ماژول ESP-12E ESP8266 Wi-Fi یک ماژول وای فای محبوب است که می‌تواند به‌عنوان یک زیربنای اینترنت اشیاء، به‌طور مستقیم با پین‌های سریال UART ارتباط بگیرد و از طریق فرمان‌پذیری AT یا به‌وسیله برنامه‌نویسی مستقیم (با استفاده از محیط‌های توسعه مانند ESP-IDF یا Arduino core) عمل کند. از بهترین قابلیت‌های این ماژول وای فای میتوان به این مورد اشاره کرد که علاوه بر اینکه می‌تواند به یک شبکه ی وای فای متصل شود، خود نیز می‌تواند یک شبکه راه اندازی کرده و به دستگاه‌های دیگر این امکان را دهد تا مستقیماً به آن متصل شوند. همچنین این ماژول فرستنده وایرلس از استانداردهای IEEE 802.11 b/g/n و پروتکل TCP/IP پشتیبانی می‌کند. در ادامه، کاربردهای کلیدی و نکته‌های مهم کار با ESP8266-12E با خروجی سریال را مرور می‌کنیم.

کاربردهای کلیدی

• ترمینال وای فای با UART: استفاده از ESP8266-12E به‌عنوان گِیت‌وی یا مشتری (client) برای اتصال به شبکه، ارسال و دریافت داده‌ها از طریق اینترنت با استفاده از دستورات AT یا برنامه‌نویسی.
• کنترل از راه دور دستگاه‌های اینترنت اشیاء: جمع‌آوری داده‌ها از حسگرها و ارسال آن‌ها به سرور یا MQTT broker از طریق اتصالات Wi-Fi.
• سرور ساده یا سگمنت رستری: ایجاد وب سرور ساده برای نمایش داده‌های حسگرها، کنترل رله‌ها یا خروجی‌های دیجیتال از طریق مرورگر محلی یا اینترنتی.
• هماهنگی با MQTT: اتصال به Broker MQTT برای انتشار و اشتراک‌گذاری داده‌های حسگرها و دریافت دستورات کنترل.
• اتصال به اینترنت با مصرف پایین: به‌کارگیری Sleep Mode (Light Sleep یا Deep Sleep) برای بهینه‌سازی مصرف برق در دستگاه‌های با باتری.
• ویرایش و ارائه داده‌ها با فرمان‌های AT: اگر از حالت AT استفاده می‌کنید، می‌توانید عملیات TCP/UDP، DNS، DHCP، و HTTP را با دستورات ساده انجام دهید.
• به‌کارگیری با میکروکنترلرها: ESP8266-12E می‌تواند به‌عنوان ماژول وای فای برای میکروکنترلرهایی مانند آردوینو یا ESP32 استفاده شود تا ارتباط وای فای را فراهم کند.
• کنترل خروجی‌ها و پالس‌ها: پین‌های GPIO قابل پیکربندی برای کنترل رله‌ها، LEDها، ماژول‌های خروجی PWM و غیره (با توجه به محدودیت‌های منبع داخلی).

نکات کلیدی کار با ESP8266-12E از طریق UART

• نحوه اتصال: GND مشترک، TXESP به RX دستگاه میکرکنترلر/کامپیوتر، RXESP به TX دستگاه، و در برخی موارد نیاز به مقاومت تقسیم ولتاژ برای سطح 3.3V دو گانه چون UART احتمالا 3.3V است.
• سطح ولتاژ: ESP8266 با 3.3V کار می‌کند. در برخی میکروکنترلرها که خروجی 5V دارند، از منبع ولتاژ-ولتاژ مناسب یا مبدل سطح استفاده کنید.
• بوت و پین‌های IO: پین GPIO0 و GPIO2 و GPIO15 حالت بوت مود را تعیین می‌کنند (برای حالت برنامه‌نویسی و اجرای معمولی). برای حالت اجرای عادی، GPIO0 باید بالا (HIGH) باشد، GPIO15 پایین (LOW) و GPIO2 بالا.
• سرعت و پروتکل: UART معمولاً با 115200 bps برای بیشتر پروژه‌ها کار می‌کند، اما بسته به پروژه می‌تواند تغییر کند.
• پیکربندی برنامه: اگر از AT Command استفاده می‌کنید، به‌دنبال کتابخانه یا مستندات AT پشتیبانی شده برای نسخه نرم‌افزار ESP8266 باشید. اگر ESP8266 را با ESP-IDF یا Arduino core پروگرام می‌کنید، مما بعدی مانند WiFiClient، PubSubClient برای MQTT یا ESP8266WebServer را استفاده کنید.
• امنیت: استفاده از WPA2/WPA3 برای شبکه، و تمهیدات امنیتی مانند TLS در ارتباطات MQTT یا HTTPS اگر ممکن است.

نمونه‌های کاربری

• حسگر دما به اینترنت: سنسور DHT11/DHT22 یا DS18B20 به ESP8266 می‌گویید داده‌ها را به یک سرور MQTT یا HTTP API POST کنید.
• کنترل لامپ با رله: ESP8266 با پین‌های GPIO و رله می‌تواند از طریق MQTT دستور روشن/خاموش دریافت کند.
• داشبورد وب ساده: ESP8266 را به‌عنوان وب سرور کوچک راه‌اندازی کنید و داده‌های حسگر را از طریق یک صفحه HTML ساده نمایش دهید.
• OTA ساده: به‌روزرسانی بی‌سیم (Over-the-Air) برای آپدیت کد میکروکنترلر (در صورت استفاده از ESP-IDF یا Arduino OTA).

محدودیت‌ها و نکته‌های طراحی

• مصرف انرژی: حالت Sleep بسیار مفید است اما هنگام کار با شبکه، خواب عمیق ممکن است با اتصال دوباره به شبکه منجر به تأخیر شود.
• منبع تغذیه: ESP8266 به جریان نسبتاً بالایی در هنگام فعال بودن Wi-Fi نیاز دارد (گاهی تا 300-400 mA یا بیشتر در اوج). از منبع تغذیه پایدار استفاده کنید.
• نویز و پایداری سیگنال: به‌دلیل استفاده از آنتن PCB، محیط‌های با نویز بالا یا موانع می‌توانند کیفیت لینک را تحت تأثیر قرار دهند.
• بوت و فلاش: برای آپدیت فریمور معمولاً در پین‌های GPIO0، GPIO2 و GPIO15 باید وضعیت مشخصی داشته باشند. در پروژه‌هایی که OTA یا حالت فلش را دارند، این نکته مهم است.