ESP8266_用户手册_V03
47页1、 1 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 ESP8266ESP8266 用户手册用户手册 Status Current version V 0.3 Author Yu Fei&Jackie Completion Date 2014.9.2 Reviewer Completion Date CONFIDENTIAL INTERNAL PUBLIC 2 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 版本信息版本信息 日期 版本 撰写人 审核人 修改说明 2014.6.17 0.1 喻菲 初稿 2014.9.2 0.2 Jackie 增加章节 1.12 、 1.2 和 1.3 的内容 2014.9.2 0.3 喻菲 更新 AT 指令集 免责申明和版权公告免责申明和版权公告 本文中的信息,包括供参考的 URL 地址,如有变更,恕不另行通知。 文档“按现状”提供,不负任何担保责任,包括对适销性、适用于特定用途或非侵权性的任何担保,和任何提案、规格或样品在他处提到的任何担保。本文档不负任何责任,包括使用本文档内信息产生的
2、侵犯任何专利权行为的责任。本文档在此未以禁止反言或其他方式授予任何知识产权使用许可, 不管是明示许可还是暗示许可。 Wi-Fi 联盟成员标志归 Wi-Fi 联盟所有。 文中提到的所有商标名称、商标和注册商标均属其各自所有者的财产,特此声明。 版权归 2014 乐鑫信息技术有限公司所有。保留所有权利。 3 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 目录目录 版本信息. 2 目录. 3 1. 产品概述 . 5 1.1. 概述. 5 1.1.1. 特点. 6 1.1.2. 模块参数. 7 1.1.3. 主要应用领域. 8 1.2. 硬件介绍. 9 1.2.1. 管脚定义. 9 1.2.2. 电气特性. 11 1.2.3. ESP8266 封装尺寸图 . 12 1.2.4. 开发套件. 13 1.3. 典型应用. 13 1.3.1. UART 应用硬件连接 . 13 1.3.2. 传感器应用硬件连接. 13 1.3.3. 智能灯应用硬件连接. 14 1.3.4. WIFI 智能开关应用硬件连接 . 15 2. 功能介绍 . 17 2.1. 无线组网. 17
3、 2.1.1. ESP8266 在 SoftAP 模式 . 17 2.1.2. ESP8266 在 station 模式 . 17 2.1.3. ESP8266 在 SoftAP + station 共存模式 . 18 2.2. 透传功能. 18 2.3. UART 成帧机制 . 19 4 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 2.4. 加密. 20 2.5. 省电机制. 20 2.6. 固件升级. 21 3. 使用指南 . 22 3.1. Website 操作指南 . 22 3.1.1. 设备开发. 23 3.1.2. 产品管理. 26 3.2. 模块使用介绍. 28 3.2.1. 软件调试工具. 28 3.2.2. 网络连接. 28 3.2.3. 初始参数. 28 3.3. 应用举例. 29 3.3.1. 无线遥控应用. 29 3.3.2. 远程连接应用. 29 3.3.3. 透明串口. 30 4. AT 指令说明 . 31 4.1. AT 指令集概述 . 31 4.1.1. AT 指令分类 . 31 4.1.2. 指令集. 32 5. 其
4、他详细资料 . 46 附录:乐鑫联系方式. 47 5 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 1. 产品概述产品概述 1.1. 概述概述 乐鑫智能互联平台ESP8266 拥有高性能无线 SOC,给移动平台设计师带来福音,它以最低成本提供最大实用性,为 WiFi 功能嵌入其他系统提供无限可能。 射频接收模拟接收射频发射模拟发射射频 balun锁相环数字基带电源管理SRAM寄存器CPU 内核成帧器加速器MACSDIOSPIGPIOI2C接口偏置电路开关VCO1/2锁相环电源管理晶振图 1:ESP8266 结构图 ESP8266 是一个完整且自成体系的 WiFi 网络解决方案,能够独立运行,也可以作为 slave 搭载于其他 Host 运行。 ESP8266 在搭载应用并作为设备中唯一的应用处理器时, 能够直接从外接闪存中启动。内置的高速缓冲存储器有利于提高系统性能,并减少内存需求。 另外一种情况是,无线上网接入承担 WiFi 适配器的任务时,可以将其添加到任何基于微控制器的设计中,连接简单易行,只需通过 SPI/SDIO 接口或中央处理器 AHB 桥
5、接口即可。 ESP8266 强大的片上处理和存储能力, 使其可通过 GPIO 口集成传感器及其他应用的特定设备,实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。 6 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 ESP8266 高度片内集成,包括天线开关balun、电源管理转换器,因此仅需极少的外部电路,且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。 装有ESP8266的系统表现出来的领先特征有:节能VoIP在睡眠/唤醒模式之间的快速切换、配合低功率操作的自适应无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝牙/DDR/LVDS/LCD干扰。 1.1.1. 特点特点 802.11 b/g/n WIFI 2.4 GHz,支持 WPA/WPA2 安全模式 超小尺寸模组 11.5mm*11.5mm 内置 10 bit 高精度 ADC 内置 TCP/IP 协议栈 内置 TR 开关、balun、LNA、功率放大器和匹配网络 内置 PLL、稳压器和电源管理组件 802.11b 模式下+ 19.5dBm 的输出功率 支持
6、天线分集 断电泄露电流小于10uA 内置低功率 32 位 CPU:可以兼作应用处理器 SDIO 2.0、 SPI、UART STBC、1x1 MIMO、2x1 MIMO A-MPDU 、A-MSDU 的聚合和 0.4 s的保护间隔 2ms之内唤醒、连接并传递数据包 待机状态消耗功率小于1.0mW (DTIM3) 工作温度范围 -40 125 7 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 1.1.2. 模块参数模块参数 分类分类 参数参数 取值取值 无线参数无线参数 标准认证 CCC/FCC/CE 无线标准 802.11 b/g/n 频率范围 2.4G-2.5G(2400M-2483.5M) 发射功率 802.11 b: 20 dBm 802.11 g: 17 dBm 802.11 n: 14 dBm 接收灵敏度 802.11 b: (11Mbps) -91db 802.11 g: (54Mbps) -75db 802.11 n: (MCS7) -72db 天线选项 PCB板载天线、外置天线、IPEX接口天线、 陶瓷贴片天线 硬件参数硬件参数 数据接
7、口 UART PWM、GPIO 工作电压 3.3V 工作电流 平均电流 80mA 工作温度 -40125 存储温度 常温 尺寸 5x5mm 外部接口 N/A 软件参数软件参数 无线网络模式 station/softAP/SoftAP+station 安全机制 WPA/WPA2 加密类型 WEP/TKIP/AES 升级固件 本地串口烧录 8 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 云端升级 定制开发 支持客户自定义服务器 提供 SDK 给客户二次开发 网络协议 IPv4,TCP/UDP/HTTP/FTP 用户配置 AT+指令集,WebSite操作, Android/iOS终端 1.1.3. 主要应用领域主要应用领域 智能电源插头 家庭自动化 网状网络 工业无线控制 婴儿监控器 网络摄像机 传感器网络 可穿戴电子产品 无线位置感知设备 安全ID标签 无线定位系统信号 9 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 1.2. 硬件介绍硬件介绍 1.2.1. 管脚定义管脚定义 图 2:ESP8266 管脚定义图 Tab
8、le 1 ESP8266 管脚功能定义管脚功能定义 Pin Name Function 1 VDDA 模拟电源3.0 3.3V 2 LNA 射频天线接口,芯片输出阻抗为 50 ,无需对芯片进行匹配,但建议保留 型匹配网络对天线进行匹配 3 VDD3P3 功放电源3.03.3V 4 VDD3P3 功放电源3.03.3V 5 VDD_RTC NC(1.1V) 6 TOUT adc 管脚 7 CHIP_EN 芯片使能端。 高电平: 有效, 芯片正常工作; 10 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 低电平:芯片关闭,电流很小。 8 XPD_DCDC Deep-Sleep Wakeup;GPIO16 9 MTMS GPIO14; HSPICLK 10 MTDI GPIO12;HSPIQ 11 VDDPST 数字和IO电源(1.8V3.3V) 12 MTCK GPIO13;HSPID 13 MTDO GPIO15;HSPICS 14 GPIO2 可用作烧写 Flash 时 UART Tx;GPIO2 15 GPIO0 GPIO0;SPICS2 16 GP
9、IO4 GPIO4 17 VDDPST 数字和IO电源(1.8V3.3V) 18 SDIO_DATA_2 连接到SD_D2 (串联 200);SPIHD; HSPIHD 19 SDIO_DATA_3 连接到SD_D3 (串联 200); SPIWP; HSPIWP 20 SDIO_CMD 连接到SD_CMD(串联 200); SPICS0 21 SDIO_CLK 连接到SD_CLK (串联 200); SPICLK 22 SDIO_DATA_0 连接到SD_D0 (串联 200); SPIQ 23 SDIO_DATA_1 连接到SD_D1 (串联 200); SPID 24 GPIO5 GPIO5 25 U0RXD 可用作烧写 Flash 时 UART Rx;GPIO3 26 U0TXD GPIO1; SPICS1 27 XTAL_OUT 连接晶振输出端, 可用于提供BT的时钟输入 28 XTAL_IN 连接晶振输入端 29 VDDD 模拟电源 3.03.3V 30 VDDA 模拟电源 3.03.3V 31 RES12K 串联 12k 电阻到地 32 EXT_RSTB 外部 reset
10、 信号(低电平有效) 注:GPIO2、GPIO0、MTDO 构成 3bit 可进行 SDIO 模式的选择。 11 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 1.2.2. 电气特性电气特性 Table 2 ESP8266 电气特性电气特性 参数参数 条件条件 最小值最小值 典型值典型值 最大值最大值 单位单位 存放温度范围 -45 125 最大焊接温度 IPC/JEDEC J-STD-020 260 工作电压 0 3.8 V 任意I/O脚电压 0 3.3 V 静电释放量(人体模型) TAMB=25 2 KV 静电释放量 (充电设备模型) TAMB=25 1 KV Table 3 ESP8266 功耗功耗 参数参数 最小值最小值 典型值典型值 最大值最大值 单位单位 传送 802.11b, CCK 11Mbps, P OUT=+17dBm 170 mA 传送 802.11g, OFDM 54Mbps, P OUT =+15dBm 140 mA 传送 802.11n, MCS7, P OUT =+13dBm 120 mA 接收 802.11b, 包长 1
11、024 字节, -80dBm 50 mA 接收 802.11g, 包长 1024 字节, -70dBm 56 mA 接收 802.11n, 包长 1024 字节, -65dBm 56 mA Modem-Sleep 15 mA Light-Sleep 0.9 mA Deep-Sleep 10 uA 关机 5 uA 12 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 注注:Modem-Sleep 用于需要 CPU 一直 处于工作状态 如 PWM 或 I2S 应用等。在保持 WiFi 连接时,如果没有数据传输,可根据 802.11 标准(如 U-APSD),关闭 WiFi Modem 电路来省电。例如,在 DTIM3 时,每 sleep 300mS,醒来 3mS 接收 AP 的 Beacon 包等,则整体平均电流约 15mA。 注:注:Light-Sleep 用于 CPU 可暂停的应用,如 WiFi 开关。在保持 WiFi 连接时,如果没有数据传输,可根据 802.11 标准(如 U-APSD),关闭 WiFi Modem 电路并 暂停 CPU 来省电。例如
12、,在 DTIM3 时,每 sleep 300mS,醒来 3mS 接收 AP 的 Beacon 包等,则整体平均电流约 0.9mA。 注:注:Deep-Sleep 不需一直保持 WiFi 连接,很长时间才发送一次 数据包的 应用,如每 100 秒测量一次温度的传感器。例如,每 300S 醒来后需 0.31s 连上 AP 发送数据,则整体平均电流可远小于 1mA。 1.2.3. ESP8266 封装尺寸图封装尺寸图 图 3:ESP8266 封装尺寸图 13 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 1.2.4. 开发套件开发套件 图 4:ESP8266 开发板示意图 1.3. 典型应用典型应用 1.3.1. UART 应用硬件连接应用硬件连接 我司已根据UART应用定义以下pin脚: UART0: (PIN 25) U0RXD+ (PIN 26) U0TXD-通信 UART1: (PIN 14) GPIO2( TXD)-打印 目前 uart0 可以用来收发用户自己的数据包,uart1 用作打印信息。 已应用方案: 如图4所示ESP8266开发板 1.3
13、.2. 传感器应用硬件连接传感器应用硬件连接 我司已根据传感器应用定义以下pin脚: 14 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 (PIN 9) MTMS-I2C_SCL; (PIN 14) GPIO2-I2C_SDA; (PIN 12) MTCK-复位按键 (按住复位按键重新上电,可完成复位); (PIN 15) GPIO0-wifi 工作状态指示灯; (PIN 10) MTDI- 与服务器通信的指示灯; (PIN 25) U0RXD-Button,暂未定义功能; (PIN 13) MTDO-LED,暂未定义功能。 已应用方案: 如图5所示我司传感器应用demo板 图 5:基于 ESP8266 的传感器应用硬件示意图 1.3.3. 智能灯应用硬件连接智能灯应用硬件连接 我司已根据智能灯应用定义以下pin脚: (PIN 9) MTMS-红外接收; 三路 PWM 输出: (PIN 10) MTDI-红色灯控制; (PIN 13) MTDO-绿色灯控制; (PIN 12) MTCK-蓝色灯控制; 已应用方案: 如图6所示我司智能灯应用demo板 1
14、5 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 图 6:基于 ESP8266 的智能灯应用硬件示意图 1.3.4. WIFI 智能开关应用硬件连接智能开关应用硬件连接 我司已根据WIFI智能开关应用定义以下pin脚: (PIN 13) MTDO-控制继电器,可高低电平控制; (PIN 15) GPIO0- 指示 wifi 工作状态; (PIN 12) MTCK-接复位按键(长按 5s 可完成复位功能); 已应用方案: 如图7所示我司WIFI智能开关应用demo板 16 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 图 7:基于 ESP8266 的 WIFI 智能开关应用硬件示意图 (我司芯片在背面) 17 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 2. 功能介绍功能介绍 2.1. 无线组网无线组网 ESP8266 支持 softAP 模式, station 模式, softAP + station 共存模式三种。利用 ESP8266 可以实现十分灵活的组网方式和网络拓扑。 注,
15、SoftAP:即无线接入点,是一个无线网络的中心节点。通常使用的无线路由器就是一个无线接入点。 Station:即无线终端,是一个无线网络的终端端。 2.1.1. ESP8266 在在 SoftAP 模式模式 ESP8266 作为 softAP,手机、电脑、用户设备、其他 ESP8266 station 接口等均可以作为 station 连入ESP8266,组建成一个局域网。 ESPESP82668266User User DeviceDeviceESPESP82668266 2.1.2. ESP8266 在在 station 模式模式 ESP8266 作为 station,通过路由器(AP)连入 internet ,可向云端服务器上传、下载数据。用户可随时使用移动终端(手机、笔记本等),通过云端 18 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 监控 ESP8266 模块的状况,向 ESP8266 模块发送控制指令。 云端服务器云端服务器路由路由(APAP)ESPESP82668266 2.1.3. ESP8266 在在 SoftAP + stat
16、ion 共共存模式存模式 ESP8266 支持 softAP+station 共存的模式,用户设备、手机等可以作为station 连入 ESP8266 的 softAP 接口,同时,可以控制 ESP8266 的 station 接口通过路由器(AP)连入 internet。 云端云端服务器服务器路由路由(APAP) ESPESP82668266User User DeviceDevice 2.2. 透传功能透传功能 透传,即透明传输功能。Host 通过 uart 将数据发给 ESP8266,ESP8266 再通过无线网络将数据传出去;ESP8266 通过无线网络接收到的数据,同理通过uart 传到 Host。ESP8266 只负责将数据传到目标地址,不对数据进行处理,发送方和接收方的数据内容、长度完全一致,传输过程就好像透明一样。 19 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 透传需要先建立连接: 无线网络参数: 网络名称(SSID) 安全模式 密钥(password) TCP 连接参数 协议类型 连接类型(client) 目的 IP 地址 目的
17、端口 串口参数 波特率 数据位 检验位 停止位 硬件流控 2.3. UART 成帧机制成帧机制 ESP8266 判断 UART 传来的数据时间间隔,若时间间隔大于 20ms,则认为一帧结束;否则,一直接收数据到上限值 2KB,认为一帧结束。ESP8266 模块判断UART 来的数据一帧结束后,通过 WIFI 接口将数据转发出去。 成帧时间间隔为 20ms,一帧上限值为 2KB。 20 | P a g e Espressif Systems Sept 2,2014 2.4. 加密加密 ESP8266 支持多种无线网络加密方式,包括: WEP (only station) WPA-PSK/TKIP WPA-PSK/AES WPA2-PSK/TKIP WPA2-PSK/AES 2.5. 省电机制省电机制 ESP8266 IOT 支持三种省电模式: 模式模式 Modem-Sleep Light-Sleep Deep-Sleep 动作动作 关闭 WiFi Modem 电路; CPU 和其他外设正常运行。 关 闭 WiFi Modem 电路、晶振和 PLL ; CPU 和其他外设处于时钟暂停待机状
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