模板:ESP8266 User Manual
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产品概述
ESP8266 系列模块是基于乐鑫ESP8266开发的低功耗WiFi模块，可以方便地进行二次开发，接入云端服务，实现手机3/4G全球随时随地的控制，加速产品原型设计。
模块核心处理器 ESP8266 在较小尺寸封装中集成了业界领先的 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频支持 80 MHz 和 160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板载天线。支持标准的 IEEE802.11 b/g/n 协议，完整的 TCP/IP 协议栈。用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器。
ESP8266 是高性能无线 SoC，以最低成本提供最大实用性，为 Wi-Fi 功能嵌入其他系统提供无限可能。
产品特点
- 体积超小的802.11b/g/n WiFi SOC模块
- 采用低功率32位CPU，可兼作应用处理器
- 主频最高可达160MHz
- 内置10bit高精度ADC
- 支持USART、GPIO、IIC、PWM、ADC、SPI等接口
- 支持多种休眠模式，深度睡眠电流低至20uA
- 内嵌LWIP协议栈
- 支持STA、AP、STA+AP工作模式
- 支持smart config、AirKiss一键配网
- 通用AT指令可快速上手
- 支持SDK二次开发
- 支持串口本地升级和远程固件升级（FOTA）
使用说明
ESP8266 系列模组出厂时已默认内置 AT 固件，且默认波特率为 115200，可参考 #设计指南 搭建最小系统电路，之后即可进行 AT 指令操作。
串口与网络调试助手下载：串口调试助手
硬件连接
 注意
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由于模块功率较大，上电的时候会产生较大电流，不可以使用 USB 转 TTL 的 3.3V，这种情况下模块可能无法正常工作。建议使用 2 节干电池或经过 LDO 转换后的 3.3V。 |
使用示例
本章节讲解如何在 PC 端通过串口配置 2 个 ESP8266 模块通过TCP/UDP 相互通信。
虽然本实验需要用到 2 个模块，但是如果有路由器的话，单个模块也可以进行这个实验。
| 更多示例请参考
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产品尺寸
管脚定义
| # | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | RST | 复位引脚，低电平有效 |
| 2 | ADC | A/D 转换结果。输入电压范围 0～1V，取值范围：0～1024。 |
| 3 | EN | 芯片使能端，高电平有效 |
| 4 | IO16 | 与 RST 管脚相连可做 Deep Sleep 唤醒 |
| 5 | IO14 | HSPI_CLK，IR_T，I2C_SCL，I2SI_WS |
| 6 | IO12 | HSPI_MISO |
| 7 | IO13 | HSPI_MOSI；UART0_CTS |
| 8 | VCC | 模组供电引脚，电压范围 3.0~3.6V |
| 9 | CS0 | Flash 片选信号（保留） |
| 10 | MISO | 从机输出主机输入（保留） |
| 11 | IO9 | GPIO9（保留） |
| 12 | IO10 | GBIO10（保留） |
| 13 | MOSI | 主机输出从机输入（保留） |
| 14 | SCLK | 时钟（保留） |
| 15 | GND | GND |
| 16 | IO15 | HSPI_CS，U0_RTS，I2SO_BCK |
| 17 | IO2 | U1_TXD，I2C_SDA，I2SO_WS |
| 18 | IO0 | GPIO0，HSPI_MISO，I2SI_DATA |
| 19 | IO4 | GPIO4 |
| 20 | IO5 | IR_R |
| 21 | RXD | GPIO3，I2SO_DATA |
| 22 | TXD | GPIO1 |
- 注意：除 GPIO4 和 GPIO5 启动时默认为低电平外，其它 GPIO 均为高电平
启动模式
| 模式 | CH_PD (EN) | RST | GPIO15 | GPIO0 | GPIO2 | TXD0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 下载模式 | 高 | 高 | 低 | 低 | 高 | 高 |
| 运行模式 | 高 | 高 | 低 | 高 | 高 | 高 |
| 测试模式 | 高 | 高 | - | - | - | 低 |
电气特性
最大额定值
| 额定值 | 条件 | 值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 存储温度 | - | -40 ~ 125 | ℃ |
| 最大焊接温度 | - | 250 | ℃ |
| 工作电压 | IPC/JEDEC J-STD-020 | +3.0 ~ +3.6 | V |
建议工作环境
| 工作温度 | -20 | 25 | 70 | ℃ |
| 供电电压 | 3.0 | 3.3 | 3.6 | V |
数字端口特征
| 说明 | 名称 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 输入逻辑电平低 | VIL | -0.3 | - | 0.25 * VDD | V |
| 输入逻辑电平高 | VIH | 0.75 * VDD | - | VDD + 0.3 | V |
| 输出逻辑电平低 | VOL | N | - | 0.1 * VDD | V |
| 输出逻辑电平高 | VOH | 0.8 * VDD | - | N | V |
- 注意：如无特殊说明，测试条件为：VDD = 3.3 V，温度为 25 ℃。
功耗
所有测量均在没有 SAW 滤波器的情况下，于天线接口处完成。
所有发射数据是基于 90% 的占空比，在持续发射的模式下测得的。
| 模式 | 典型值 | 单位 |
|---|---|---|
| 传送 802.11b, CCK 11Mbps, POUT=+17dBm | 170 | mA |
| 传送 802.11g, OFDM 54Mbps, POUT =+15dBm | 140 | mA |
| 传送 802.11n, MCS7, POUT =+13dBm | 120 | mA |
| 接收 802.11b,包长 1024 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-Sleep① | 20 | mA |
| Light-Sleep② | 2 | mA |
| Deep-Sleep③ | 20 | uA |
| Power Off | 0.5 | uA |
- 注①：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 20mA。
- 注②：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，在 DTIM3 时，每 sleep 300 ms，醒来 3ms 接收 AP 的 Beacon 包等，则整体平均电流约 2 mA。
- 注③：Deep-Sleep 用于不需一直保持 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。每 300 s 醒来后需 0.3s - 1s 连上 AP 发送数据,则整体平均电流可远小于 1mA。
发射功率
| 描述 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|
| 802.11b@11Mbps | 14 | 16 | 18 | dBm |
| 802.11g@54Mbps | 12 | 14 | 16 | dBm |
| 802.11n@HT20, MCS7 | 11 | 13 | 15 | dBm |
接收灵敏度
| 参数 | 典型值 | 单位 |
|---|---|---|
| DSSS, 1 Mbps | -90 | dBm |
| CCK, 11 Mbps | -85 | dBm |
| 6 Mbps (1/2 BPSK) | -88 | dBm |
| 54 Mbps (3/4 64-QAM) | -70 | dBm |
| HT20, MCS7 (65 Mbps, 72.2 Mbps) | -67 | dBm |
设计指南
天线摆放说明
ESP8266 系列模块可以焊接到 PCB 板上。为了使终端产品获得最佳的射频性能，请注意根据本指南合理设计模块及天线在底板上的摆放位置。
- 方案 1（推荐）：将模块沿 PCB 板边放置，且天线在板框外；
- 方案 2：将模块沿 PCB 板边放置，天线沿板边放置且下方挖空；
模块外围走线说明
- 模块外围引出了一些 GPIO 口，如需使用建议在 IO 口上串联 10-100 欧姆的电阻。这样可以抑制过冲，是两边电平更平稳。对 EMI 和 ESD 都有帮助。
- 特殊 IO 口的上下拉，需参考规格书的使用说明，此处会影响到模块的启动配置。
- 模块的 IO 口是 3.3V 如果主控与模块的 IO 电平不匹配，需要增加电平转换电路。
- 如果 IO 口直连到外围接口，或者排针等端子，建议在 IO 走线靠近端子处预留 ESD 器件。
GPIO 电平转换
电源参考设计
ADC 参考设计
自动下载电路
回流焊炉温曲线
选型列表
模组认证对比：
- ESP-01：暂无
- ESP-01M：FCC/CE/SRRC/REACH/RoHs
- ESP-01S：RoHs
- ESP-07：暂无
- ESP-07S：FCC/CE/SRRC/REACH/RoHs
- ESP-12F：FCC/CE/SRRC/IC/KCC/NCC/REACH/TELEC/ANATEL/RoHs
- ESP-12S：FCC/CE/SRRC/RoHs/阿里飞燕认证
- ESP-15F：SRRC
电气参数对比：
| 型号 | 芯片方案 | 天线形式 | 封装形式 | 尺寸 (mm) | 传输距离 (米) | 供电电压 | SPI Flash | IO 数 | Modem Sleep | Light Sleep | Deep Sleep |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ESP-01 | ESP8266 | 板载天线 | DIP-8 | 24.7 * 14.4 * 11.0 | 50 | 3.3V | 8Mbit | 2 | 20mA | 2mA | 20uA |
| ESP-01M | ESP8285 | 板载天线 | DIP-18 | 18.0 * 18.0 * 2.8 | 40 | 3.3V | 8Mbit / 16Mbit | 11 | 20mA | 2mA | 20uA |
| ESP-01S | ESP8266 | 板载天线 | DIP-8 | 24.7 * 14.4 * 11.0 | 50 | 3.3V | 8Mbit | 2 | 20mA | 2mA | 20uA |
| ESP-07 | ESP8266 | IPEX座 / 陶瓷天线 | SMD-16 | 21.2 * 16.0 * 3.0 | 50 | 3.3V | 8Mbit | 9 | 20mA | 2mA | 20uA |
| ESP-07S | ESP8266 | IPEX座 / 陶瓷天线 | SMD-16 | 17.0 * 16.0 * 3.0 | 100 | 3.3V | 32Mbit | 9 | 20mA | 2mA | 20uA |
| ESP-12F | ESP8266 | 板载天线 | SMD-22 | 24.0 * 16.0 * 3.0 | 80 | 3.3V | 32Mbit | 9 | 20mA | 2mA | 20uA |
| ESP-12S | ESP8266 | 板载天线 | SMD-16 | 24.0 * 16.0 * 3.0 | 80 | 3.3V | 32Mbit | 9 | 20mA | 2mA | 20uA |
| ESP-15F | ESP8266 | 板载天线 / IPEX座 | PH2.54接线器 | 41.3 * 24.1 * 6.6 | 50 | 5V | 32Mbit | 3 | 多种 | 多种 | 多种 |
- 通信协议：完整的802.11b/g/n WiFi SoC模块
- 工作频段：2400~2483.5MHz
