NodeMCU ESP8266硬件开发板的熟悉

硬件开发环境的熟悉

基础介绍

什么是 ESP8266 NodeMCU？

ESP8266是乐鑫开发的一款低成本 Wi-Fi 芯片。

ESP8266可以作为一共独立的设备进行运行，也可以作为一款WiFi模块，通过AT指令进行控制。

例如，您可以将 ESP8266 连接到 单片机，通过串口AT指令实现增加 Wi-Fi 的功能。最实际的应用是将它其用作独立设备。
这个后面我们会介绍，包括开发的内容，以及AT指令等。

使用 ESP8266，我们可以像像使用 Arduino 一样控制输入和输出，并且集成了 Wi-Fi 功能。

这意味着我们可以很轻松地对设备进行联网，这对于家庭自动化和物联网应用程序非常有用。

传统的模式需要WiFi网卡和协议栈，ESP8266内部集成了TCP/IP协议栈，这里免去相当大的工作量；

ESP8266在国内外都非常受欢迎，拥有一大批电子爱好者，它的优点；

• 低成本：较低的价格就可以买到 ESP8266 开发板；
• 低功耗：与其他微控制器相比，ESP8266 的功耗非常低，甚至可以进入深度睡眠模式以降低功耗；
• 网络：网络的功能是最大的亮点，可以快速构建物联网应用的硬件平台；
  • ESP8266可以作为WiFi接入点（Station），这样可以方便连接互联网，通过HTTP协议和云端服务器进行连接，数据处理；
  • ESP8266可以作为热点（Access Point），这样方便其他设备的接入，可以作为网络服务器；
• 兼容 Arduino 编程：硬件标准化的Arduino，可以大大降低上手的难度，如果熟悉Arduino，就可以很轻松地上手；
• 兼容 MicroPython ：可以使用Python进行嵌入式编程，实现很多有趣的应用；

NodeMCU

NodeMCU 指的是一款固件，本文是指适配于ESP8266的固件，开发板一般称为DevKit，NodeMCU ESP8266 12E 开发板如下图所示；

开发板上集成了一个ESP-12E模组，模组是带着金属屏蔽罩，屏蔽罩下面是ESP8266芯片，整体结构如下；

简单说明一下；

• 红色框内是芯片，ESP8266EX；
• 蓝色框内是ESP12-E模组，这个是有AI-Thinker开发的模组（ESP8266EX芯片加上一部分外围电路）；
• 黑色框内是NodeMCU ESP8266 开发板；

可以看到的是，在硬件设计是也是一层一层进行封装的。

芯片

ESP8266EX芯片由乐鑫制造，内置 WiFi，功耗低。Tensilica L 106 32 位 RISC 处理器，最大时钟速度为 160 MHz。芯
片具体如下所示；

ESP12-E 模组

ESP-12E 是 AI-THINKER 开发的开发板，由 ESP8266EX 组成，位于金属盖内。

开发板

ESP8266 版本

ESP8266模块有多个版本，如下图所示。ESP-12E 是非常流行的版本。有很多开发板上都集成这块模块，当然，我们也很容易可以买到这些开发板。

引脚图

下面简单介绍一下NodeMCU ESP8266的引脚，外部引脚包括：

• 电源接口；
• 17 个 GPIO；
• SPI；
• I2C（通过软件实现）；
• UART串口；
• ADC接口；

具体如下所示；

Power

开发板上有四个电源引脚；

• 1 个 VIN 引脚；
• 3 个 3.3V 引脚；

如果有 5V 稳压源，VIN 引脚可用于直接为 ESP8266 及其外设供电。
3.3V 引脚是板载稳压器的输出。这些引脚可用于为外部组件供电。

GND

GND 为 ESP8266 NodeMCU 开发板的接地引脚。

I2C

• I2C引脚用于连接项目中的各种 I2C 传感器和外设。
• 支持 I2C Master 和 I2C Slave。

I2C接口功能可以通过编程方式实现，时钟频率最大为100 kHz。
需要注意的是，I2C 时钟频率应高于从设备的最慢时钟频率。

GPIO

GPIO引脚 ESP8266 NodeMCU 有 17 个 GPIO 引脚，可以通过编程方式分配给各种功能，如 I2C、I2S、UART、PWM、红外遥控、LED 灯和按钮。

每个数字启用的 GPIO 均可配置为内部上拉或下拉，或设置为高阻抗。

当配置为输入时，还可以设置为边沿触发或电平触发以生成 CPU 中断。

ADC

NodeMCU 嵌入了 10 位精度 SAR ADC。

这两个功能可以使用 ADC 来实现，即；

• 测试VDD3P3引脚的电源电压；
• 测试TOUT引脚的输入电压；

但是，它们不能同时实现。

UART

UART引脚 ESP8266 NodeMCU 有 2 个 UART 接口，即 UART0 和 UART1，提供异步通信（RS232 和 RS485），通信速率高达 4.5 Mbps。

• UART0（TXD0、RXD0、RST0 和 CTS0 引脚）可用于通信。它支持流体控制；
• UART1（TXD1 引脚）仅具有数据传输信号，因此通常用于打印日志；

SPI

SPI引脚 ESP8266 在从模式和主模式下具有两个 SPI（SPI 和 HSPI）；
这些 SPI 还支持以下通用 SPI 功能：

• SPI格式传输的4种时序模式
• 高达 80 MHz 和 80 MHz 分频时钟
• 高达 64 字节 FIFO
• SDIO引脚 ESP8266 具有安全数字输入/输出接口 (SDIO)，用于直接连接 SD 卡。

支持 4 位 25 MHz SDIO v1.1 和 4 位 50 MHz SDIO v2.0

PWM

PWM引脚 该板有 4 个脉冲宽度调制 (PWM) 通道。PWM 输出可以通过编程方式实现，并用于驱动数字电机和 LED。PWM 频率范围可在 1000 μs 至 10000 μs 之间调节，即 100 Hz 至 1 kHz 之间。

Control

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 WAKE 引脚。

• EN 引脚：当 EN 引脚拉高时，ESP8266 芯片被启用。当拉低时，芯片以最小功率工作；
• RST 引脚：RST 引脚用于复位 ESP8266 芯片；
• WAKE 引脚：唤醒引脚用于将芯片从深度睡眠状态唤醒；

总结

本文简单介绍了NodeMCU ESP8266开发板的引脚分布情况以及一些基本概念。由于作者能力有限，文章中难免存在错误和纰漏，请大胆指正，如果对于文章中存在疑惑或者问题，欢迎在评论区进行留言。

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