深入了解ESP8266 NodeMCU并将其与Arduino IDE一起使用

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物联网IoT一直是技术领域的趋势领域。它改变了我们的工作方式。物体和数字世界现在比以往任何时候都更加连接。牢记这一点， Espressif Systems乐鑫科技以令人难以置信的价格发布了一款适合的启用WiFi的微控制器 -  ESP8266！只需不到3美元，它就可以监视和控制世界任何地方的事物，这非常适合任何物联网项目。

ESP-12E模块

该开发板带有包含了ESP8266芯片的ESP-12E模块，该芯片基于TensilicaXtensa 32位LX106 RISC微处理器，以80至160MHz可调的时钟频率运行，并支持RTOS。

该芯片还有128 kb RAM和4MB的闪存（用于程序和数据存储）足以应付制作网页，JSON/XML数据以及当今我们在IoT设备上抛出的所有内容的大字符串。

ESP8266集成了802.11b/g/n HT40 Wi-Fi收发器，因此它不仅可以连接到WiFi网络并与Internet进行交互，而且还可以建立自己的网络，允许其他设备直接连接到它。这使ESP8266 nodemcu更加通用。

电源

由于ESP8266的工作电压范围为3V至3.6V，因此开发板带有LDO电压调节器，可将电压保持在3.3V。它可以可靠地供应600mA，当ESP8266在RF传输过程中拉高达80mA时，这应该足够绰绰有余。调节器的输出也被引出到板的一侧，并标记为3v3。该引脚可用于为外部组件提供电源。

ESP8266 NodeMCU的电源通过Micro USB连接器提供。另外，如果您有一个可调节的5V电源，则可以使用VIN引脚直接向ESP8266及其外围设备供电。

警告：ESP8266需要3.3V电源和3.3V逻辑电平以进行通信。 GPIO引脚不耐受5V耐受性！如果要使用5V（或更高）组件将板连接起来，则需要进行一些电平转换。

外围设备和I/O

ESP8266 NodeMCU总共有17个GPIO引脚，分别引到开发板两侧的排针。这些引脚可以分配给各种外围功能，包括：

●    ADC通道 -  10位ADC通道。

●    UART接口 -  UART接口用于串行加载代码。

●    PWM输出 - 用于调光LED或控制电动机的PWM引脚。

●    SPI、I2C接口 -  SPI和I2C接口，以连接各种传感器和外围设备。

●    I2S接口 -  I2S接口，如果您想为项目添加声音。

多亏了ESP8266的引脚多路复用功能（多个外围设备在单个GPIO上多路复用）。这意味着单个GPIO引脚可以充当PWM/UART/SPI。

板载开关和LED指示器

ESP8266 nodemcu具有两个按钮。一个标记为rst位于左上角的是复位按钮，当然用于复位ESP8266芯片。左下角的另一个FLASH按钮是升级固件时使用的下载按钮。

开发板还具有可编程的LED指示器，并连接到D0引脚。

串口通信

开发板包含一个Silicon Labs的CP2102 USB-TO-UART桥梁控制器，将USB信号转换为串口，并允许您的计算机与ESP8266芯片进行编程和通信。

ESP8266 NodeMCU引脚

ESP8266 NodeMCU总共有30个引脚将其连接到外界。连接如下：

为了简单起见，我们将这些具有相似功能的引脚分组进行介绍制。

电源引脚 - 有四个电源引脚：1个Vin引脚和3个3.3V引脚。如果您有5V电源，则可以将VIN引脚用于直接提供ESP8266及其外围设备。3.3V引脚是板载电压调节器的输出。这些引脚可用于为外部组件供电。

GND 是ESP8266 Nodemcu开发版的地。

I2C引脚用于连接您项目中各种I2C传感器和外围设备。 支持I2C主和I2C从。 I2C接口功能可以通过编程方式实现，并且最大时钟频率为100kHz。应该注意的是，I2C时钟频率应高于从设备的最慢时钟频率。

GPIO ESP8266 NODEMCU具有17个GPIO引脚，可以分配给I2C、I2S、UART、PWM、IR遥控器、LED灯和按钮等各种功能。每个启用的GPIO都可以配置为内部上拉或下拉或设置为高阻抗。当配置为输入时，也可以将其设置为边沿触发器或电平触发器以产生CPU中断。

ADC通道 NodeMCU板载了一个10位精度SAR ADC。这两个函数可以使用ADC VIZ实现。测试VDD3P3引脚的电源电压和TOUT引脚的测试输入电压。但是，它们不能同时实施。

UART引脚 ESP8266 NODEMCU具有2个UART接口，即UART0和UART1，它们提供异步通信（RS232和RS485），并且最多可达4.5 Mbps。 UART0（TXD0、RXD0、RST0和CTS0引脚）可用于通信。它支持流控制。但是，UART1（TXD1）仅具有数据传输信号，因此通常用于打印日志。

SPI引脚 ESP8266具有两个SPI（SPI和HSPI）。这些SPI还支持以下通用SPI特征：

●    SPI格式转移的4个正时模式

●    最多80 MHz和80 MHz的分开时钟

●    最多64字节FIFO

SDIO引脚 ESP8266具有安全的数字输入/输出接口（SDIO），用于直接连接器SD卡。支持4位25 MHz SDIO V1.1和4位50 MHz SDIO v2.0。

PWM引脚 开发板具有4个脉冲宽度调制通道（PWM）。 PWM输出可以通过编程实施，并用于驱动数字电机和LED。 PWM频率范围从1000μs到10000μs，即100Hz和1kHz。

控制引脚用于控制ESP8266。这些引脚包括芯片使能引脚（EN）、复位引脚（RST）和唤醒引脚（WAKE）。

●    EN - 当EN引脚被拉高时，启用ESP8266芯片。当拉低时，芯片以最小的功率工作。

●    RST  -  RST引脚用于复位ESP8266芯片。

●    WAKE - 用于唤醒深度睡眠的芯片。

ESP8266开发平台

现在，让我们继续研究有趣的东西！

有多种开发平台可以配备编程ESP8266。您可以选择Espruino  -  JavaScript SDK和固件密切模拟Node.js，也可以使用Mongoose OS - 用于IoT设备的操作系统（由Espressif Systems和Google Cloud Iot推荐的平台）或使用Espressif提供的软件开发套件（SDK）。

幸运的是，惊人的ESP8266社区通过创建Arduino附加组件将IDE选择进一步。如果您刚刚开始编程ESP8266，那么这是我们推荐的环境，也是我们在本教程中记录的环境。

Arduino的ESP8266附加组件是基于Ivan Grokhotkov和其他ESP8266社区的惊人作品。查看ESP8266 Arduino GitHub存储库以获取更多信息。

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在Windows上安装ESP8266核心

首先是在PC上安装了最新的Arduino IDE（Arduino 1.6.4或更高）。如果没有，我们建议现在升级。

我们需要使用自定义URL更新板管理器。打开Arduino IDE，然后转到文件>首选项。然后，将URL下方复制到位于窗口底部的Additional Board Manager URLs文本框：

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

点击确定。然后通过Tools > Boards > Boards Manager来导航到Boards Manager。除了标准的Arduino开发板外，还应该有几个新条目。通过键入ESP8266来过滤您的搜索。单击该条目，然后选择“安装”。

ESP8266的板定义和工具包括一套全新的GCC、G ++和其他合理的编译二进制文件，因此下载和安装可能需要几分钟（存档文件为〜110MB）。安装完成后，条目旁边将出现一个小的安装文本。

Arduino示例：闪烁

为了确保正确设置ESP8266 Arduino核心和Nodemcu，我们将上传所有最简单的草图 - 闪烁！

我们将使用板载LED进行此测试。如本教程前面提到的，D0引脚连接到板载蓝色LED灯。在上传草图和使用LED之前，我们需要确保在Arduino IDE中正确选择开发板。打开Arduino IDE，然后在您的Arduino IDE>Tools > Board菜单下选择Nodemcu 0.9（ESP-12模块）选项。

现在，使用Micro-B USB电缆将ESP8266 NodeMCU插入计算机。插入后，应为其分配一个唯一的COM端口。在Windows机器上，这将是com＃之类的东西，在Mac/Linux计算机上，它将以/dev/tty.usbserial-xxxxx的形式出现。在Arduino IDE>Tools > Port菜单下选择此串行端口。

完成后，请使用下面的示例草图。

1. void setup()
   
2. {
   
3.         pinMode(D0, OUTPUT);
   
4. }
   
5. void loop()
   
6. {
   
7.         digitalWrite(D0, HIGH);
   
8.         delay(500);
   
9.         digitalWrite(D0, LOW);
   
10.         delay(500);
    
11. }

复制代码

一旦上传代码完成后，LED就会开始闪烁。您可能需要点击第一个按钮才能使ESP8266开始运行草图。