ESP8266 nedir, nasıl çalışır?

ESP8266 programlama düşük maaliyetli wifi modül

ESP8266 düşük maaliyetli, ön programlı bir WiFi SoC (System on Chip) tümdevresidir. Modül çözümleri dahili bir SPI Flash hafıza devresi içerir. Kullanıcı komut setlerini dahili flash üzerine yükleyerek IoT projereleri gerçekleştirir.

ESP8266EX tümdevresi 2014'te üçüncü taraf üretici Ai-Thinker tarafından üretilen ESP-01 modülü aracılığıyla global olarak Maker topluluğunda popüler hale getirildi. Maaliyetinin alternatiflerinden son derece düşük olması modülün global anlamda kullanımının artmasının en belirgin sebebiydi. Modül sadece maliyet alternatifi sağlamakla kalmamıştı. Ekonmik olmasının yanı sıra;

Harici bir mikrodeneyleyiciyle kullanılabildiği gibi kullanıcıların kendi programlarını modül üzerindeki dahili Flash entegresine yazabilmesine izin verilmesi,
UART iki telli iletişim yolu ile AT-Command (Hayes command seti) seti ile hızlıca projelere entegre edilebilmesi,
Kolay erişilebilmesi
Bir geliştirme kitine ihtiyaç duymaması ve varolan geliştirme kitlerinin ekonomikliği (NODEMCU, WEMOS LOLIN, ...)
Arduino IDE kullanılarak doğrundan programlanabilmesi

gibi avantajlar sayesinde 100 milyon üzerinde projede kendine yer buldu.

ESP8266EX

ESP8266EX tümdevresi IoT endüstrisinde kullanıcıların verimli güç kullanımı, kompakt tasarım ve güvenilir performansa yönelik sürekli taleplerini karşılamak için yüksek düzeyde entegre Wi-Fi SoC çözümü sağlayan bir kablosuz ağ modülüdür.

ESP8266EX Espressif tarafından geliştirilmiş içerisinde 32Bit Tensilica L106 Diamond işlemcisi ve 2.4GHz RF WiFi iletişim birimini barındıran kompakt bir entegre devredir. Balun ve RF Power Amp.(TX/RX) gibi birimleri de kendi içerisinde barındıran ESP8266EX entegre devresi fabrika çıkışında RF kalibrasyonları tamamlanmış olarak (Factory Calibrated) pazara girmiş ve açık kaynak kodlu olarak (Open Source HW/SW) kullanıcıların beğenisine sunulmuştur. ESP8266EX entegre devresi üretici tarafından programlanmakta ve kalibre edilmekte, kullanıcı tarafından programlanamamaktadır. Bununla birlikte ESP8266EX tek başına kullanıcının ihtiyaç duyacağı tüm fonksiyonlara sahiptir. ESP8266EX tümdevresinin tüm birimlerinin kontrolü entegreye bağlanan harici bir SPI Flash içerisine yüklenen kullanıcı kodları ile mümkündür. SPI Flash üzerine yükleyeceğiniz firmware ile dilediğiniz tüm uygulamaları geliştirebilir ve test edebilirsiniz. ESP8266EX tümdevresini bir harici SPI Flash ile tümdevrenize entegre edebileceğiniz gibi dilerseniz sertifikasyonları alınmış ve ilave RF çalışması gerektirmeyen hazır bir modül ile de sisteminize entegre edebilirsiniz.

Espressif ESP8266 blok şeması block diagram

ESP8266 Wi-Fi Modül Çözümleri

ESP8266 modülleri, içerisindeki harici SPI Flash birimine üretici tarafından standart AT Firmware’i yüklenmiş halde gelmektedir. Programlayıcı dilerse kendi mikro denetleyicisi ile AT Komut Setini kullanarak IoT Dünyası ile modül üzerinden haberleşebilir. Ayrıca dilerse direkt olarak modülü programlayabilme yetisine sahiptir. Modülü direkt olarak programlayabilmek için yine açık kaynak kodlu olarak ücretsiz sunulan framework yapılarını kullanarak direkt modül üzerine program yükleyebilir ve harici bir mikrodenetleyici kullanmadan işlemlerini daha hızlı ve ekonomik yoldan çözebilir.

ESP8266EX tümdevresi ile üretilmiş birçok programlama kartı ve modülü bulunmaktadır. Bu modüllerin bazıları 3. parti üreticiler tarafından geliştirilmiş, bazıları ise ESP8266EX tümdevresinin üreticisi Espressif System tarafından geliştirilmiş modüllerdir. Espressif firmasını ürettiği ürünlerin tamamı FCC, WiFi Alliance, TELEC, SRRC ve benzeri kurumlar tarafından test edilmiş ve sertifikalandırılmıştır.

ESP8266EX tümdevresiyle üretilen WiFi modüllerin en çok kullanılan serileri aşağıdaki tablodaki gibidir.

	ESP-01 En bütçesel olan modeldir. Toplamda 8 pini olan bu modülün sadece 2 I/O çıkışı bulunur. Boyutu ve ekonomik olması sebebiyle tercih edilir. (Boyut: 14.3*24.8mm) P: 2.54mm
	ESP-02 ESP-01 gibi bütçesel bir modüldür. Toplamda 8 pini olan bu modül SMD montaj tipindedir ve harici anten ile çalışır. IPEX konektörü ile kablolu WiFi Antenleriyle kullanılır.(Boyut: 14.8*14.8mm) P: 2.54mm
	ESP-03 7 adet I/O içeren bu modül, on-board PCB antenlenli modüllerden farklı olarak Rainsun Seramik anten kullanır. Diğer ekonomik segmentteki modüller gibi bu modül de EMI Shield içermez. (Boyut: 12.7*17.0mm) P: 2.00mm
	ESP-04 ESP-03 modülle aynı özellikleri taşır. 7 adet I/O içeren bu modül herhangi bir anten içermez. ESP-03 gibi SMD montaj yapısındandır. Diğer ekonomik segmentteki modüller gibi bu modül de EMI Shield içermez. (Boyut: 14.7*12.1mm) P: 2.00mm
	ESP-05 Bu modül DIP (Through Hole) montaj yapısındadır. Herhangi bir I/O bağlantısı içermez, sadece UART TX/RX uçları ile iletişim kurar. On board anteni yoktur IPEX konektör üzerinden harici anten kullanır. (Boyut: 14.2*14.2mm) P: 2.54mm
	ESP-06 EMI Shield içeren min. konfigürasyonlu bir modüldür. SMD yüzey montaj pinleri gövde altındadır. Anten içermemektedir. (Boyut: 14.2*14.7mm) P: 4x3 dice
	ESP-07 16 pinli hem seramik anten içeren hem de IPEX konektör içeren bir WiFi modülüdür. Anten seçimi modül üzerindeki direnç ile yapılır. 3. parti üreticiler tarafından üretilmektedir. (Boyut: 16.0*21.0mm) P: 2.00mm
	ESP-08 ESP-07 modüldeki gibi 16 pin içeren bu modül herhangi bir anten içermemektedir. SMD montaj tipindeki modül EMI Shield içerir.(Boyut: 17.0*16.0mm) P: 2.00mm
	ESP-09 SMD montaj tipindeki bu modülün terminalleri PCB'nin altında yer alır. 6 adet I/O içeren bu modül minyatür projelerde tercih edilir.(Boyut: 10.0*10.0mm) P: 4x3 dice
	ESP-10 ESP-05 modülyle birebir aynı özelliğe sahip bu modül ESP-05 modülünden farklı olarak anten ya da anten terminali içermemektedir. Sadece 2 adet I/O içeren modülün anten çıkışı pin yapısındadır. (Boyut: 14.2*10.0mm) P: 2.00mm
	ESP-11 ESP-03 modülüne oldukça benzer tipteki bu modül EMI shield içermemektedir. 1.27mm pin aralığına sahip modül 2 adet I/O içermektedir. (Boyut: 17.3*12.1mm) P: 1.27mm
	ESP-12 S, F ve E olarak üç farklı tipi bulunmaktadır. NODEMCU ve WEMOS gibi devre kartlarında kullanılırlar. S modeli 16 pin içerir. E ve F modelleri 22pin içermektedir ve sadece anten tipleri farklıdır. (Boyut: 24.0*16.0mm) P: 2.00mm
	ESP-13 AI-Thinker tarafından ESP-WROOM-02(U) serisi modüllere alternatif olarak geliştirilmiş pin-to-pin uyumlu bu modül FCC ve TELEC sertifikalıdır. (Boyut: 18.0*20.0mm) P: 1.50mm
	ESP-14 ESP-12 modülüne alternatif olarak AI-Thinker tarafından geliştirilen bu modül STM8S003 ST mikrodenetleyici içermektedir. (Boyut: 24.3*16.2mm) P: 2.00mm
	ESP-M3 ESP-11 modülüne oldukça benzer bu modülde herhangi bir I/O yoktur. Modül üzerinde sadece UART TX/RX pinleri yer almaktadır. ESP8285EX tümdevresini kullanır. Bu entegre ESP8266 dan farklı olarak dahili bir SPI flash içermektedir. (Boyut: 16.0*20.0mm) P: 2.54mm
	ESP-WROOM-02 Espressif firmasının geliştirdiği sertifikalandırılmış bir modüldür. FCC, TELEC, SRRC gibi kuruluşlar tarafından onaylanan bu modül PCB tipi anten ile çalışır. (Boyut: 18.0*20.0mm) P: 1.50mm
	ESP-WROOM-02U Espressif firmasının geliştirdiği sertifikalandırılmış bir modüldür. FCC, TELEC, SRRC gibi kuruluşlar tarafından onaylanan bu modül PCB tipi anten içermez. Anten bağlantısı harici IPEX konnektör ile yapılır. (Boyut: 18.0*14.3mm) P: 1.50mm
	NODEMCU NODEMCU açık kaynak kodlu olarak geliştirilmiş bir WiFi donanımıdır. Modül üzerindeki USB to UART devresi ESP8266 modülü programlamak ve test etmek için kullanılır. NODEMCU Breadboard Friendly bir WiFi test kitidir. (Boyut: 31.0*58.0mm) P: 2.54mm
	WEMOS D1 mini NODEMCU doanımına benzer bu modül NODEMCU kartından daha az çıkışa sahip kompakt bir geliştirme ortamı sağlar. Modül üzerindeki CH340 S2U (Serial-to-USB) tümdevresi ile tak çalıştır bir ESP8266 çözümüdür. (Boyut: 34.2*25.6mm) P: 2.54mm