초코볼의 inside Tech

ESP-01 부터 시작한 ESP8266 시리즈 중, 이번에는 ESP-12 사용기 입니다.

* Hardware | ESP-07 사용기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP07-using

* Hardware | ESP-03 사용기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP03-using

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 5

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-5

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 4

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-4

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 3

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-3

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 2

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-2

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 1

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-1

1. 구입

일전에 구입한 ESP-07 와 동일한 업자에게서 구입.

* ESP8266 ESP-01 ESP-01S ESP-07 ESP-12E ESP-12F remote serial Port WIFI wireless module intelligent housing system Adapter 2.4G

- https://www.aliexpress.com/item/32339917567.html

도착 샷.

Pinout 정보가 새겨진 뒷면.

2. Pinout

ESP8266EX 칩을 충분히 활용할 수 있는 Pinout 구성으로 되어 있습니다.

3. Breakout 보드

중간의 0 ohm 을 제거해 주면, 뒷 면의 Voltage Regulator 를 사용할 수 있게 됩니다.

이는 ESP-07 에서도 다루었던 내용이라, 자세한 내용은 생략합니다.

4. Diagram

Programming (Flashing) 하는 연결도와 Normal (구동) 하기 위한 연결도는 다릅니다. 아래 사이트에서 정보를 얻었습니다.

* Programming ESP8266 ESP-12

- https://www.instructables.com/Programming-ESP8266-ESP-12/

* Programming Mode

Flash 메모리에 새로은 firmware 나 source 를 올리기 위한 mode 입니다.

차이는 IO0 / 18 번 pin 을 pull-up 해주냐 마냐의 차이.

* Normal Use Mode (after Upload)

실제 구성 사진은 다음과 같습니다.

사실은 Breakout 보드에 ESP-12 를 결합해 놨으므로, Breakout 보드상에 이미 장착된 저항을 이용하면, 추가로 저항 2개만 필요합니다.

위 / 아래 연결 구성은 Breakout 보드가 없을 때의 모습이지만, 필요한 Pin 에 Voltage/Ground 가 연결되어 있으므로 문제 없이 동작합니다.

ESP2866 계열에서는 그나마 끝판왕인 ESP-12 가 연결된 모습.

5. 기본 확인

기본으로 올려진 Firmware version 과 몇 가지 명령어 시험.

기본 버전은 2016년의 1.3.0.0 이군요.

AT+RST 를 이용하여 rebooting. 사용된 Flash Chip 정보를 알 수 있습니다. QIO 모드이면서 32Mbit (512KB+512KB) 라고 나옵니다.

32Mbit 면 1024KB+1024KB 일 듯 한데... 일단 넘어 갑니다.

Internet 에 연결하여 AT+CIUPDATE 실행을 통하여 원격 update 를 시도해 봤으나, ERROR 를 냅니다. 역시나 옛날 버전.

Flash Chip 은 QUAD : 32Mbit 로 문제 없이 확인 됩니다.

6. Programming

일단은 문제가 없는 듯 하니, source 를 올려 봅니다. 테스트 해볼 소스는 Blink 와 CheckFlashConfig.

CheckFlashConfig 소스는 다음과 같습니다.

/*
  ESP8266 CheckFlashConfig by Markus Sattler

  This sketch tests if the EEPROM settings of the IDE match to the Hardware
*/

void setup(void) {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {

  uint32_t realSize = ESP.getFlashChipRealSize();
  uint32_t ideSize = ESP.getFlashChipSize();
  FlashMode_t ideMode = ESP.getFlashChipMode();

  Serial.printf("Flash real id:   %08X\n", ESP.getFlashChipId());
  Serial.printf("Flash real size: %u bytes\n\n", realSize);

  Serial.printf("Flash ide  size: %u bytes\n", ideSize);
  Serial.printf("Flash ide speed: %u Hz\n", ESP.getFlashChipSpeed());
  Serial.printf("Flash ide mode:  %s\n", (ideMode == FM_QIO ? "QIO" : ideMode == FM_QOUT ? "QOUT" : ideMode == FM_DIO ? "DIO" : ideMode == FM_DOUT ? "DOUT" : "UNKNOWN"));

  if (ideSize != realSize) {
    Serial.println("Flash Chip configuration wrong!\n");
  } else {
    Serial.println("Flash Chip configuration ok.\n");
  }

  delay(5000);
}

QIO 및 4MiB 네요. 지금까지 완성품을 구입한 ESP8266 계열에서는 가장 좋은 Flash Chip 을 사용한 모듈 입니다.

소스가 업로드 되는 과정에 있어서도 문제 없습니다. 순탄한 흐름.

esptool.py v2.8
Serial port COM3
Connecting....
Chip is ESP8266EX
Features: WiFi
Crystal is 26MHz
MAC: 50:02:91:78:d3:60
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Configuring flash size...
Auto-detected Flash size: 4MB
Compressed 267104 bytes to 196785...
Wrote 267104 bytes (196785 compressed) at 0x00000000 in 17.5 seconds (effective 122.3 kbit/s)...
Hash of data verified.

Leaving...
Hard resetting via RTS pin...

보드상에 장착된 LED 를 깜빡이는 소스 입니다.

/*
  ESP8266 Blink by Simon Peter
  Blink the blue LED on the ESP-01 module
  This example code is in the public domain

  The blue LED on the ESP-01 module is connected to GPIO1
  (which is also the TXD pin; so we cannot use Serial.print() at the same time)

  Note that this sketch uses LED_BUILTIN to find the pin with the internal LED
*/

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);     // Initialize the LED_BUILTIN pin as an output
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // Turn the LED on (Note that LOW is the voltage level
  // but actually the LED is on; this is because
  // it is active low on the ESP-01)
  delay(1000);                      // Wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // Turn the LED off by making the voltage HIGH
  delay(2000);                      // Wait for two seconds (to demonstrate the active low LED)
}

예상한 것과 달리 문제 없이 동작.

지금까지 ESP8266 가지고 놀았던 과정 중, 전혀 문제 없이 여기까지 왔습니다.

ESP8266 을 Flashing 하는 작업은 이제 통달 한 듯 한 느낌.

7. Firmware Update

최신 firmware 를 사용합니다. 2020년에 공개된 Non-OS SDK 3.0.4 를 이용합니다.

ESP8266_NONOS_SDK-3.0.4.zip

Firmware upload 에 필요한 BIN 파일 및 Address 는, 최신 문서에 잘 나와 있습니다.

4a-esp8266_at_instruction_set_en.pdf

32 Mbit (4 MiB) 버전이므로, 아래 section 을 찾아 BIN / Address 정보를 그대로 사용합니다.

---------------------------------------------------------------------------------------------
|               BIN             | Address  |                 Description                    |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| boot_v1.7.bin                 | 0x00000  | In /bin/at.                                    |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| user1.2048.new.5.bin          | 0x01000  | In /bin/at/1024+1024.                          |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| blank.bin                     | 0x3FB000 | Initializes RF_CAL parameter area.             |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| esp_init_data_default_v08.bin | 0x3FC000 | Stores default RF parameter values,            |
|                               |          | has to be downloaded into flash at least once. |
|                               |          | If the RF_CAL parameter area is initialized,   |
|                               |          | this bin has to be downloaded too.             |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| blank.bin                     | 0xFE000  | Initializes Flash user parameter area,         |
|                               |          | more details in Appendix.                      |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| blank.bin                     | 0x3FE000 | Initializes Flash system parameter area,       |
|                               |          | more details in Appendix.                      |
---------------------------------------------------------------------------------------------

Flash chip 용량이 크고, SPI Mode 도 빠르기 때문에, 1024 KB + 1024 KB (32 Mbit-C1) 버전으로 입혀 봅니다.

별다른 문제 없이 성공. 최신 버전인 AT - 1.7.4 / SDK - 3.0.4 가 올라 갔습니다.

AT+RST 를 이용하여 rebooting sequence 를 보면, QIO / 32Mbit(1024KB+1024KB) 로 잘 동작 합니다.

참고로, "SpiAutoSet" 을 키고 업로드 하면, 강제로 32Mbit 으로 변경됩니다.

1024 KB + 1024 KB (32 Mbit-C1) 버전용 BIN / Address 를 사용하고 있으므로, 메뉴얼로 32Mbit-C1 을 선택해 줘야 합니다.

8. AT Command 확인

Internet 접속 및 전번적인 확인 작업. 특별히 문제 없슴.

* AT+CWMODE_CUR : Sets the Current Wi-Fi mode; Configuration Not Saved in the Flash

- 1: Station mode

- 2: SoftAP mode

- 3: SoftAP+Station mode

* AT+CWLAP : Lists Available APs

* AT+CWJAP_CUR : Connects to an AP; Configuration Not Saved in the Flash

* AT+CIFSR : Gets the local IP address

* AT+PING="www.google.com" : Ping packets

* AT+CIPSTATUS : Gets the connection status

* AT+CIPBUFSTATUS : Checks the status of TCP-send-buffer

* AT+CWQAP : Disconnects from the AP

AP 와 연결을 끊으면, internet 연결 정보가 깔끔하게 reset 되지 않고 일정 시간동안 남아 있습니다.

시간이 지나고 다시 확인하면 reset 되어 있슴.

* AT+CIUPDATE : Upgrades the software through network

역시 최신 firmware 라 그런지, FOTA - 인터넷을 통한 firmware update 가 가능합니다.

Firmware update 하면서 LED 가 깜빡거리는 모습이 좋아, 동영상으로 담아 봤습니다.

* AT+RESTORE : Restores the Factory Default Settings

모든 확인이 끝났습니다. 앞으로 sensor 들과 같이 활용할 기회에 사용하면 되겠네요.

FIN

중국 제조사 답게 WeChat 관련한 옵션이 새로 추가되었습니다.

ESP8266 시리즈를 사용해 보면서, ESP-01 부터 시작하여 ESP-03 을 사용해 보았습니다.

* Hardware | ESP-03 사용기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP03-using

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 5

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-5

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 4

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-4

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 3

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-3

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 2

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-2

* Hardware | ESP-01 or ESP8266 사용기 - 1

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ESP01-or-ESP8266-using-1

이번에는 ESP-07 입니다.

1. 구입

아래 AliExpress 링크에서 구입 했습니다.

ESP-12 도 함께 구입 했으니, 이 글 다음에는 ESP-12 에 대해서도 다뤄 보도록 하겠습니다.

* ESP8266 ESP-01 ESP-01S ESP-07 ESP-12E ESP-12F remote serial Port WIFI wireless module intelligent housing system Adapter 2.4G

- https://www.aliexpress.com/item/32339917567.html

도착 샷. 깡통 쉴드로 전자파 차폐가 되어 있습니다.

PCB 밑부분은 IO Pin 정보가 기재되어 있습니다.

제조는 DOITING 이라는 회사인 듯 한데, PCB 는 AI-Thinker 로 보이네요. 설계가 동일한지라 완전 짬뽕.

Pinout 정보 입니다.

2. Breakout Board

ESP-03 때도 사용 했었지만, EPS-07 / ESP-12 도 Breakout 보드에 올렸습니다.

이 Breakout 보드가 없으면, 2.54mm 의 Pin 간격이 맞지 않아 빵판에서 그 대로 사용할 수 없게 되어 있습니다.

주의해야 할 사항으로는, Voltage Regulator 를 추가로 장착시에는 중간에 보이는 "0" resistor 를 제거해야 정상 동작 됩니다.

* Adding Wi-Fi telemetry to the Pixhawk flight controller with an ESP8266 module

- https://rays-blog.de/2016/10/21/224/adding-wi-fi-telemetry-to-pixhawk-flight-controller-with-esp8266-module/

혹시 모를 전압 문제를 방지하고자, Voltage Regulator 를 장착 했습니다.

사실 3.3V 만 제대로 넣어 주면 상관 없는 것이긴 한데, 기판에 활용을 할 수 있게 해 놨으니 사용해 봅니다.

5V 를 인가하면, 3.3V 로 바꿔서 ESP-07 에 전압을 인가해 줍니다.

중간에 보이는 "0" ohm 저항은 이쁘게 제거.

그 위에 ESP-07 을 얹어 줍니다.

CH_PC 을 측정해 보면, 자동으로 전압이 Pull-down 되어 있는 것을 알 수 있습니다.

3. Diagram

Pinout 정보를 기반으로 연결해 보면 아래와 같이 됩니다.

다만, Breakout 보드에 Voltage Regulator 이외에, 필요한 Pull-down 저항이 구비되어 있으니, 연결은 좀 더 간단하게 할 수 있습니다.

* How to prepare your ESP8266 (ESP-12) for flashing

- https://www.sensate.io/tutorial-how-to-prepare-your-esp8266-esp-12-for-flashing

아래는 Breakout 보드가 없는 경우의 생 연결도 입니다.

아래는 Breakout 보드를 사용 했을 때의 연결도 입니다. (저의 경우)

Breakout 보드가 있더라도 Breakout 보가 없는 연결 방법을 해도 문제는 없으나,

이왕이면 정식 + 간단한 방법인 연결을 사용하면 되겠습니다.

실제 연결 모습은 아래와 같습니다.

4. 기본 Firmware 확인

기본 firmware 이 장착된 상태 이니, 어떤 version 인지 확인해 봅니다.

1.1.0.0 이고, 2016년 병신년 버전이네요.

AT+RST 하면, 보통 Flash Chip 정보도 나옵니다만, 예전 버전이라서 그런지 그딴거 없습니다.

Internet 연결 후, AT+CIUPDATE 를 해봐도 ERROR 만 반겨 줍니다.

5. 삽질의 향연

새로운 Firmware 를 올리고 시험해 봤으나, 아래와 같이 err 만 내 뱉습니다.

또한, BAUD Rate 가 74880 baud 의 변태적인 설정에서만 문자가 보이는 것이 맘에 들지 않더군요.

ESP8266 DOWNLOAD TOOL 에서 ERASE 후, firmware 올려도 동일한 현상입니다.

* 문제 1 : 적절한 Board 선택

첫 번째 문제는, Flash Chip 확인 위한 소스를 올릴 때, Generic ESP8266 Module 이 아니라,

먼저 테스트 했던 ESP-12 Module 용으로 설정 했던 것이 원인이었습니다.

ESP-12 용으로 소스가 입혀지다 보니, memory address 의 시작 지점부터 꼬였었던 것이 아닌가 추측해 봅니다.

* 문제 2 : 적절한 Flash Chip 의 SPI Mode 선택

Flash Chip 의 SPI Mode 가 Q 로 시작하는 QIO / QOUT 으로 설정한 것이 문제였습니다.

Flash Chip 은, ESP8266 DOWNLOAD TOOL 에서 "SpiAutoSet" 을 이용하여 자동 인식을 사용하면 QUAD 로 인식됩니다.

그리하여, 비슷한 QIO 또는 QOUT 로 설정하면 될 것 같으나, 사실은 DOUT 로 설정해야 정상 동작 합니다.

정상적일 때, Flash Chip 인식 소스를 이용하여 확인해 봐도, DOUT 으로 확인이 가능합니다.

File > Examples > ESP8266 > CheckFlashConfig

/*
  ESP8266 CheckFlashConfig by Markus Sattler

  This sketch tests if the EEPROM settings of the IDE match to the Hardware
*/

void setup(void) {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {

  uint32_t realSize = ESP.getFlashChipRealSize();
  uint32_t ideSize = ESP.getFlashChipSize();
  FlashMode_t ideMode = ESP.getFlashChipMode();

  Serial.printf("Flash real id:   %08X\n", ESP.getFlashChipId());
  Serial.printf("Flash real size: %u bytes\n\n", realSize);

  Serial.printf("Flash ide  size: %u bytes\n", ideSize);
  Serial.printf("Flash ide speed: %u Hz\n", ESP.getFlashChipSpeed());
  Serial.printf("Flash ide mode:  %s\n", (ideMode == FM_QIO ? "QIO" : ideMode == FM_QOUT ? "QOUT" : ideMode == FM_DIO ? "DIO" : ideMode == FM_DOUT ? "DOUT" : "UNKNOWN"));

  if (ideSize != realSize) {
    Serial.println("Flash Chip configuration wrong!\n");
  } else {
    Serial.println("Flash Chip configuration ok.\n");
  }

  delay(5000);
}

DOITING 사의 원가 절감이나, Fake Chip 을 이용한 Flash 메모리 구성이 이런 결과를 초래한 것 같습니다.

6. Firmware 최신

하루 동안의 삽질을 끝내고, 겨우 최신 firmware 로 업데이트가 가능 했습니다.

아래 사이트에서 최신 버전의 firmware 를 다운로드 받습니다.

* ESPRESSIF

- https://www.espressif.com/

ESP8266_NONOS_SDK-3.0.4.zip

2021년 1월 기준, V3.0.4 가 최신입니다.

관련 문서를 보면, 8 Mbit = 1MiB Flash 를 update 와 관련한 address 와 해당 파일에 잘 나와 있습니다.

4a-esp8266_at_instruction_set_en.pdf

사용될 파일과 Address 정보는 다음과 같습니다.

---------------------------------------------------------------------------------------------
|               BIN             | Address  |                 Description                    |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| boot_v1.7.bin                 | 0x00000  | In /bin/at.                                    |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| user1.2048.new.2.bin          | 0x01000  | In /bin/at/512+512.                            |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| blank.bin                     | 0xFB000  | Initializes RF_CAL parameter area.             |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| esp_init_data_default_v08.bin | 0xFC000  | Stores default RF parameter values,            |
|                               |          | has to be downloaded into flash at least once. |
|                               |          | If the RF_CAL parameter area is initialized,   |
|                               |          | this bin has to be downloaded too.             |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| blank.bin                     | 0x7E000  | Initializes Flash user parameter area,         |
|                               |          | more details in Appendix.                      |
---------------------------------------------------------------------------------------------
| blank.bin                     | 0x3FE000 | Initializes Flash system parameter area,       |
|                               |          | more details in Appendix.                      |
---------------------------------------------------------------------------------------------

ESP8266 Download Tool 을 이용하여 Flashing 합니다.

짜잔~~ 최신 버전으로 update 되었습니다.

7. 최신 Firmware 확인

AT+RST 를 통해 booting sequence 를 확인해 봅니다.

SPI Mode 가 DOUT 이며, 8Mbit (512KB+512KB) 버전이라는 것을 알 수 있습니다.

Internet 연결을 위한 AT 명령어들을 차례로 확인해 봅니다.

* AT+CWMODE_CUR=3 : Sets the Current Wi-Fi mode. Configuration Not Saved in the Flash.

-- 1: Station mode

-- 2: SoftAP mode

-- 3: SoftAP+Station mode

* AT+CWLAP : Lists Available APs

* AT+CWJAP_CUR : Connects to an AP; Configuration Not Saved in the Flash

* AT+CIFSR : Gets the local IP address

* AT+PING="www.google.com" : Ping packets

* AT+CIPSTATUS : Gets the connection status

* AT+CIPBUFSTATUS : Checks the status of TCP-send-buffer

* AT+CIUPDATE : Upgrades the software through network

최신버전이라서 그런지, 인터넷을 통한 업데이트도 잘 됩니다.

신기한건, 분명 동일한 소스인데, 이렇게 인터넷을 통해 업데이트 하면 compile time 이 3초 (17초에서 20초로 변경) 정도 차이 납니다.

또한, jump to run user2 @ 81000 이라고 뜨면서, user 와 그 뒤의 숫자가 변경됩니다. 아마 모드가 바뀌면서 그런 듯.

* AT+RESTORE : Restores the Factory Default Settings

RESTORE 를 사용하면, 공장 초기화 및 rebooting 을 합니다.

궁금하여, AT+CIUPDATE 를 한번 더 했더니만, user 와 숫자가 원래 대로 되돌아 왔습니다.

Running 과 Control 모드, 두 개가 각각 번갈아 가면서, 동작을 관장 하는 것 같네요.

참고로, AT+CIUPDATE 동작하는 동영상을 올립니다. 다운로드 > Flashing > rebooting 의 일련의 과정이 한 번에 일어납니다.

8. Source 확인

Blink 소스를 올려 봤습니다.

File > Examples > ESP8266 > Blink

/*
  ESP8266 Blink by Simon Peter
  Blink the blue LED on the ESP-01 module
  This example code is in the public domain

  The blue LED on the ESP-01 module is connected to GPIO1
  (which is also the TXD pin; so we cannot use Serial.print() at the same time)

  Note that this sketch uses LED_BUILTIN to find the pin with the internal LED
*/

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);     // Initialize the LED_BUILTIN pin as an output
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // Turn the LED on (Note that LOW is the voltage level
  // but actually the LED is on; this is because
  // it is active low on the ESP-01)
  delay(1000);                      // Wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // Turn the LED off by making the voltage HIGH
  delay(2000);                      // Wait for two seconds (to demonstrate the active low LED)
}

이쁘게 잘 동작 합니다.

FIN

ESP8266 을 사용하면서 GPIO 핀이 많은 모듈이 필요해 졌습니다.

기존 ESP-01 은 arduino 와 연결하여 WiFi 부분을 커버하는 것 외에 sensor 로부터 값을 입력 받을 수 있는 추가 Pin 이 없습니다.

포름알데히드 센서를 이용해 보면서, ESP-01 말고 GPIO 핀이 많은 것을 찾게 되었습니다.

* Hardware | ZE08-CH2O Formaldehyde 센서 사용해보기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ZE08-CH2O-Formaldehyde-sensor-using

1. ESP-01

처음엔 몰랐지만, ESP2866 이라는 것은 ESP-01 만 뜻하는 것이 아니라, ESP8266EX 을 사용한 WiFi module 의 총칭이었던 것입니다.

지금까지 ESP8266 = ESP-01 로 알고, 입출력 Pin 이 더 필요한 경우, SoftwareSerial 을 어떻게 처리해야 하는지 히고 있었습니다.

위의 도식처럼 ESP8266EX 는, 많은 GPIO 를 지원하고 있었습니다.

단순히, ESP-01 의 pin out 갯수가 적었던 것이였죠. 더 많은 연결을 위해 ESP-01 도 pin out 을 처음부터 늘려 줬으면 어떠했을까 합니다.

어떤 사람이 "it's a shame to have such a small number of GPIOs at ESP-01" 라고 쓴 글을 본것 같습니다.

ESP8266EX chip 의 가느다란 다리에 직접 선을 납땜하면 사용할 수 있습니다. 시도해 봅니다.

실패.

2. ESP-03

ESP8266EX 를 사용하면서 GPIO 핀을 활용할 수 있는 breakout 보드들이 존재 했었습니다. ESP-03 / ESP-07 / ESP-12 등등...

ESP32 를 쓰면 쉽게 문제 해결 되지만, 굳이 어려운 방법으로 도전해 보기로 합니다.

우선 ESP-03 만 보더라도 GPIO 가 8개나 Pinout 으로 구성되어 있습니다.

자세한 Pinout 정보 입니다.

참고로, RST pinout 은 따로 구비되어 있지 않고, 아래 사진처럼 보드 위에 마련되어 있습니다.

Program 을 입힐 때, RST 가 있으면 편하나, 전원을 껐다 키면서 IO 0 (HIGH Run, LOW Flash) 핀을 이용하여 되니, 사용하지 않기로 합니다.

사용 전력을 아끼는 Sleep mode 구현시에는 필요하다 하나, 지금은 필요 없으니 그냥 놔두기로 합니다.

우선 ESP-03 을 구입.

* 1PC ESP8266 serial WIFI model ESP-03 Authenticity Guaranteed esp03 for arduino

- https://www.aliexpress.com/item/32641401163.html

잊어먹고 있으니, 어느새 도착.

ESP8266EX 메인 칩과, 25Q40CT 라고 쓰인 Flash memory 가 보입니다.

사용된 오실레이터는 26MHz 입니다.

3. 어뎁터 보드 구매

ESP-03 의 Pin 들은, 빵판에 바로 연결할 수 있는 2.54mm 간격이 아니고, pin 들 사이가 더 조밀합니다.

이를 해결하기 위해, 자가로 pin header 를 붙일 수도 있고, 직접 선을 연결할 수 있으나 지저분해 집니다.

원래는 ESP-07 / ESP-12 용으로 나와 있는 어뎁터가 있는데, 잘만 하면 맞을 것 같더군요.

어차피 ESP-07 / ESP-12 구매하면 필요할 듯 하여, 5개가 한 묶음인 아래 어뎁터 보드도 구매합니다.

* 5pcs/lot ESP8266 serial WIFI Module Adapter Plate Applies to ESP-07, ESP-12F, ESP-12E

- https://www.aliexpress.com/item/32971304797.html

잊을만 하니 도착.

양쪽에 male pin header 를 연결할 수 있게 되어 있고, ESP-07 / ESP-12 pin 과 맞닿는 부분을 납땜하게 되어 있습니다.

ESP-03 을 얹어 보니, 납땜 부위와 간격이 많이 떨어져 있으나, 납물을 길게 연결하여, 어찌어찌 연결할 수 있을 것 같습니다.

4. ESP-03 을 어뎁터 보드에 납땜

친절하게도 전원 관련된 저항이 어뎁터에 이미 실장되어 있습니다.

뒷면에는 3.3V 용 레귤레이터 자리도 마련되어 있습니다. 전압이 over shoot 나지 않게 안정적인 전원 공급을 위해 있으면 좋은 것이죠.

마침 3.3V regulator 가 있으니 붙여 줍니다.

원래는 ESP-07 / ESP-12 를 위한 저항과 레귤레이터 회로겠으나, 아래를 참고하면서 ESP-03 에서도 활용할 수 있는지 확인해 봅니다.

* MY METHOD FOR BREADBOARDING AN ESP-03

- https://www.esp8266.com/viewtopic.php?p=18369

일반 사용 모드와, flashing 모드를 위해서는 push switch 도 붙여야겠네요.

확인에 또 확인하고 아래와 같이 만들어 봤습니다.

실패...

저항이고 레귤레이터고, 스위치고 점퍼고 다 제거했습니다. 단순하게 사용하는게 최고 입니다.

납땜은 아래처럼 길게 늘여뜨리면, 이 어뎁터를 ESP-03 용으로 사용 가능합니다.

5. Flash memory 크기 확인

25Q40CT 라고 씌인 Flash memory 사양을 검색해 보니 대충 다음과 같은 사양입니다.

- GIGADEVICE [GigaDevice Semiconductor (Beijing) Inc.]

- GD25Q40CTEG : 3.3V Uniform Sector Dual and Quad Serial Flash

- GigaDevice Semiconductor (Beijing) Inc.

- 4M-bit (512K-byte)

GD25Q40C.PDF

4Mbit = 512KiB... 털썩.

FTDI 모듈과 TX/RX 를 연결하여 본격적으로 활용해 봅니다. ESP-03 의 연결 정보는 다음과 같습니다.

전원과 FTDI 그리고 flashing 을 위한 스위치 연결 구성은 다음과 같아요.

가능하면 전원 공급은 FTDI 를 통해서 얻는것 보다, 분리하는 것이 좋습니다.

실재 구현 모습입니다.

FTDI 를 이용하여 PC 에 연결해, 확인해 봅니다. 역시군요.

기본으로 입혀져 있는 firmware 는 AI-Thinker 의 Boot 모드인 듯 합니다.

ESP8266 library 를 인스톨 하면, 기본으로 제공되는 Flash Check 소스를 입혀 봅니다.

File > Examples > ESP8266 > CheckFlashConfig

Flash mode 를 위해, 달아 놓은 스위치를 누르면서 전원을 넣고, flashing 을 해 봅니다. 잘 flashing 되네요.

그렇습니다... 틀림없는 512KiB 네요.

6. firmware update

Flash memory 를 교체하여 용량을 늘릴 예정이지만, 512KiB 에 올릴 수 있는 firmware 를 찾아 봅니다.

찾는 와중에 알게된 용어 정리.

APIs of "ESP8266_RTOS_SDK" are same as "ESP8266_NONOS_SDK"

중국산 모듈에 가장 많이 쓰이는 AI-Thinker.

* Ai-thinker

- v0.9.5.2

- https://wiki.aprbrother.com/en/Firmware_For_ESP8266.html

파일명에 9600 표시가 없는 firmware : one for 9600 baud rate

파일명에 9600 표시가 없는 firmware : one for 115200 baud rate

* Updating ESP8266 Firmware

- https://os.mbed.com/users/sschocke/code/WiFiLamp/wiki/Updating-ESP8266-Firmware

ESP8266_RTOS_SDK_v1.1_512kb.zip

Firmware 파일 못지 않게 중요한 address 정보.

---------------------------------------
|             BIN           | Address |
---------------------------------------
| boot_v1.1.bin             | 0x00000 |
| user1.bin                 | 0x01000 |
| esp_init_data_default.bin | 0x7C000 |
| blank.bin                 | 0x7E000 |
---------------------------------------

잘 동작함.

* Espressif Systems (SDK V2.0.0 / AT V1.3)

4a-esp8266_at_instruction_set_en.pdf

esp8266_nonos_sdk_v2.0.0_16_08_10.zip

4Mbit = 512KiB 에 SDK V2.0.0 과 AT V1.3 이 올라간다고 메뉴얼에 적혀 있습니다만, 저는 되지 않더군요.

* [SDK Release] ESP8266_NONOS_SDK_V1.4.0_15_09_18

- https://bbs.espressif.com/viewtopic.php?f=46&t=1124

esp_iot_sdk_v1.4.0_15_09_18.zip

많은 firmware 를 테스트 하다 보니, 이 버전의 firmware update 후의 화면인지 기억이 잘... 여튼 성공 했었던것 같아요. 

Online 으로 firmware 를 업데이트 하는 FOTA 방식을 테스트 해봤습니다.

만, 마지막까지 문제 없이 진행되더니만 실패. Flash memory 용량이 적어 실패하는 듯. 

7. 32Mbit / 4MiB 로 업그레이드

우선 Flash chip 양쪽에 납을 충분히 먹이고 인두로 지지니 쉽게 떨어집니다. 무리해서 힘주지 않는게 포인트.

원래 실장되어 있던 flash memory 와 교체하려는 flash memory 크기만 비교해 봐도 꽤 다릅니다.

32Mbit Flash memory chip 을 납땜합니다. Oscillator 와 사이가 좁아서 힘들었습니다.

512KiB 칩은 조그마한 크기였는데, 4MiB 칩은 좀 큰 편이라, 기존 자리에 납땜 하려면 다리를 안쪽으로 구부려야 합니다.

ESP8266 DOWNLOAD TOOL 로 확인해 보니, 문제 없이 flash memory upgrade 가 완료 되었습니다.

구울 firmware 버전은 Non-OS 중에서 가장 최신 버전.

ESP8266_NonOS_AT_Bin_V1.7.4.zip

Flashing 할 때는, Address 를 정확히 따라야 합니다. V1.7.4 의 32Mbit (1024 KB + 1024 KB) 설정은 다음과 같습니다.

메뉴얼 대로 Address 잘 기입해서 flashing~!

문제 없이 booting 됩니다.

웃긴건, booting 할 때는 76,800 baud rate 로 동작하고 (위의 스샷에서 글씨가 깨지는 부분), 기본 모드에서는 115,200 baud 로 동작합니다.

8. WiFi 기능과 Sensor 값 입력을 동시에 수행

용량도 늘었으니, WiFi 기능을 사용하면서 sensor 값을 GPIO 14 으로 받아 internet 을 통해 값을 쏴주는 과정을, 아래 포스트에서 진행.

* Hardware | ZE08-CH2O Formaldehyde 센서 사용해보기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-ZE08-CH2O-Formaldehyde-sensor-using

Serial Monitor 에서 확인할 결과, GPIO 14 에서 입력 받은 값들도 정상적으로 확인.

인터넷을 통해서도 잘 값들이 전달됨도 확인 하였습니다. (자세한건 위의 포스트에서 확인 가능합니다.)

9. 추가 구매

이참에 ESP8266EX 시리즈를 추가로 구매 했습니다. 가지고 있는 ESP-01 이 납땜 실패로 사용할 수 없으니, ESP-01 도 추가 구매.

* ESP8266 ESP-01 ESP-01S ESP-07 ESP-12E ESP-12F remote serial Port WIFI wireless module intelligent housing system Adapter 2.4G
    - https://www.aliexpress.com/item/32339917567.html

ESP-01

언제 사용해 보겠냐며, ESP-07 도 구매.

ESP-07

ESP8266 chip 의 끝판왕 breakout 보드인 ESP-12F 도 구매.

ESP-12F

다음 포스팅 들은 ESP-07 / ESP-12F 에 대한 이야기가 되겠네요.

이 글은, 아래 포스트에서 예고 했듯이, RFID / NFC 를 arduino 를 이용하여 tag를 인식시켜 보는 글 입니다.

* Book | 훤히 보이는 RFID/USN - Get to know RFID/USN

- https://chocoball.tistory.com/entry/Book-Get-to-know-RFID-USN

1. 대응 가능한 chip

RFID / NFC 를 읽을 수 있는 chip 중에 PN532 가 FeliCa 도 인식할 수 있으며, 대중적으로 구입 가능하다는 것을 알게 되었습니다. (범용)

* RFID Selection Guide - Adafruit Industries

- https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/rfid+guide.pdf

- rfid+guide.pdf

PN5xx 시리즈 중에서 시중에서 구입 가능한, 그리고 xx 부분의 숫자가 큰 것으로는 PN532 가 있더군요.

가장 우수한 chip 으로는 PN544 입니다만, 관련 breakout 은 5만원 이상이었습니다.

저렴하게 AliExpress 에서 골라서 구입합니다.

* 1Set GREATZT PN532 NFC RFID Wireless Module V3 User Kits Reader Writer Mode IC S50 Card PCB Attenna I2C IIC SPI HSU For Arduino

- https://www.aliexpress.com/item/1Set-GREATZT-PN532-NFC-RFID-Wireless-Module-V3-User-Kits-Reader-Writer-Mode-IC-S50-Card/32859551116.html

- User manual : PN532_Manual_V3.pdf

[Features]

1. Gilt PCB and Small dimension and easy to embed into your project

2. Support I2C, SPI and HSU (High Speed UART), Change between those modes

3. Support RFID reading and writing

  1) SupportP2P communication with peers

  2) Support NFC with Android phone

4. Typical Operating Distance have been updated to 5cm~7cm reading distance

5. Work in NFC Mode or RFID reader/writer Mode

6. RFID reader/writer supports:

  1) 1k, 4k, Ultralight, and DesFire cards

  2) ISO/IEC 14443-4 cards such as CD97BX, CD light, Desfire, P5CN072 (SMX)

  3) Innovision Jewel cards such as IRT5001 card

  4) FeliCa cards such as RCS_860 and RCS_854

7. Plug and play, for compatible

8. Built in PCB Antenna, with 4cm~6cm communication distance

9. On-board level shifter, Standard 5V TTL for I2C and UART, 3.3V TTL SPI

10. Work as RFID reader/writer

11. Work as 1443-A card or a virtual card

12. Exchange data with other NFC devices such as smartphone

[Package Included]

1 x1PCS*PN532 NFC RFID Module

1x 2.54mm spacing 4pin Cable

1xMifare One S50 White Card

1xMifare One S50 Key Card

1x12P bended male pins

사양을 보면 FeliCa 도 읽을 수 있다고 되어 있습니다.

FeliCa 는 일본 지하철 / 국철에서 사용할 수 있는 Suica / PASMO 카드에 사용된 기술입니다.

마침 일본에서 사용했던 Suica / Pasmo 카드를 가지고 있으니, FeliCa 대응 가능한 이 breakout 을 이용할 수 있겠네요.

다만, fake 제품은 읽을 수 없다고 합니다. (나중에 안 사실)

AliExpress 에서 구매할 수 있는 저가품이다 보니, 아마 불가능할 것 같다는 느낌은 듭니다.

2. 도착

배송에 한달정도 소요되었습니다.

구성품은 다음과 같습니다.

Tag 종류가 둥그런 것과 카드형식, 두가지가 들어 있네요.

Breakout 보드의 확대 사진입니다.

뒷면입니다. I2C 용 pin head 와 SPI 용이 따로 구분되어 있습니다.

Arduino 와 연결하기 위해서 pin head 들을 납땜 했습니다.

납땜 팁이 오래 쓰면서 산화되어 버려 이제는 납볼이 잘 생성되지 않았지만, 어떻게든 이쁘게 된것 같네요.

3. Library 설치

이 보드에 관한 제작 / 판매하는 사이트를 따라가다 보면 Seeed Studio 라는 회사가 떠오릅니다.

관련한 source 들은 아래 GitHub 에서 공유되어 있습니다.

* elechouse/PN532

- https://github.com/elechouse/PN532

위의 사이트에서 설명되어 있기론, 아래 두 파일을 Arduino libraries 폴더에 압축을 풀어서 copy 하라고 합니다.

결국 위의 GitHub 의 파일과, 추가로 Don 이라는 사람이 만든 NDEF 파일을 Arduino > libraries 에 설치하면 준비는 끝납니다.

- PN532-PN532_HSU.zip

- NDEF-master.zip

위에서 시키는 대로 하면, PN532 directory 가 많아지므로, 구분을 위해 prefix "elechouse" 를 붙여서 아래처럼 저장했어요.

다른 source 로는, 가장 유명한 adafruit 에서 나온 PN532 library 를 설치하면 됩니다.

* adafruit/Adafruit-PN532

- https://github.com/adafruit/Adafruit-PN532

위에서 파일을 다운로드 받아 libraries 에 copy 해도 되고, 아래처럼 Library Manager 를 이용하여 install 해도 됩니다.

다만, adafruit 소스에는 HSU (High Speed UART) 연결방식이 지원되지 않습니다.

그러니 HSU 를 사용하고 싶으면, 처음에 소개된 elechouse source 가 필요합니다.

4. I2C 연결

이제 소스를 올리고 RFID 인식을 시켜 봅니다.

Arduino 와 연결 방식은 I2C / SPI / HSU 가 있으니, 먼저 가장 단순한 I2C 를 이용해 봅니다.

아래처럼 DIP switch 를 I2C 방식으로 변경합니다.

문제 없이 I2C 통신이 이루어 지는지 I2C detect 소스로 확인해 봅니다.

방법은 예전에 올렸던 아래 포스트에서 확인해 보세요.

* Hardware | Gyroscope GY-521 MPU-6050 을 사용해 보자

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Gyroscope-GY521-MPU6050

PN532 breakout 의 측정된 주소로 "0x24" 가 나왔네요.

연결은 다음과 같이 합니다.

   PN531  | Arduino Nano
-------------------------
    VCC   |     5V
    GND   |     GND
    SDA   |     A4
    SDL   |     A5
-------------------------

연결 layout 은 다음과 같습니다.

구매한 breakout 보드와 동일한 fritzing 파트를 찾을 수 없어서 adafruit 에서 나온 것을 사용하였습니다.

여타 I2C 연결이 그러하듯 동일합니다.

아래 sample source 를 arduino 에 로드합니다. iso14443a_uid 가 처음 시작하기에 가장 평범한 소스라고 하네요.

File > Examples > elechouse_PN532 > iso14443a_uid

Serial Monitor 에서 확인하면 다음과 같이 인식합니다!

위의 소스의 단점은 준비 상태로 되는 것과 카드를 태킹하면 인식에 시간이 좀 걸린다는 것 입니다.

실생활에 전혀 사용할 수 없는 수준이네요.

그럼 이번에는 Adafruit 의 동일한 소스를 사용해 봅니다.

File > Examples > Adafruit PN532 > iso14443a_uid

adafruit 소스는 먼저번 소스와는 다르게, IRQ 와 RESET (RSTO) 를 추가로 연결하는 부분이 존재합니다.

// If using the breakout or shield with I2C, define just the pins connected
// to the IRQ and reset lines.  Use the values below (2, 3) for the shield!
#define PN532_IRQ   (2)
#define PN532_RESET (3)  // Not connected by default on the NFC Shield

// Uncomment just _one_ line below depending on how your breakout or shield
// is connected to the Arduino:

// Use this line for a breakout with a SPI connection:
//Adafruit_PN532 nfc(PN532_SCK, PN532_MISO, PN532_MOSI, PN532_SS);

// Use this line for a breakout with a hardware SPI connection.  Note that
// the PN532 SCK, MOSI, and MISO pins need to be connected to the Arduino's
// hardware SPI SCK, MOSI, and MISO pins.  On an Arduino Uno these are
// SCK = 13, MOSI = 11, MISO = 12.  The SS line can be any digital IO pin.
//Adafruit_PN532 nfc(PN532_SS);

// Or use this line for a breakout or shield with an I2C connection:
Adafruit_PN532 nfc(PN532_IRQ, PN532_RESET);

위의 소스의 일부분에서 보여주는 것 처럼 SPI 부분을 주석처리 하고, I2C 부분을 활성화 시킵니다.

두개의 pin 연결이 아래처럼 추가되었습니다.

   PN531  | Arduino Nano
-------------------------
    VCC   |     5V
    GND   |     GND
    SDA   |     A4
    SDL   |     A5
    IRQ   |     D2
   RSTO   |     D3
-------------------------

결과는 인식률과 인식 속도가 엄청 빨라졌습니다.

결국 IRQ / RESET 핀이 준비상태 및 인식 처리를 추가로 담당한다는 것을 예상할 수 있습니다.

Serial Monitor 결과는 다음과 같습니다.

참고로 위의 소스로 신용카드 (버스카드) 를 인식 시키면 "Mifare Classic" 으로 읽어보라고 메시지가 뜹니다.

File > Examples > Adafruid PN532 > readMifareClassic 을 로드 시켜 봅니다.

뭔가 정보를 더 많이 뿌려줌과 동시에, "Mifare Classic" 이라고 이야기 해 줍니다.

조금 벗어난 이야기 이지만,

RFID / NFC 분야도 존재하는 규격이 많아서 chip 제조사로서는 골치가 아플 듯 합니다.

이것도 결국 기술 로열티와 표준 제정 이권싸움의 결과겠죠.

Thunderbolt 도, 결국은 Thunderbolt 3 = USB Type-C 로 통합되듯, 언젠가 RFID / NFC 도 통합이 되었으면 좋겠습니다.

5. SPI 연결

이제 SPI 연결을 시도해 봅니다. 역시 많은 데이터 교환은 I2C 보다는 SPI 방식입니다.

먼저, Software SPI 연결법 입니다.

   PN531  | Arduino Nano
-------------------------
    VCC   |     5V
    GND   |     GND
    SCK   |     D2
    MISO  |     D5
    MOSI  |     D3
    SS    |     D4
-------------------------

소스는 adafruit 의 것을 이용해 봅니다. (elechouse 것도 상관 없슴)

File > Examples > Adafruit PN532 > readMifare

이미 소스에서 SCK / MOSI / SS / MISO 의 pin 번호를 정희해 놨으므로, 그에 맞게 arduino 와 연결해 줍니다.

TIMEOUT! 이 뜨긴 합니다만, 결과는 아래와 같이 잘 나옵니다.

아무래도 Software SPI 여서 그런 듯 합니다.

역시 SPI 는 Hardware SPI 죠. Hardware SPI 법으로 구동해 봅니다.

   PN531  | Arduino Nano
-------------------------
    VCC   |     5V
    GND   |     GND
    SCK   |     D13
    MISO  |     D12
    MOSI  |     D11
    SS    |     D4
-------------------------

SS pin 은 어느 digital IO pin 이나 상관 없습니다.

이미 PN532_SS 를 4 번 pin 으로 정의해 놨으니, 그 pin 을 그대로 사용합니다.

나머지 pin 들은 각각의 arduino 에 맞게 연결하면 됩니다.

참고로 arduino nano 는 위의 주석에 설명되어 있는 것처럼 SCK = 13, MOSI = 11, MISO = 12 로 맞추면 됩니다.

이는 아래 그림처럼 실제 nano 의 pin out 과 동일합니다.

결과는 다음과 같이 나옵니다. TIMEOUT! 도 없고 인식도 가장 빠른것 같아요.

동영상도 올려 봅니다.

6. FeliCa 인식

FeliCa 가 된다고 하니, electhouse 소스의 FeliCa_Card_Read 를 실행해 봅니다.

File > Examples > elechouse_PN532 > FeliCa_Card_Read

실망스럽게도 PASMO 는 인식되지 않았습니다.

당연하게도 Mifare (ISO14443A) 카드들에게는 전혀 반응하지 않았구요.

단, 희한하게도 일본에서 사용했던 Times (한국의 SOCAR 같은 서비스) 카드는 이 소스로 읽혔습니다.

FeliCa 도 여러 종류가 있는 듯 합니다.

아쉽게도 지하철에 사용되는 FeliCa 인, 일본의 PASMO 와 싱가포르의 EZ-Link 는 어떤 소스에도 읽히지 않았습니다.

7. High Speed UART 연결

특이하게 HSU 라는 연결 방법을 제공합니다. 이는 High Speed UART 의 약자.

이 HSU 는 Hardware Serial (Serial1) 을 바탕으로 소스가 만들어졌습니다.

다만, 위의 표에서 보이듯이, Hardware Serial 를 사용하는 지라, 일부 arduino 에서는 Serial Monitor 를 열어서 확인할 수 없게 됩니다.

Arduino Nano 도 Hardware Serial 은 USB 통신에 점유되어 있어서 "Serial1" 을 사용할 수 없었습니다.

하늘이 무너져도 솟아날 구멍은 있다던가요, 가지고있는 arduino micro 에서는 사용 가능했습니다.

그럼 아래 source 를 arduino micro 에 업로드 해봅니다.

File > Examples > electhouse_PN532 > iso14443a_uid

PN532_HSU 쪽을 활성화면서 "Serial1" 을 사용하게 합니다.

Arudino micro 와의 pin 연결은 다음과 같습니다.

   PN531  | Arduino Micro
--------------------------
    VCC   |     5V
    GND   |     GND
    SDA   |     RX
    SDL   |     TX
--------------------------

잊지 말아야 할 것은, DIP switch 를 HSU 으로 설정해 둬야 합니다.

Arduino micro 의 RX / TX 와 연결하여 HSU 인겁니다.

오오오오! 느낌적으로 SPI 보다 더 빠른 듯 합니다. 이게 가장 빠르네요.

결과는 이렇게 보이구요.

동영상도 올려 봅니다.

그럼 arduino nano 처럼 Hardware Serial 여유가 없는 arduino 는 안되는거냐!

찾아보니 방법을 GitHub 의 설명에서 친절하게 알려주고 있었습니다.

아래 소스처럼 "SoftwareSerial.h" 를 이용하여 구현이 가능합니다.

우선 바로 아래는 Hardware Serial 로 구현된 부분을...

#include "PN532_HSU.h"
#include "PN532.h"

PN532_HSU pn532hsu(Serial1);
PN532 nfc(pn532hsu);

void setup(void)
{
	nfc.begin();
	//...
}

아래처럼 SoftwareSerial.h 를 추가하고 관련된 pin 을 정의해 주면 됩니다.

뭐, 관련된 함수를 "PN532_SWHSU.h" 에서 구현해 줘서 가능한 것이지만 말입니다.

#include "SoftwareSerial.h"
#include "PN532_SWHSU.h"
#include "PN532.h"

SoftwareSerial SWSerial( 10, 11 ); // RX, TX

PN532_SWHSU pn532swhsu( SWSerial );
PN532 nfc( pn532swhsu );

void setup(void)
{
	nfc.begin();
	//...
}

최종적으로 Hardware Serial 관련 부분을 주석처리 하고, SoftwareSerial 을 활성화 하는 코드를 추가하면 됩니다.

Pin 연결은 위에서 정의한 D10 과 D11 에 각각 연결하면 됩니다.

참고로, SDA 는 TX 이고, SDL 은 RX 이므로, SDA(TX) <--> D10 (RX), SDL(RX) <--> D11(TX) 가 됩니다.

   PN531  | Arduino Nano
-------------------------
    VCC   |     5V
    GND   |     GND
    SDA   |     D10
    SDL   |     D11
-------------------------

잘 구동합니다만, 뭔가 타이밍이 맞지 않은지 authentication fail 이 뜹니다.

소스코드에서 수정해야 할 부분이 있는듯 보입니다만, 확인이 어느정도 되었으니 패스.

8. 확인한 RFID / NFC 카드들

마지막으로, 본 포스트에서 확인용으로 사용된 카드들을 소개합니다.

위는 PN532 breakout board 를 구입하면 기본으로 딸려오는 tag 들 입니다. 하나는 원형, 하나는 카드 모양입니다.

위는 싱가포르 출장때 구입해서 사용했던 지하철 패스카드 입니다. 충전식이죠.

아쉽지만, 구입한 PN532 가 짝퉁이라서 못 읽는 것인지 모든 소스와 연결 방법에서 읽기를 실패했습니다.

마찬가지 FeliCa 인식에서 실패한 일본 PASMO 입니다. 일본에서 거주할때 신세를 졌었죠.

저의 회사 출입 카드 입니다. 5년전에 찍은 거라 얼굴이 지금보다 젊어 보이네요. ㅠㅠ

버스카드 겸용인 신용카드 입니다. Mifare Classic 입니다. 잘 읽힙니다.

전용 어플을 이용하면 RFID 정보도 덮어 씌기가 될 듯 한데, 이번에는 도전하지 않았습니다.

유일하게 읽힌 FeliCa 카드 입니다!

다른 소스에서는 전혀 읽히지 않았고, FeliCa Read 소스에서만 유일하게 읽힌 놈입니다.

일본에서 자가용을 운용할 여유가 안되어서, 잘 빌려서 타고 다녔습니다. (SOCAR 같은 서비스)

9. FIN

역시 아쉬운 점은 지하철용 FeliCa 를 읽을 수 없었다는 점 입니다.

뿌듯한건 모든 인터페이스 - HSU, Software HSU, I2C, I2C with RST, Hardware SPI, Software SPI - 모두를 확인해 봤다는 점 입니다.

기회가 되면, 아래 스샷처럼 NXP 에서 나온 어플을 가지고 완벽하게 debugging 을 해보고 싶습니다.

다만, PN544 breakout 보드가 5만원 이상이라는 것 때문에, 일단 여기서 멈춥니다.

1. 시작

아두이노에 연결해서 사용할 수 있는 저가의 Wi-Fi 모듈로는,

유명한 Espressif Systems 사의 ESP8266 와, Ai-Thinker 사의 ESP-01 모듈이 있습니다.

다른 여타 sensor 나 module 처럼 금방 사용할 수 있겠지 하고 덤볐다가, 지옥이 열렸습니다.

* ESP8266

- https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266

저가이면서 Wi-Fi 구성이 된다니, 신기할 따름입니다.

바로 구매하여 확인해 봅니다.

2. 구매

AliExpress 에서 쉽게 검색이 됩니다.

외형이 살짝 다른 두 종류가 있어서 두가지 모두 구입해 봅니다.

한개는 8Mb flash memory 라고 하는군요.

* ESP-01, ESP8266,WIFI module 8Mb flash memory

- https://www.aliexpress.com/item/WIFI-module-ESP-01-ESP8266-8Mb-flash-memory/32733744011.html

* Upgraded version ESP-01 ESP8266 serial WIFI wireless module wireless transceiver ESP01 ESP8266-01

- https://www.aliexpress.com/item/Free-shipping-ESP8266-serial-WIFI-wireless-module-wireless-transceiver/32341788594.html

3. 외형

모양은 이렇게 생겼습니다.

제조사는 다르지만 기본 chip 및 구성은 거의 동일합니다.

위의 그림에서 8Mbit Flash 라는 제품이 밑에 보이는 것인데,

memory chip 두께가 살짝 더 두꺼워 보입니다.

평범한 뒷모습.

4. Pin 배열

Pin out 이 2열로 되어 있어서, 빵판에서 그냥 꼽으면 short 가 발생합니다.

점퍼선으로 연결해도 되지만 깔끔하지 못할 뿐더러 연결시 자꾸 헷갈리기도 합니다.

Wi-Fi 모듈 보드 한쪽이 안테나를 형성하고 있어서,

이렇게 한쪽으로 모두 pin 을 모아야 하는 것은 이해가 갑니다만 빵판에서는 최악입니다.

꽤나 불편합니다.

AliExpress 에서 우연하게 breadboard 에서 편하게 사용할 수 있도록 해주는 adapter 를 발견하였습니다.

* 2PCS For ESP-01 Esp8266 ESP-01S Model Of The ESP8266 Serial Breadboard Adapter To WiFi Transceiver Module Breakout UART Module

- https://www.aliexpress.com/item/Breadboard-Adapter-for-ESP8266-ESP-01-ESP-01S-Wifi-Transceiver-Module-Breakout/32775467213.html

아래는 실재 사용한 사진입니다.

수직을 수평으로 피면서 양쪽으로 pin 들을 분리해주는 

이 adapter 를 사용하면, 이쁘게 양쪽으로 pin 들을 구분해 줍니다.

여러분들도 꼭 구입해 보아요.

5. 먼저 알고 있어야 할 것들 - BAUD RATE

ESP8266 은 쉽게 접근할 수 있는 모듈이 아닙니다.

값싸고 성능이 괜찮은 대신, 문제 없이 구동시키려면 몇 가지 조건이 충족되어야 합니다.

이런 배경지식 없이 덥볐다가 시행착오에 꽤 많은 시간을 쏟아 부어야 했습니다.

거의 모든 ESP8266 모듈들은 공장 출하시 UART serial IO 속도가 115200 으로 정해져 있습니다.

Arduino Mega 와 같이 HW Serial 이 두개면 문제가 없습니다.

단, Arduino Uno/Nano 의 경우, 하나밖에 없는 HW Serial 을 USB 연결용으로 사용해 버리므로 문제가 됩니다.

결국, Arduino Uno/Nano 는 ESP8266 와 SoftwareSerial 로 연결되어야 하나,

SoftwareSerial 은 115200 처럼 높은 baud rate 를 지원하지 않습니다.

그래서 연결하려는 arduino 가 Uno/Nano 라면, BAUD RATE 를 변경해 줄 필요가 있습니다.

다음은 AT 명령어를 이용하여 통신 속도를 변경하는 방법 입니다.

AT+UART_DEF= baudrate , databits , stopbits , parity , flow control

보통 9600 으로 설정시 다음과 같은 명령어를 사용합니다.

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

여기서 주의할 점은, ESP8266 에 구워진 AT 명령어 firmware 버전에 따라 사용하면 안되는 명령어들이 있습니다.

"AT+CIOBAUD=9600" 나 "AT+IPR=9600" 는 일시적으로만 동작되거나 ESP8266 을 벽돌로 만들어 버릴 수도 있습니다.

그러므로, 항상 최신버전의 AT firmware 를 먼저 굽고 사용해야 합니다.

firmware upgrade 에 대해서는 아래에서 자세하게 다룹니다.

6. 먼저 알고 있어야 할 것들 - 충분한 전류

ESP8266 모듈은 전력을 많이 소비합니다. 250mA 정도는 사용한다고 하네요.

ESP8266 구동에 필요한 3.3V 를 지원하기는 하지만,

200mA 이상 나오지 않는 Nano 의 3.3V 포트에 연결하면 정상적으로 동작하지 않습니다.

전류가 부족해서 나타나는 증상은, LED indicator 가 정상적으로 점멸하지 않다거나,

(아래 사진은 추가 전원을 이용하여 정상적으로 동작하는 모습)

AT 명령어에 대한 response 가 중구난방입니다.

전력을 충분히 공급하는 회로로는 3가지가 있습니다.

하나. arduino + level shifter

Uno 5V 포트는 3.3V 포트에 비해 더 많은 전류를 지원해 주지만,

거의 300mA 에 육박하는 전류를 커버하기 위해서는 외부 전원장치가 필요하므로, 이 방법은 시도해 보지 않았습니다.

둘. 외부 전력 공급장치

아래 보이는 것처럼 외부 전력 공급장치를 사용하는 것입니다.

예전 빵판 구입시 딸려 온 것을 사용해 봤습니다.

* Hardware | MB102 Breadboard Power Supply Module 를 사용해 보자

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-MB102-Breadboard-Power-Supply-Module

셋. FTDI USB 모듈이나 그 호환 모듈

FTDI 나 CP2102 를 사용하면, 중간에 arduino 와 연결할 필요 없이 PC 와 직접 연결이 가능하며,

모듈 자체적으로 3.3V 및 충분한 전류가 공급됩니다.

저 개인적으로는 FTDI 모듈보다 CP2102 가 더 안정적인 동작을 보이는것 같습니다.

참고로 FTDI 일 경우, 장치 관리자에서 단순히 "USB Serial Port" 로 보여서 port 번호를 알 수 없습니다.

(Arduino IDE 를 띄우면 port 정보가 나오기는 함)

이는 Driver install 시에 보면, Driver 2개가 서로 연동 하면서 변경되는 port 정보를 알 필요 없이 만들어주기 위한 방법으로 보입니다만,

저에겐 오히려 귀찮은 방식입니다.

반면 CP2102 일 경우, 포트번호가 표시되므로, putty 를 이용하여 serial 접속시 포트번호를 지정할 수 있습니다.

앞으로 ESP8266 에 관련된 확인은 CP2102 를 가지고 진행하겠습니다.

7. 먼저 알고 있어야 할 것들 - 최신 firmware

AliExpress 를 통해서 구매한 firmware 들은 2015년 이전 버전을 그대로 적용해서 출하하고 있습니다.

Firmware 버전이 너무 낮으면, 대응되는 명령어도 적을 뿐더러 뭔가 많이 불안한 반응을 보입니다.

가능하면 최신 버전으로 flash 해줘야 마음이 편합니다.

Ai-Thinker 사에서 최신 firmware 라고 올라와 있는 것을 간단하게 flash 해서 update 한 결과 입니다.

여기까지 오는데 8개월 걸렸네요.

그렇습니다.

결국 이 ESP8266 을 잘 쓰려면, firmware flash 를 잘 해놓는게 가장 기본이 됩니다.

그러기 위해서는 충분한 전류를 공급하는 전원도 구비해야 하는 것 이구요.

8. 먼저 알고 있어야 할 것들 - flash 파일

Flash 파일은 몇가지 종류와 버전이 존재합니다.

Espressif Systems 사에서 공개한 일반적인 버전의 flash file 과, Ai-Thinker 사가 공개한 flash file 이 있습니다.

오늘 flashing 하려는 것은 Ai-Thinker 사의 Wi-Fi 모듈이므로, 해당 모듈용 최신 파일을 준비합니다.

* ESP8266 最新SDK发布

- http://wiki.ai-thinker.com/esp8266/sdk

- ai-thinker_esp8266_dout_aicloud_v0.0.0.6_20170517.7z

압축을 풀면 몇가지 버전이 나오는데, 저는 8Mbit 인것 같아서, 작은 사이즈의 8Mbit 을 사용합니다.

또한 flashing 할 때, flash file 별로 메모리상의 주소를 지정해 줘야 합니다.

다행히 Ai-Thinker 사는 한 뭉탱이로 flash file 을 만들어 놔서, 주소가 메모리 첫번째 부터 쓰게끔 "0x00000" 을 지정하면 됩니다.

다른 버전과 좀더 복잡한 내용은 다음 post 에서 다루도록 하겠습니다.

(내용이 너무 넘처남...)

9. 먼저 알고 있어야 할 것들 - flash tool

Firmware upgrade 를 위한 flash tool 로는 몇가지가 있지만,

저는 "Espressif Systems" 사에서 공개하고 있는 "FLASH_DOWNLOAD_TOOLS" 가 사용하기 편했습니다.

* FLASH_DOWNLOAD_TOOLS V3.6.4

- flash_download_tools_v3.6.4_0.rar

* FLASH_DOWNLOAD_TOOLS V2.4

- FLASH_DOWNLOAD_TOOLS_v2.4_150924.7z

V3.6.4 에서는 baud rate 가 기본 115200 이상만 지원합니다.

만일 arduino 와 연결을 위해 9600 으로 낮추게 설정 했을 경우에는 firmware 를 upgrage 하기 위해 AT+UART_DEF 를 사용해야 하나,

혹시 그 firmware version 이 낮아서 이 command 를 못 알아먹을 경우에는 방법이 없습니다.

그럴 때에는 version 이 낮아서 조금 찜찜하기는 하나, 9600 을 지원하는 V2.4 를 사용하면 됩니다.

이제 "어떻게" 잘 firmware flash 를 하는지를 알아봐야겠습니다.

10. Firmware flashing 회로

Flashing 을 위한 회로는 몇가지가 있지만, 저는 아래 글을 참고하였습니다.

* Update the Firmware in Your ESP8266 Wi-Fi Module

- https://www.allaboutcircuits.com/projects/update-the-firmware-in-your-esp8266-wi-fi-module/

CH_PD 핀에 전원 인가 시 필히 저항을 달았으며,

RST 에 reset switch 와 GPIO0 에 flash 용 swtich 를 달았습니다.

똑딱이 스위치를 이 회로를 구성하기 위해서 구입했더랬습니다!!!

* Hardware | 스위치 부품 구매하기

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-buying-switch-components

스위치의 사용법은 다음과 같습니다.

1. RST 의 스위치를 누른다.

2. FLASH 의 스위치를 누른다.

3. RST 의 스위치에서 손을 뗀다.

4. FLASH 의 스위치에서 손을 뗀다.

5. Flash program 에서 "시작" 을 누른다.

안정적으로 전원이 공급되므로 LED 가 정상으로 점등, 점멸 합니다.

11. Firmware flashing

굳이 V2.4 을 이용하여 flash 하였습니다.

위에서 열거한 방법을 반복해 보자면, 아래처럼 진행하면 됩니다.

1. RST 의 스위치를 누른다.
2. FLASH 의 스위치를 누른다.
3. RST 의 스위치에서 손을 뗀다.
4. FLASH 의 스위치에서 손을 뗀다.
5. Flash program 에서 "시작" 을 누른다.

여기까지 오는데 8개월이 걸렸습니다.

눈물좀 훔치겠습니다... ㅠ.ㅠ

정상적으로 진행되는 과정의 스샷 입니다. 5% 진행되었을 때 캡춰했네요.

아래는 flash start 누른 후의 화면들을 캡춰 했습니다.

여러가지 확인하는 과정들이 있네요.

동영상으로 떠 봤습니다.

지금 다시 봐도 감격스럽네요.

12. ESP8266 에 console 로 접속하기

PC 에서 console 접속하려면 terminal 어플이 필요합니다.

여기서는 open source 이면서 사용하기 편한 putty 를 이용했습니다.

* Download PuTTY: latest release (0.70)

- https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/latest.html

이제 문제없이 접속이 되니, putty 를 통해서 serial port 로 연결합니다.

AT 를 치고, Ctrl + M, J 하면 타이핑한 내용이 ESP8266 에 전송되고 그 결과를 보여줍니다.

접속 mode 라던지, 현재 상태, 그리고 집에서 쓰는 Wi-Fi AP 에서 할당받은 IP 를 확인해 봤습니다.

(따로 AT+CWJAP 이라는 command 를 통해서 접속하는 과정이 필요)

위에서 마지막에 나오는 "192.168.123.135" 이 ESP8266 이 할당받은 IP 입니다.

ESP8266 은 내부에 web server 를 탑재하고 있어서 browser 를 통해서도 접속이 가능합니다.

이 외에 여러가지 AT command 들이 있습니다만,

글이 너무너무 길어지기에 오늘은 간단한 결과 들만 올려 봅니다.

(누차 이야기 하지만, 여기까지 오는데 8....)

13. ESP8266 에 web 으로 접속하기

브라우저에서 접속해본 스샷입니다.

몇가지 설정을 web 을 통해서도 수정할 수 있게 되어 있네요.

아래는 web 에서 제공하는 "REBOOT" 버튼을 클릭하고 얻은 결과 입니다.

정상적으로 잘 동작 합니다.

FIN

오랜 시행착오의 시간이 지나갔습니다. (사실 주말 가끔밖에 시간이 안나서...)

ESP8266 은 기능이 다양하고 강력한 대신, 길들여서(?) 사용하기가 여간 까다롭지 않습니다.

배경 지식도 많이 필요하구요.

다른 블로그 글들을 보면, 다들 쉽게 하던데 왜 나는 이렇게 어렵게 하는지 모르겠습니다.

이왕 여기까지 온거, 완벽하지는 않지만 납득이 가는 선까지 정리해 보고자 합니다.

다음 포스트에서는 나머지 이야기들을 정리해 보겠습니다.