板载超低成本的ESP8266EX WiFI模块–LinkNode D1评测

前言

不久前，爱板网收到来自LINKSPRITE的BLE蓝牙开发板并进行了评测，这是一块面向物联网开发的评估板，使用的是蓝牙互联技术。1999 年，Kevin Ashton 首先提出物联网（IOT）这个名词。当时 Ashton 为 P&G，开始引入 RFID 管理 P&G 的供应链。经过十几年的发展，物联网技术已经比较成熟，基于无线通信的产品和方案全面绽放，正逐步进入大众的视线。在IOT的领域，BT、WIFI和ZIGBEE三种技术最为广泛和普及。这三种技术，各有所长，分别适用不同的领域和应用场景，成为物联网无线通信最流行的通信协议。

LinkNode D1是LINKSPRITE推出的另一款物联网开发评估板，使用的是WIFI技术，板载ESP8266EX模块，提供Arduino兼容接口，使用开源社区提供的源代码，可以在Arduino IDE中轻松访问ESP8266EX。

开箱

打开快递包装盒，看到的是一个小巧的包装盒。包装盒设计简洁，正面是LINKSPRITE的LOGO及文字标识。不干胶贴纸上列出了产品型号，编号等信息。当然最重要的是有产品配套的WIKI页面，可以迅速入门，立即体验产品的特色及功能。包装整体感觉就是：醒目、简洁、实用。

图1：包装盒，醒目、简洁、实用

打开包装盒，LinkNode D1映入眼帘。整个PCB基板使用白色油墨覆盖，丝印清晰，整体感觉比较舒服。LinkNode D1整个开发板上元器件数目较少，显得非常宽松，这主要得益于ESP8266模块的高度集成特性。Arduino兼容接口分布在开发板两侧，除此之外，还有一个DC电源接口，可外接9-24V外部DC电源。MICRO USB接口也可以供电，同时还兼有UART通信功能。

图2：开发板正面，上有USB及DC接口，Arduino兼容接口肯定是少了不了

图3：ESP8266模块，高集成度多功能模块

资源

LinkNode D1开发板上主要包含的资源如下

• ESP-8266EX模块
• 11 个数字接口
• 1 个模拟接口
• 1 个MICRO USB接口，可用于供电或通信
• 9-24V 直流外部供电接口

ESP8266EX是乐鑫推出的一款高集成度WIFI芯片，ESP8266EX 高度集成了天线开关，射频 balun，功率放大器，低噪放大器，过滤器，电源管理模块，仅需很少的外围电路。包括前端模块在内的整个解决方案可将所占 PCB 空间降到最低。这也是LinkNode D1上元器件数目这么少的主要原因。

ESP8266EX 内置 Tensilica L106，32 位微型控制器（MCU），具有超低功耗和 16 位 RSIC。CPU 时钟速度高达 80 MHz，最高可达 160 MHz。支持实时操作系统（RTOS）。目前 Wi-Fi 协议栈只用了 20% 左右，其它的都可用于用户编程和开发。ESP8266EX 专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网应用而设计，通过多项专有技术实现了最低功耗。ESP8266EX 有三种省电模式：激活模式、睡眠模式和深度睡眠模式。工作温度范围达到 -40°C 到 +125°C。

ESP8266目前广泛用户智能灯具、智能开关等应用场景。

上电

LinkNode D1提供Arduino兼容接口，同时，社区爱好者也将ESP8266的SDK集成到了Arduino IDE中，可以在Arduino IDE中开发ESP8266程序了，听到这个消息有木有激动3秒钟？呃，没有激动？你一定是绝顶高手，请路过!

先安装Arduino IDE，从附录给出的列表去下载并安装，一并安装好ESP8266EX的BSP支持模块，如此这般，不赘述。

接下来通个信，初步熟悉下开发板，如果你不熟悉Arduino IDE，也借此机会好好熟悉一下。

ESP8266自带一个UART通信设备，通过LinkNode D1上的CH340G引出至USB接口，这样板载的MICRO USB接口就同时具有供电及UART通信的功能了。在代码里只需要简单的配置好通信参数，就能实现与PC通信了。

图5：ESP8266外设引脚

测试用代码如下

void setup() {

  // put your setup code here, to run once:

  pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);

  Serial.begin(115200);

} 

void loop() {

  // put your main code here, to run repeatedly/

  digitalWrite(BUILTIN_LED, HIGH);

  delay(500);

  digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW);

  delay(500);

  Serial.println("Hello, LINK D1"); 

}

将上述代码编译后下载到开发板。LinkNode D1上的指示灯以1HZ的频率开始闪烁，同时终端窗口会显示来自开发板的消息。

图4：UART通信测试

WIFI

ESP8266EX本质是一个WIFI模块，使用并体验WIFI功能才是重点。

ESP8266EX模块集成了MCU模块在内部，加上一系列的外设模块，其功能框图如下

图5：ESP8266EX功能框图

ESP8266EX主要参数

• 802.11 b/g/n
• Integrated low power 32-bit MCU
• Integrated 10-bit ADC
• Integrated TCP/IP protocol stack
• Integrated TR switch, balun, LNA, power amplifier and matching network
• Integrated PLL, regulators, and power management units
• Supports antenna diversity
• WiFi 2.4 GHz, support WPA/WPA2
• Support STA/AP/STA+AP operation modes
• Support Smart Link Function for both Android and iOS devices
• SDIO 2.0, (H) SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO
• STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO
• MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4sguard interval
• Deep sleep power <10uA, Power down leakage current < 5uA
• Wake up and transmit packets in < 2ms
• Standby power consumption of < 1.0mW (DTIM3)
• +20 dBm output power in 802.11b mode
• Operating temperature range -40C ~ 125C
• FCC, CE, TELEC, WiFi Alliance, and SRRC certified

ESP8266EX模块既可以配置为工作站模式，也可以配置为AP模式，还可以配置为二者的组合。ESP8266EX工作在2.4G频段，支持WPA/WPA2加密。

AP模式

下述代码将LinkNode D1配置为AP工作模式，并且可能通过WEB配置来配置SSID及PASSWORD等。

#include <ESP8266WiFi.h>          //https://github.com/esp8266/Arduino

//needed for library

#include <DNSServer.h>

#include <ESP8266WebServer.h>

#include <WiFiManager.h>         //https://github.com/tzapu/WiFiManager 

void setup() {

    // put your setup code here, to run once:

    Serial.begin(115200);

    //WiFiManager

    //Local intialization. Once its business is done, there is no need to keep it around

    WiFiManager wifiManager;

    //reset saved settings

    //wifiManager.resetSettings();

    //set custom ip for portal

    wifiManager.setAPStaticIPConfig(IPAddress(10,0,1,1), IPAddress(10,0,1,1), IPAddress(255,255,255,0));

    //fetches ssid and pass from eeprom and tries to connect

    //if it does not connect it starts an access point with the specified name

    //here  "AutoConnectAP"

    //and goes into a blocking loop awaiting configuration

    wifiManager.autoConnect("LinkNodeAP");

    //or use this for auto generated name ESP + ChipID

    //wifiManager.autoConnect();

    //if you get here you have connected to the WiFi

    Serial.println("connected... :)");

} 

void loop() {

    // put your main code here, to run repeatedly:

}

编译并下载到开发板后，可以通过手机连接并登录到AP上查看相关信息。

图6：连接到LinkNode AP

图7：WEB配置界面

图8：关于AP的基本信息

实际使用测试，LinkNode D1能够实现AP的基本功能，但功能比较简陋，离真正的AP还差很远，毕竟像OPENWRT之类的设备都有LINUX的支撑，功能丰富程度自是不可同日而语。

好在LinkNode D1的定位也并非是AP，他只不过是收集、传递信息而已。

LINKSPRITE IO

LINKSPRITE IO是一个物联网平台，借助该平台，我们可以在该平台上注册自己的网络结点，通过移动设备来控制这些结点工作。首先到LINKSPRITE IO的网站注册一个用户名，注册好并登录进去。然后创建自己的设备结果，本测试使用到LinkNode D1上的LED灯，通过远程来控制LED灯的亮、灭。

图9：注册一个设备结点

注意两个地方，一个是APIKEY，另一个是DEVICEID，这两个值随注册信息而异，SPRITELINK IO内部使用该值来区分不同的网络节点设备，通信数据包使用JSON格式封装，通过分析提取JSON数据包信息，从而来控制IO状态。下面是测试用代码，注意用自己的ID及KEY替换 

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <WString.h>

//the library are needed for autoconfig WiFi

#include <DNSServer.h>

#include <ESP8266WebServer.h>

#include <WiFiManager.h>

// replace with your own API key and device ID,

String apikey = "1114360a-3e2e-4063-b55e-9a40f34b0d28";

const char* deviceID = "0200000013";

const char* server = "www.linksprite.io";

WiFiClient client;

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);

  WiFiManager wifiManager;

  wifiManager.setAPStaticIPConfig(IPAddress(192, 168, 99, 200), IPAddress(192, 168, 99, 1), IPAddress(255, 255, 255, 0));

  wifiManager.autoConnect("LinkNodeAP");

  Serial.print("WiFi Connected ...\n");

  Serial.println("WiFi connected");

}

void loop() {

  if (client.connect(server, 80)) {

    String  postStr = "{";

    postStr += "\"action\":\"query\",";

    postStr += "\"apikey\":\"";

    postStr += apikey;

    postStr += "\",";

    postStr += "\"deviceid\":\"";

    postStr += deviceID;

    postStr += "\",";

    postStr += "\"params\":";

    postStr += "[";

    postStr += "\"light\"";

    postStr += "]";

    postStr += "}";

    client.print("POST /api/http HTTP/1.1\n");

    client.print("Host: ");

    client.print(server);

    client.print("\nContent-Type: application/json\n");

    client.print("Content-Length: ");

    client.print(postStr.length());

    client.print("\n\n");

    client.print(postStr);

  }

  delay(1000);

  Serial.println("Store response...");

  String request = "";

  while (client.available()) {

    char c = client.read();

    request += c;

  }

  if (request != NULL)

  {

    int index1 = request.indexOf(":{");

    int index2 = request.indexOf("},");

    String param = request.substring(index1, index2 + 1);

    Serial.print("The param is ");

    Serial.println(param);

    if (param.indexOf("off") > 0) {

      digitalWrite(BUILTIN_LED, HIGH);

      Serial.println("OFF");

    } else if (param.indexOf("on") > 0) {

      digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW);

      Serial.println("ON");

    }

    client.stop();

    Serial.println("Waiting...");

    delay(2000);

  }

}

编译并上传到开发板。为了和LINKSPRITE IO平台连接，选择自己平时上网用的WIFI路由器（注意，不是开发板本身，而是你自己上网用的WIFI路由），连接上上网用的WIFI路由后，就可以通过WEB来控制开发板上的LED灯亮或灭的效果了。下面是测试结果

图10：SPRITELINK IO平台WEB控制效果，此时开发板上的LED灯与WEB上指示状态应当一致

LINKSPRITE IO提供了一个通过JSON数据传递控制的通信机制，这也是大部分网络通信比较常用的格式。和传统的通过CGI网关来通信相比较，这样对结点的开销要求更低，不需要一个独立的WEB服务器来实现信息的收集，大部分工作由LINKSPRITE IO平台完成并处理实现了。

结论

LinkNode D1板载ESP8266EX WIFI通信模块，模块集成了必要MCU及基本的外设，使得开发板的设计非常简洁。ESP8266EX本身提供了丰富的文档，加上官方SDK及各种示例代码，一般用户都能迅速上手，集中精力于功能上的设计。开源社区将ESP8266EX的SDK移植到Arduino IDE环境中，进一步简化了这一过程，Arduino爱好者在不需要更换开发环境的情况下就能集成ESP8266强大的WIFI功能到产品中，无疑是锦上添花！

实际使用过程中发现在将二进制代码上传至开发板的过程中，偶尔会出现类似“error: espcomm_open failed”的错误，具体原因不详，需要重插拔USB接口才能解决错误。估计应该是Arduino IDE与硬件兼容性问题。测试过程中LinkNode D1本身运行稳定，没有出现死机及其它异常情况。

参考资料

• LinkNode D1官方WIKI
• ESP8266EX模块介绍
• Arduino IDE下载
• ESP8266EX SDK，代码
• LINKSPRITE IO官网

原创申明：本文为爱板网原创，谢绝转载！

前言

不久前，爱板网收到来自LINKSPRITE的BLE蓝牙开发板并进行了评测，这是一块面向物联网开发的评估板，使用的是蓝牙互联技术。1999 年，Kevin Ashton 首先提出物联网（IOT）这个名词。当时 Ashton 为 P&G，开始引入 RFID 管理 P&G 的供应链。经过十几年的发展，物联网技术已经比较成熟，基于无线通信的产品和方案全面绽放，正逐步进入大众的视线。在IOT的领域，BT、WIFI和ZIGBEE三种技术最为广泛和普及。这三种技术，各有所长，分别适用不同的领域和应用场景，成为物联网无线通信最流行的通信协议。

LinkNode D1是LINKSPRITE推出的另一款物联网开发评估板，使用的是WIFI技术，板载ESP8266EX模块，提供Arduino兼容接口，使用开源社区提供的源代码，可以在Arduino IDE中轻松访问ESP8266EX。

开箱

打开快递包装盒，看到的是一个小巧的包装盒。包装盒设计简洁，正面是LINKSPRITE的LOGO及文字标识。不干胶贴纸上列出了产品型号，编号等信息。当然最重要的是有产品配套的WIKI页面，可以迅速入门，立即体验产品的特色及功能。包装整体感觉就是：醒目、简洁、实用。

图1：包装盒，醒目、简洁、实用

打开包装盒，LinkNode D1映入眼帘。整个PCB基板使用白色油墨覆盖，丝印清晰，整体感觉比较舒服。LinkNode D1整个开发板上元器件数目较少，显得非常宽松，这主要得益于ESP8266模块的高度集成特性。Arduino兼容接口分布在开发板两侧，除此之外，还有一个DC电源接口，可外接9-24V外部DC电源。MICRO USB接口也可以供电，同时还兼有UART通信功能。

图2：开发板正面，上有USB及DC接口，Arduino兼容接口肯定是少了不了

图3：ESP8266模块，高集成度多功能模块

资源

LinkNode D1开发板上主要包含的资源如下

• ESP-8266EX模块
• 11 个数字接口
• 1 个模拟接口
• 1 个MICRO USB接口，可用于供电或通信
• 9-24V 直流外部供电接口

ESP8266EX是乐鑫推出的一款高集成度WIFI芯片，ESP8266EX 高度集成了天线开关，射频 balun，功率放大器，低噪放大器，过滤器，电源管理模块，仅需很少的外围电路。包括前端模块在内的整个解决方案可将所占 PCB 空间降到最低。这也是LinkNode D1上元器件数目这么少的主要原因。

ESP8266EX 内置 Tensilica L106，32 位微型控制器（MCU），具有超低功耗和 16 位 RSIC。CPU 时钟速度高达 80 MHz，最高可达 160 MHz。支持实时操作系统（RTOS）。目前 Wi-Fi 协议栈只用了 20% 左右，其它的都可用于用户编程和开发。ESP8266EX 专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网应用而设计，通过多项专有技术实现了最低功耗。ESP8266EX 有三种省电模式：激活模式、睡眠模式和深度睡眠模式。工作温度范围达到 -40°C 到 +125°C。

ESP8266目前广泛用户智能灯具、智能开关等应用场景。

上电

LinkNode D1提供Arduino兼容接口，同时，社区爱好者也将ESP8266的SDK集成到了Arduino IDE中，可以在Arduino IDE中开发ESP8266程序了，听到这个消息有木有激动3秒钟？呃，没有激动？你一定是绝顶高手，请路过!

先安装Arduino IDE，从附录给出的列表去下载并安装，一并安装好ESP8266EX的BSP支持模块，如此这般，不赘述。

接下来通个信，初步熟悉下开发板，如果你不熟悉Arduino IDE，也借此机会好好熟悉一下。

ESP8266自带一个UART通信设备，通过LinkNode D1上的CH340G引出至USB接口，这样板载的MICRO USB接口就同时具有供电及UART通信的功能了。在代码里只需要简单的配置好通信参数，就能实现与PC通信了。

图5：ESP8266外设引脚

测试用代码如下

void setup() {

  // put your setup code here, to run once:

  pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);

  Serial.begin(115200);

} 

void loop() {

  // put your main code here, to run repeatedly/

  digitalWrite(BUILTIN_LED, HIGH);

  delay(500);

  digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW);

  delay(500);

  Serial.println("Hello, LINK D1"); 

}

将上述代码编译后下载到开发板。LinkNode D1上的指示灯以1HZ的频率开始闪烁，同时终端窗口会显示来自开发板的消息。

图4：UART通信测试