wifi無線モジュールESP-WROOM-02を使って、インタネット接続をできるようにした。

これまでは、ArduinoにEthernet シールドとwifi ルータを接続して、IoT環境を実現していたが、wifi無線モジュールESP-WROOM-02は安価でかつ小型であるため、現在の観測システムに代用できるか実験。　温湿度・気圧センサーBME280のデータを無事さくらインターネットにWifi送信できた。

Arduinoスケッチ　filename: esp-wroom-02-httpget-bme280

さくらサーバーのPHPコード

サーバデータ送信結果：

2017/07/01 08:00:25,24.5,61.3,901.4
2017/07/01 08:01:27,24.6,61.2,901.5
2017/07/01 08:02:28,24.6,61.1,901.5
2017/07/01 08:03:30,24.6,61.0,901.5
2017/07/01 08:04:31,24.6,60.9,901.5

備忘録

ESP-WROOM-02 

ESP-WROOM-02 は、ESP8266 は 32 bit Tensilica MCU (マイコン; MicroController Unit) を内蔵した WiFi モジュールをPKG化したもの。日本での技適も取得済みのため安心して使用できる。

アマゾンでwaves ESP8266 WiFiモジュール（技適取得済み） ESP-WROOM-02 キットを購入・・・890円。

老眼には微細ピッチの半田付けが厳しいが、すべて必要な部品が揃っていてお得。

WiFi モジュール ESP-WROOM-02 と Arduino の接続方法

ESP-WROOM-02は、Programを書き込むことでArduinoのIDE環境で単体でWifi接続が可能だが、ArduinoのようにAnalogやI/O端子が多くないので、Wifiモジュールとして使うことにする。

Arduinoボードからシリアル通信でATコマンドを送信することでESP-WROOM-02 Wi-Fiシールドを制御できる。

接続方法（回路図、ピンアサインメント）：

・ArduinoとESP-WROOM-02はSoftwareSerialでシリアルで通信させる。

・ESP-WROOM-02は3.3V動作のため、5Vから3.3Vのレギュレータが必要。

そこで秋月で下記のキャパシタとセットを購入(100円）：

低損失三端子レギュレーター 3.3V/500mA 　TA48033S : Toshiba

回路イメージ：

注意：

・3.3Vはレギュレータから供給

・ESP-WROOM-02とRXDには、Arduinoのpin3(TX)から2KΩと1kΩでレベルシフトを作って入力　＜UNO　TX（SoftwareSreial　ピン2)　-　1kΩ　-　ESP/RXD　-　2kΩ　-　GND＞

SoftwareSerial を使用

ESP-WROOM-02/TXD <-> Arduino/2番ピン (SoftwareSerial で RX に設定)

ESP-WROOM-02/RXD <-> Arduino/3番ピン (SoftwareSerial で TX に設定)

公式ページに記載されているように、Arduino には HardwareSerial の 0 番ピン (RX) と 1 番ピン (TX) が備わっています。この HardwareSerial を利用して以下のように接続しても ESP-WROOM-02 と通信できます。

HardwareSerial

ESP-WROOM-02/TXD <-> Arduino/0番ピン (Hardwareserial RX)

ESP-WROOM-02/RXD <-> Arduino/1番ピン (Hardwareserial TX)

しかしながら、この HardwareSerial は Arduino IDE から Arduino に USB ケーブルを介してシリアル通信でプログラムを書き込むときにも使用されるため、書き込みエラーが発生する原因になります。

接続（AT動作）の確認

Arduinoのシリアルモニタにて、ATコマンドを入力

「AT+GMRコマンド」でもう一度ファームのバージョンを確認し、動作すればOK

以降は下記URLを参考にWifi 接続を可能にした。

【Arduino】ESP-WROOM-02( ESP8266 )を使ってWifiで無線通信する

初期設定

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX
void setup() {
  // Open serial communications and wait for port to open:
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
  }


  Serial.println("Goodnight moon!");

  // set the data rate for the SoftwareSerial port
  mySerial.begin(115200);
  mySerial.println("Hello, world?");
}

void loop() { // run over and over
  if (mySerial.available()) {
    Serial.write(mySerial.read());
  }
  if (Serial.available()) {
    mySerial.write(Serial.read());
  }
}

Goodnight moon!
Hello, world?

AT+UART_DEF=9600,8,1,0,0

#include "ESP8266.h"
#include <SoftwareSerial.h>
#define SSID "Buffalo-G-XXXX"
#define PASSWORD "xxxxxxxxxxxxx"
#define HOST_NAME "192.168.xx.xx"
#define FILE_NAME "test.php"
int n = 0;

SoftwareSerial mySerial(2, 3);  //RX, TX
ESP8266 wifi(mySerial);

/**
 * 初期設定
 */
void setup(void)
{
  Serial.begin(9600);

  if (wifi.setOprToStationSoftAP()) {
    Serial.println("to station ok");
  } else {
    Serial.println("to station error");
  }

  if (wifi.joinAP(SSID, PASSWORD)) {
    Serial.println("connect success");
  } else {
    Serial.println("connect error");
  }

  if (wifi.disableMUX()) {
    Serial.println("disable mux success");
  } else {
    Serial.println("disable mux error");
  } 
}

void loop(void)
{
  n++;

  // TCPで接続
 wifi.createTCP(HOST_NAME, 80);
  
  // サーバーへ渡す情報
 char sendStr[128];
 sprintf(sendStr, "GET /%s?data=%d HTTP/1.0\r\nHost: %s\r\nUser-Agent: arduino\r\n\r\n", FILE_NAME, n, HOST_NAME);
 wifi.send((const uint8_t*)sendStr, strlen(sendStr));

  Serial.println(n);

  delay(100);
 }

※参考：ESP-WROOM-02単体で開発す場合の環境設定と、ファームのリセット・更新方法

ESP-WROOM-02開発ボードをArduino IDEで開発する方法

WROOM-02を最新ファームV1.5.4に更新してみる

第34回 Arduinoマイコンとしても使える小型WifiモジュールESP-WROOM-02を使ってみる(Arduino利用編)

なお、USBシリアル変換デバイスがなくても、Arduinoのボードを使えばファームやプログラムが書き込み可能　（参考URL　http://mechanic.pilotz.jp/2016/02/writing-to-esp-wroom-02-using-arduino-as-ftdi/）

＊参考　BME280/BMP280について　同じ実験をしている方のBlog記事

URL：http://okiraku-camera.tokyo/blog/?p=5291

GY-BMP280

6本足のピンポストをハンダ付けしてブレッドボードにさしてみた。中央上よりの銀色の四角いデバイスがBMP280で、小さな穴が開いているのが分かる。このモジュールについての資料がなかなか見つからなかったので、等価と思われる回路図も起こしてみた。

実は、湿度も測れるBME280が載ったモジュールと勘違いしてポチっとしてしまったのだけど、I2Cを使ったArduinoやWROOM-02への接続や測定のためのスケッチはBMEもBMPもほとんど同じだった。

秋月電子のAE-BME280 (上図) には、SPIとI2Cのどちらを使うのかを選択したり、I2C使用時のアドレスを設定するためのジャンパエリアがあったのだけど、GY-BMP280にはそんな気の利いたものはなく、BMP280自体のピンは以下のように結線されているようだ。

• SDO : 10kΩでプルダウン (I2Cアドレス 0x76に固定)
• CSB : 10kΩでプルアップ　(I2C接続モードを指定。I2C時は通信には使わない)
• SDI : 10kΩでプルアップ (I2CのSDAライン)
• SCK : 10kΩでプルアップ (I2CのSCLライン)
• VIO (VDDIO)はデジタルインタフェース専用の電源、VDDはそれ以外のアナログ部分も使う電源とのことで、シビアな測定に使う用途では分けて与えるのだろう。

※ BMP280のデータシートによれば、I2C接続を用いるときにはCSBはプルアップではなく、VDDIOに直結すべきとのこと。そうしないと、起動時にSPIになってしまうかもね、と書いてある。たしかに、AE-BME280ではプルアップ抵抗は入っていなかった。