Programmation de l'ESP8266 avec l'IDE Arduino: bibliothèques, GPIO, serveur Web, client Web, pilotes – Bien choisir son serveur d impression
Les modules WiFi ESP8266 peuvent remplacer Arduino dans de nombreuses applications en ajoutant une connectivité Wi-Fi à faible coût. Lors du lancement des modules ESP8266 (en 2014), le langage de programmation préféré était Lua (vous pouvez toujours programmer dans ce langage!). Rapidement, la grande majorité des bibliothèques Arduino ont été adaptées pour fonctionner sur l'ESP8266.
Article mis à jour le 24 avril 2020
Aujourd'hui, il est aussi simple de programmer un module ESP8266 qu'un Arduino en C ++. Nous allons découvrir dans ce tutoriel comment installer les bibliothèques nécessaires sur l'IDE Arduino, et découvrir à travers des exemples simples les bases de la programmation de l'ESP8266.
Sommaire
Installer des cartes et des bibliothèques pour les modules ESP8266 sur l'IDE Arduino
Lancez l'IDE Arduino et ouvrez les préférences dans le menu Fichier. Sur macOS, allez dans le menu Arduino puis Préférences … Cliquez sur l'icône indiquée par la flèche rouge sur la photo ci-dessous.
Dans le champ de saisie, collez l'adresse internet suivante puis validez
https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
http://arduino.esp8266.com/staging/package_esp8266com_index.json
Pour les cartes ESP32, ajoutez la source suivante
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
Cela indique à l'IDE Arduino qu'il doit se rendre sur le site arduino.esp8266.com afin de récupérer d'autres cartes compatibles. Maintenant, allez dans le menu Outils puis Type de cartes et enfin Gestionnaire de cartes
Dans le champ de recherche, entrez esp8266 pour trouver les nouvelles cartes à installer. Si les cartes n'apparaissent pas, vérifiez dans les préférences que l'URL est correcte. vérifiez également la connexion Internet. Cliquer sur Installer.
L'installation ne prend que quelques minutes. Une fois l'installation terminée, fermez le gestionnaire de cartes et ouvrez à nouveau le menu Outils. Dans le sous-menu Type de carte, vous avez maintenant une nouvelle section appelée Modules ESP8266.
Les principaux fabricants qui contribuent le plus à la communauté (Adafruit, ESPresso, Olimex, Sparkfun, WeMos…) sont au menu. Pour les autres modules, choisissez simplement le module ESP8266 générique.
Pour afficher les exemples installés avec les cartes ESP826, si vous n'avez qu'à choisir dans la liste puis allez sur le Fichier -> Exemples.
Problèmes avec le bus I2C et la bibliothèque SD à partir de la version 2.5
La version 2.5 du SDK ESP8266 semble introduire des modifications importantes pouvant entraîner des problèmes d'incompatibilité avec certains libraires. Par exemple, j'ai rencontré des problèmes de compilation avec la bibliothèque SD qui permet l'enregistrement et la lecture sur une carte micro SD. Un problème similaire a été signalé en 2016 sur le forum officiel. Le compilateur refuse de compiler le programme sans que la sélection de puce de la carte SD ne soit indiquée. ce paramètre est normalement facultatif. Si une sélection de puce est indiquée, la compilation et le téléchargement sont effectués correctement mais la communication avec le bus I2C est perdue.
Si vous rencontrez un problème similaire, vous pouvez (temporairement) revenir à une version précédente du SDK.
Comment installer une version précédente du SDK ESP8266
Cependant, si vous rencontrez un problème, vous pouvez utiliser une version précédente du SDK. Pour ce faire, ouvrez le gestionnaire de cartes et recherchez la carte ESP8266. Cliquez sur Supprimer pour supprimer l'intégralité du SDK.
Choisissez ensuite la version souhaitée, par exemple la version 2.4.2 et cliquez sur installer. Ne cliquez pas sur la mise à jour car l'IDE Arduino installe automatiquement la dernière version publiée (la plus récente)!
Avant d'aller plus loin, note sur ESP-01
L'ESP-01 est une version plus limitée de l'ESP8266. Il ne dispose que de 2 GPIO. Le module a une mémoire flash plus petite (de 512 Ko à 1 Mo). La programmation est identique mais «plus pénible» car il faut mettre le module dans un mode particulier avant de pouvoir télécharger le programme (mode Bootload). Ce n'est pas un module approprié pour apprendre et démarrer avec l'ESP8266. Cependant, si vous avez besoin de plus d'informations, vous pouvez trouver plusieurs tutoriels sur le blog en recherchant avec le mot-clé ESP-01.
Différences entre Arduino et ESP8266, identification des broches
L'ESP8266 possède 9 E / S numériques au lieu de 14 pour l'Arduino Uno. Alors que sur l'Arduino Uno, il n'y a que 6 sorties qui prennent en charge le mode PWM (3, 5, 6, 9, 10 et 11), toutes les sorties de l'ESP8266 peuvent générer un signal PWM. Si vous avez besoin de plus d'E / S, vous pouvez passer à ESP32.
En résumé
| Arduino / Genuino 101 | ESP8266 (ESP-12x) | |
| Micro-contrôleur | Arduio Uno et la plupart des cartes compatible: ATmel ATmega328p
Le nouveau Genuino 101: Intel Curie |
Tensilica Xtensa LX106 |
| Sans fil | – | |
| Bluetooth | LE | – |
| Adressage | 8… 32 bits | 32bits |
| Fréquence d'horloge | 16 MHz | 80 MHz |
| Mémoire flash | 32kb | 512… 4 Mo (1) |
| Nombre d'E / S | x14 | x11 (D0… D8 + RX / TX) |
| Nombre de sorties PWM | Arduino Uno et clones: x6 (3, 5, 6, 9, 10, 11)
Arduino 101: x4 |
Toutes les sorties sont PWM |
| Nombre d'entrées analogiques | x6 (A0..A5), 10 bits, 5 V max. | x1 (A0), 10 bits, 1 V max. (2) |
| UART (port série) | x1 | x1 (3) |
| I2C | x1 | x1 |
| SPI | x1 | x1 |
| Documentation technique | Arduino Uno R3
Genuino 101 |
version 5.4 |
L'identification des broches est légèrement différente sur l'ESP8266. Chaque sortie est précédée d'un ré (pour rénumérique probablement). Dans un programme Arduino, vous pouvez directement utiliser le marqueur indiqué sur la carte D1 ou l'équivalent Arduino 5.
(1) Mémoire externe. Aujourd'hui, presque tous les modèles ont 4 Mo de mémoire flash. Cependant, tout n'est pas utilisable. Une partie est réservée au stockage des données (stockage des données utilisateur, interface HTML et code d'interface javascript, etc.). Il s'agit de la zone SPIFFS présentée dans cet article.
(2) L'ESP8266 accepte 1V maximum sur la broche analogique. Certains modules intègrent un pont diviseur de tension qui permet d'augmenter la tension. Par exemple, le Wemos d1 mini accepte 3,3 V max.
(3) Un seul port série utilisable. L'autre broche TX est utilisée lors de l'écriture de la mémoire flash
Attention. Chaque fabricant est libre d'attribuer les broches. C'est notamment le cas pour les broches des bus I2C et SPI. Il faudra vérifier la documentation technique de la carte. Vous pouvez également consulter cet article qui résume les broches des principales cartes en vente
| ESP8266 broches | Remarque | Équivalent Arduino / Genuino 101 | Autre usage |
| TX | 1 | CS1, TXD0 | |
| RX | 3 | RXD0 | |
| D0 | PWM (1) | 16 | RÉVEILLER |
| D1 | PWM | 5 | |
| D2 | PWM | 4 | |
| D3 | PWM | 0 | CS2 |
| D4 | PWM | 2 | TXD1 |
| D5 | PWM | 14 | CLK |
| D6 | PWM | 12 | MISO |
| D7 | PWM | 13 | MOSI, RXD2, CTS0 |
| D8 | PWM | 15 | CS, TXD2, RTS0 |
| RST | RST | ||
| A0 | 3,3 V max. | A0 | |
| 3V3 | 3V | ||
| 5V | 800 mA max. | ||
| g | GND (x3) |
(1) Connecté à la broche GND à la mise sous tension pour mettre ESP en mode bootload. Ce mode vous permet de réinstaller le firmware d'origine ou de charger un programme Arduino. Sur certaines cartes, WeMos d1 mini par exemple, cette opération est prise en charge par le gestionnaire de cartes. Cette opération est donc inutile, le téléchargement est transparent.
Généralement, les fabricants publient un schéma de brochage qui indique la broche équivalente sur un Arduino Uno. Ici, par exemple, les broches d'un LoLin WeMos d1 mini. Ce schéma de connexion est valable pour toutes les cartes basées sur le module ESP-12x.
Si vous souhaitez vous lancer dans la programmation Lua, le numéro de broche à utiliser dans le code est également indiqué.
Attention, le GPIO fonctionne avec une tension de 3,3V
Particularité de l'ESP8266 par rapport à l'Arduino Uno (ce n'est plus le cas pour le Genuino 101 et les nouvelles cartes à base d'Intel Curie), le GPIO fonctionne à une tension de 3,3V. Il faudra donc dans certains cas adapter vos montages. Pour cela, il existe des diviseurs de tension (5V à 3,3V) ou inversement (3,3V à 5V).
Comment programmer l'ESP8266 avec l'IDE Arduino?
Équipement et circuit d'essai
Voici un petit montage à réaliser avec un ESP8266 et une Led qui vous permettront de tester les différents codes proposés dans ce tutoriel.
Pour mémoire, voici un tableau récapitulatif de la tension d'alimentation typique en fonction de la couleur et du diamètre de la LED.
| Couleur | Longueur d'onde (nm) | Tension (V) pour diamètre 3 mm | Tension (V) pour diamètre 5 mm |
| rouge | 625-630 | 1.9-2.1 | 2.1-2.2 |
| Bleu | 460-470 | 3.0-3.2 | 3.2-3.4 |
| vert | 520-525 | 2.0-2.2 | 2.0-2.2 |
| Jaune | 585-595 | 2.0-2.2 | 3.0-3.2 |
| blanc | 460-470 | 3.0-3.2 | 1.9-2.1 |
Programmation «classique»
La première chose à savoir lors du démarrage avec un module ESP8266 est que vous pouvez le programmer exactement comme un Arduino. Contrairement aux microcontrôleurs ATTiny moins puissants, le SoC de l'ESP8266 est capable d'exécuter toutes les commandes C ++ du code Arduino. La seule condition à respecter est d'utiliser la bibliothèque adaptée à ces derniers dès que vous souhaitez utiliser le WiFi (paragraphe suivant).
Ouvrez l'IDE Arduino et collez ce code dans un nouveau projet avant de le télécharger.
Que fait ce programme?
- Une variable entière (int) permet d'indiquer sur quelle sortie la Led est connectée
- Dans la boucle setup (), nous indiquons que la broche (ici 16) est une sortie (OUTPUT)
- La boucle loop () s'exécute sans fin. A chaque passage
- On met la sortie (16) à bas niveau (LOW), c'est-à-dire que la tension de sortie est nulle (pas de courant)
- Nous attendons 1 seconde. Le délai est indiqué en millisecondes (1000 ms = 1 s)
- On met la sortie (16) haute (HIGH), c'est-à-dire que la tension de sortie est de 5V (le courant circule)
- Nous attendons 2 secondes
- Etc
int led = 16; void setup () pinMode (led, SORTIE); // Initialiser la broche "led" en sortie - Initialiser la broche "LED" en sortie // Cette boucle fonctionne sans fin // la fonction de boucle se répète indéfiniment boucle vide () digitalWrite (led, LOW); // Éteignez la LED - Éteignez la LED retard (1000); // Attendez 1 seconde - Attendez une seconde digitalWrite (led, HIGH); // Allumez la LED - Éteignez la LED en augmentant la tension retard (2000); // 2 secondes de pause - Attendez 2 secondes
Remplacez maintenant dans la sortie 16 par le marquage équivalent de ESP8266, à savoir D0, qui donne int led = D0;
Comme vous pouvez le voir, le programme fonctionne de la même manière.
Remarque. Même si la variable est de type int (entier), nous écrivons une chaîne de caractères dans le code. C'est normal. Au moment de la compilation, la référence à la broche sera remplacée dans le code par la bibliothèque ESP8266.
Programmation du serveur Web: connectez l'ESP8266 au réseau WiFi
La programmation du serveur Web vous permet d'ajouter une interface Web (écrite en HTML et javascript) à un projet ESP8266. C'est également possible avec un Arduino mais c'est parfaitement logique avec un ESP8266 qui a nativement une connexion WiFi.
Prenons le code précédent et ajoutons les deux bibliothèques nécessaires
#comprendre#comprendre
Nous allons créer deux variables pour définir le SSID (identifiant du réseau WiFi) et le mot de passe avant de créer un objet qui contiendra le serveur Web (objet C ++)
const char * ssid = "xxxx"; // Identifiant WiFi const char * password = "xxxxxxxxx"; // Mot de passe WiFi ESP8266WebServer server (80); // On instancie un serveur en écoute sur le port 80
Le code de fonction de configuration effectue les opérations suivantes
- Serial.begin (115200) nous ouvrons le port série à 115200 bauds
- WiFi.begin (ssid, mot de passe) ESP8266 se connecte au réseau WiFi
- La boucle while écrit un point sur le port série toutes les 500 ms jusqu'à ce que l'ESP8266 soit connecté au WiFi WiFi.status ()! = WL_CONNECTED (très mauvaise idée quand on fonctionne sur batterie ailleurs, mais c'est juste pour comprendre comment ça marche)
- Serial.println (WiFi.localIP ()) écrit l'adresse IP attribuée par la box Internet ou le routeur à l'ESP8266 sur le port série
-
server.on ("/", []() server.send (200, "text / plain", "Home page"); // Ajouter un point d'entrée, une page web );Nous ajoutons un point d'entrée, c'est-à-dire une adresse internet (URL) sur laquelle nous afficherons pour l'instant un simple texte
-
server.on ("/ parameters", []() server.send (200, "text / plain", "Une page de paramètres"); );Une deuxième page qui pourrait être une page de paramètres
- server.begin () enfin, on démarre le serveur web
Il ne reste plus qu'à demander à l'ESP8266 d'écouter les requêtes et d'afficher les pages correspondantes. À cela, nous ajoutons la commande server.handleClient () dans la fonction loop ().
Collez le code complet dans un nouveau projet et téléchargez-le sur WeMos.
#comprendre#comprendre const char * ssid = "XXXX"; // Identifiant WiFi const char * password = "XXXXXXXXX"; // Mot de passe WiFi ESP8266WebServer server (80); // On instancie un serveur en écoute sur le port 80 int led = D0; void setup () Serial.begin (115200); WiFi.begin (ssid, mot de passe); Serial.println (""); // nous attendons d'être connectés au WiFi avant de continuer while (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) retard (500); Serial.print ("."); // nous affichons l'adresse IP attribuée au serveur DSN Serial.println (""); Serial.print ("adresse IP:"); Serial.println (WiFi.localIP ()); // on définit les points d'entrée (les URL à saisir dans le navigateur web) et on affiche un texte simple server.on ("/", []() server.send (200, "text / plain", "Home page"); ); server.on ("/ parameters", []() server.send (200, "text / plain", "Une page de paramètres"); ); // on démarre le serveur web server.begin (); pinMode (led, SORTIE); // Initialiser la broche "led" en sortie - Initialiser la broche "LED" en sortie // Cette boucle s'exécute sans fin - la fonction de boucle s'exécute indéfiniment boucle vide () // à chaque itération, la fonction handleClient traite les requêtes server.handleClient (); digitalWrite (led, LOW); // Éteignez la LED - Éteignez la LED retard (1000); // Attendez 1 seconde - Attendez une seconde digitalWrite (led, HIGH); // Allumez la LED - Éteignez la LED en augmentant la tension retard (1000); // 2 secondes de pause - Attendez 2 secondes
Ouvrez le moniteur série pour récupérer l'adresse IP de l'ESP8266 sur le réseau local.
Ouvrez maintenant un navigateur Internet et entrez l'adresse IP ou IP_ESP8266 / paramètres.
Et voilà, en quelques lignes de code, vous venez de connecter l'ESP8266 au réseau local (et à Internet en même temps). Vous pouvez accéder à une interface WEB depuis n'importe quel ordinateur ou smartphone. En faisant une redirection de port sur votre box Internet ou votre routeur, vous pouvez même accéder à l'interface extérieure à votre domicile avec une connexion 3G / 4G.
Attention. La connexion n'est pas cryptée. Il n'est pas protégé. Tout le monde peut avoir accès aux commandes de votre interface. Il faudra ajouter des protections (mot de passe…)
Programmation de serveur Web: contrôlez le GPIO depuis un smartphone depuis Internet!
Nous allons maintenant voir comment ajouter des commandes pour contrôler le GPIO à partir d'une interface. Il existe plusieurs méthodes pour générer le code HTML de l'interface qui sera envoyé au navigateur Internet. Ici, nous allons simplement créer une chaîne qui contiendra le code HTML. Tout est expliqué en détail dans ce tutoriel. Chaque ligne est expliquée dans le code. Ce que vous devez vous rappeler :
- Le code HTML est construit en assemblant des chaînes
- Il est possible d'intégrer un contenu variable. Voici l'état de la sortie D0 contenue dans la chaîne etatD0.
- Chaque changement d'état est envoyé au serveur web qui s'exécute sur l'ESP8266 à l'aide d'un formulaire sous la forme d'une requête HTTP de type POST.
- Ici, la mise à jour est déclenchée manuellement en appuyant sur un bouton (soumettre)
String getPage () Page de chaîne = ""; page + = "Démonstration du serveur Web ESP8266 - www.projetsdiy.fr "; page + = ""; page + = "Démonstration du serveur Web ESP8266
"; page + = "GPIO
"; page + = "
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