؛ موضوعی که بهطور مستقیم روی تعداد پینهای GPIO قابل دسترس نیز تأثیر میگذارد.
در بعضی از بردها (که تعدادشان کمتر است)، پینهای GPIO بهصورت کامل و استاندارد (Pin Header) در دسترس هستند؛ به این ترتیب میتوان بهراحتی سیمکشی انجام داد یا آنها را به ترمینالها متصل کرد.
اما در بیشتر ماژولها، پینها به شکل نیمپین (Half-pin) طراحی شدهاند. این طراحی به این دلیل است که این ماژولها اصولاً برای قرار گرفتن روی بردهای PCB یا بردهای توسعه (Development Boards) و لحیمکاری مستقیم روی آنها ساخته شدهاند.
برای سادهسازی، در یک جمعبندی میتوان گفت که رایجترین ماژولها ESP-01 و ESP-12 هستند و سایر مدلها نسبتاً کمتر دیده میشوند.
با این حال، ESP-12 و ESP-12E بهتدریج به مدلهای ترجیحی و استانداردتر در میان ماژولهای ESP8266 تبدیل شدهاند و امروزه روی تعداد زیادی از بردهای توسعه (Development Boards) و همچنین محصولات تجاری نصب و استفاده میشوند.
