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.

1. Flash Programming

무선 WIFI 모듈인 ESP8266 을 사용하여 wireless speaker 를 제작하려고 준비하고 있습니다.

그러기 위해서는 ESP8266 의 펌웨어를 프로그래밍 해줘야 하는데,

이를 위해서는 Serial Converter / Adapter 가 필요합니다.

이 Serial Adapter 는, 펌웨어 관련된 모든것에 사용되는 것 같습니다.

미리 알았더라면, 예전에 Flashrom writer 시에 사용했을 터인데...

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-flashROM-fix

이런 다방면의 활용성을 가지고 있으므로, 한두개 구비해 놓은게 좋을것 같다고 생각되어

한꺼번에 2개를 구입합니다.

동일한 제품을 구매하면 재미가 없으므로, 각각 다른 chip 을 사용한 adapter 를 구매합니다.

2. Silicon Labs CP2102

FT232 대용으로 나온 chip 입니다.

동작은 완벽히 호환되었습니다.

Spec. Sheet 는 다음과 같습니다.

- CP2102-9.pdf

기존의 FT232RL breakout board 와 비교하여 pinout 들이 간략화 되어 있어

보드 자체의 크기도 작고, chip 도 소형화 되어 있습니다.

구매는 아래 link 에서 진행했어요.

- https://ko.aliexpress.com/item/CJMCU-CP2102-MICRO-USB-to-UART-TTL-Module-6Pin-Serial-Converter-UART-STC-Replace-FT232-NEW/32801557756.html

가격은 1.02 USD 로 부담이 없고 무료 배송입니다.

아래는 사이트에서 보여준 사진 입니다.

Chip 에 SILABS CP2102 라고 적혀 있는 것을 확인할 수 있습니다.

도착샷 들입니다.

보통은 USB 인터페이스 지만, 이 부품은 microUSB 입니다.

뒷면입니다.

Windows 에 USB를 통하여 연결하면, 알아서 드라이버를 잡아 줍니다.

장치 관리자에서 COM port 를 꼭 확인하여, 나중에 어플에서 잡아줄 때 참고하면 되겠습니다.

3. FTDI FT232RL

그 이름 그대로의 제품 입니다.

Chip 은 FT232RL 이네요.

가격은 1.65 USD 로 역시 저렴합니다.

Spec. Sheet 는 다음과 같습니다.

- FT232RL.pdf

참고로 fake FT232RL chip 이 존재한다 합니다. Fake 제품이라고 해서 문제는 발생되지 않는다고 합니다.

다만, 원래 생산자의 시장을 잠식하면서, 막대한 손해를 끼치겠죠.

가장 단순한 판변법은, chip 상면에 세겨진 각인이 laser 로 쓰였는지, 프린팅 되었는지의 구분이라고 하네요.

- https://zeptobars.com/en/read/FTDI-FT232RL-real-vs-fake-supereal

Chip 을 줌업 해봤습니다.

잘 모르겠지만 laser 로 쓰여진 듯 합니다. 그 사이에 fake chip 생산자의 기술이 올라갔을지 모르겠습니다.

구입은 아래 link 에서 진행했습니다.

- https://ko.aliexpress.com/item/1pcs-FT232RL-FTDI-USB-3-3V-5-5V-to-TTL-Serial-Adapter-Module-forArduino-Mini-Port/32650148276.html

아래는 제품 소개 사이트 뒷면 :-D

Windows driver 는 자동으로 잡힙니다.

처음에는 "FT232R USB UART" 로 인식한 후, driver 가 인스톨 완료 되면 아래와 같이, "USB Serial Converter / Port" 로 변경됩니다.

장치 관리자에서는 "USB Serial Port" 라고 표시됩니다.

4. 구동

NEO-6M GPS 와 연결해본 사진 입니다.

사진에는 FT232RL 만 보이지만, CP2102 로도 완벽히 동일하게 작동하였습니다.

NEO-6M 과의 자세한 동작 영상들은 아래 link 에서 확인해 보세요.

- http://chocoball.tistory.com/entry/Software-ublox-GPS-application

FIN

정신을 차려 보니, 점점 많은 부품들이 제 주위에 쌓여가고 있습니다.

1. 시작

PC 의 BIOS 를 업데이트 했습니다.

기종은 "IPMSB-H61-PEGA".

찾아보니 유통업체에서 바이오스를 공개하고 있더군요.

헤헤헷~ 하면서 다운로드 받았습니다.

뭐 항상 하던거... 하면서 실행했죠.

뭔가 잠깐 주의사항이 있었던것 같은데, 신나게 엔터를 두둘기다 보니 어느새 주의 문구는 지나가 버리고 실행이 되어버렸죠.

뜨헉!!!

부팅이 안되네요~!!!

눈 튀어나올 상황을 진성시키며... 아까의 주의사항이 뭔지를 잠깐 떠올려 봤습니다.

"용량이... " 어쩌고 했던것 같아요.

내가 뭘 실행시킨거지? 하면서 다른 컴으로 다운로드를 받은 링크를 확인해 봤습니다.

그랬습니다.

동일한 보드이지만, 하나는 8M 짜리고, 하나는 4M 짜리의 BIOS.

즉, 보드명은 같지만 용량의 차이가 있었네요.

이걸 어떻게 처음부터 아냐고...

2. 어떻게 하지?

PC가 벽돌이 된건 작년 2016년 11월 25일.

그 동안, 용산으로 가서 수리를 의뢰할까, Flash Rom 굽는 제품을 살까, 동일 보드를 살까 (아니 왜?) 등을 고민했습니다.

그렇게 시간이 흘러간 후, Arduino 를 가지고 놀다가 흠칫 생각이 떠올랐습니다.

Arduino 로 못할게 없는데, 혹시 Flash Rom 굽는게 가능할까?

검색을 하니, 여러가지 Arduino sketch 가 있네요!

이때가 올해 2017년 3월입니다.

아래는 그 여러 사례들 입니다.

* Unbricking the MSI 890FXA-GD70 after BIOS flashing failure with an Arduino

- https://sinetek.io/2011/05/27/unbricking-the-msi-890fxa-gd70-after-bios-flashing-failure-with-an-arduino/

* ArduinoでSPIシリアルフラッシュメモリW25Q64を使ってみる（１）

- http://nuneno.cocolog-nifty.com/blog/2014/03/arduinospiw25q6.html

* SPI Flash programmer

- https://github.com/nfd/spi-flash-programmer

* SPIFlash

- https://github.com/Marzogh/SPIFlash

하늘이 무너져도 쏟아날 구멍은 있네요.

3. Flash Chip

우선 보드에서 BIOS 칩을 분리합니다.

사진을 찍으니 제품은 Winbond 사의 "25Q32BV" 입니다.

Datasheet 정보는 다음과 같습니다.

- w25q32bv_datasheet.pdf

Pin Configuration 은 아래와 같이 되어 있네요.

이게 제가 마주해야 할 Flash Chip 입니다.

4. Layout

Arduino 와 flash chip 의 배선 정보 입니다.

  W25Q32BV | Arduino Nano
---------------------------
    Pin 1  |     D10
    Pin 2  |     D12
    Pin 3  |     3.3V
    Pin 4  |     GND
    Pin 5  |     D11
    Pin 6  |     D13
    Pin 7  |     3.3V
    Pin 8  |     3.3V
---------------------------

동일한 칩은 아니지만,

일본 어떤 분이 winbond 사의 8M 짜리 flash chip 을 가지고 read/write 실험을 하신 분이 제작한 배선도 입니다.

- http://nuneno.cocolog-nifty.com/blog/2014/03/arduinospiw25q6.html

사양서와 동일한 Pin 배열인 것을 보니, 이 구성이 틀림이 없는것 같습니다.

5. Serprog/Arduino flasher

꽤 많은 분들이 Arduino로 flashrom 하고 있었습니다.

* Flashing a bios chip with an Arduino

- https://tomvanveen.eu/flashing-bios-chip-arduino/

가장 깔끔한 방법은,

Linux 상에서 "frser-duino" 라는 어플을 이용하는것 같습니다.

* frser-duino

- https://www.flashrom.org/Serprog/Arduino_flasher

위에 열거 했던 SPI Flasher 를 사용하면, read/write/erase 등이 모두 되지만,

ROM 파일을 address 0 번지부터 flashing 해주지는 못했습니다.

"소스코드를 분석하여 Windows 용 frser-duino 를 만들어 볼꺼야!" 라고 했지만,

저에게는 너무 어려웠습니다.

좀더 공부가 필요합니다.

6. Linux 머신을 만들자

Windows 용이 없으니, "frser-duino" 를 돌리기 위하여 우선 Linux 용 머신이 있어야 합니다.

PC의 여분은 없으나, 괜찮은 성능의 laptop 이 있어, Windows 10 상에서 Oracle Virtualbox 를 설치하고 Ubuntu 16.04 를 올립니다.

"frser-duino" 에서 설명된 대로 모든 패키지를 깔고 실행을 시키면,

"Reading old flash chip contents ..."

여기서 막혀 도저히 그 앞으로 진행이 되지 않습니다.

뭐가 문제일까 구글링 하다가 어느 사이트에선가 이런 문구를 보게 됩니다.

"CH340 칩을 쓴 Arduino clone 중국 제품은 buffer 에 문제가 있다..." 그래서 flashrom 을 성공시킨 사례가 없다.

그럼 정품 Arduino 를 구입해야 겠네? 정품을 구입합니다.

* Hardware | Arduino Micro 구입기

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Arduino-Micro-purchase

자 제품도 도착했고 준비가 모두 끝났으니 추가 진행을 서두릅니다.

음... make 명령을 이용하여 frser-duino 를 컴파일 하는 과정에서 뭔가 진행이 잘 되지 않습니다.

특히 Virtualbox 에서는 USB 연결시 미리 꽂아놓고 Windows 상의 설정에서 등록 후 Linux 를 띄워야 제대로 동작했죠.

그러던 중, 응? 주위를 둘러보니 MediaWiki 를 돌리는 Raspberry Pi 3 가 있네요 !!!!!!!!!

이것도 Linux 잖아! 참... 머리가 나쁘면 손발이 고생입니다.

바로 Raspberry Pi 3 의 Ubuntu Mate 에서 "frser-duino" 실행 준비를 합니다.

결과는...

성공 !!!

입니다. ㅠㅠ

그것도 그냥 Arduino Nano 의 중국 Clone 으로요.

Virtualbox 를 통한 Linux 에서는 외부 기기와의 buffer 문제가 있었던것 같습니다. 

문제의 원인은 CH340 이 아니였어요. ㅠㅠ

7. Flashrom 진행

여기서부터는 Raspberry Pi 3 에서 진행한 command 중심으로 기록을 남겨 봅니다.

먼저 필요한 package 들을 인스톨 합니다.

그 다음, frser-duino 를 git 으로 땡겨 옵니다.

USB 에 Arduino Nano clone 을 꼽습니다.

여러 site 들에서는 따로 driver 를 잡아줘야 한다고 하지만, Raspberry Pi 3 + Ubuntu Mate 에서는 자동으로 잡아줍니다.

device 로는 /dev/ttyUSB0 로 잡히는 것을 알 수 있습니다.

참고로 Arduino Micro 는 /dev/ttyACM0 로 잡힙니다.

Makefile 에서 device target 을 USB0 로 변경해 줍니다.

make 를 통하여 컴파일 및 Arduino 에 구동 프로그램을 밀어 넣어 줍니다.

필요한 ROM 파일을 다운로드 받습니다.

이제 대망의 마지막 단계인 flashrom 명령어로 Flash ROM 에 write 합니다.

위에서처럼 마지막에 "VERIFIED" 라고 뜨면 정상적으로 끝이 납니다.

아래 사진은 writing 시에 Arduino 의 RX LED 가 지속적으로 점등되는 모습입니다.

얼마나 감격스럽던지.

writing 시에 위에서 한컷.

궂이 Arduino Micro 는 필요가 없었습니다. ㅠㅠ

아쉬우니 동영상으로도 찍었습니다.

8. Commands

위에서 실시한 command 의 모음 입니다.

ROM 파일을 다운로드 하는 것은 PC 보드 기종에 따라 다르므로, 그 부분만 뺐습니다.

apt-get install flashrom gcc-avr binutils-avr gdb-avr avr-libc avrdude git

git clone --recursive git://github.com/urjaman/frser-duino

make ftdi
make flash-ftdi

flashrom -p serpgrog:dev/dev/ttyUSB0:115200 -w 2210.ROM

9. 부활한 PC 메인보드

이제부터는 승리의 기쁨인 부활한 보드 사진들 입니다.

Flash ROM 을 뽑았던 소켓입니다.

위아래를 알 수가 없어, 해당 보드를 판매했던 회사 홈피에서 이쪽 부분이 나와있는 사진을 참고 했습니다.

1번 pin 이 밑으로 가 있네요.

위의 사진 그대로 똑같이 꼽아 줍니다.

전원을 넣어 봅니다. 두둥!!!

오~~~~~ 켜졌습니다. 이때의 짜릿함을 위해 7개월을 기다렸습니다.

DEL 키를 눌러서 BIOS 진입합니다.

모두 정상으로 동작되네요. ㅠㅠ

참고로, 벽돌되기 전에 찍어 놓은 BIOS 화면이 아래 사진 입니다.

최신버전으로 구웠더니 자동으로 upgrade 가 되었습니다.

여기까지 온 김에 Windows 10 을 인스톨 해봅니다.

언제 고장났냐는 듯 잘 깔렸습니다.

CPU-Z 결과 입니다.

시스템 기본 정보 입니다.

이 화면을 봄으로써 이 작업은 종료입니다.

FIN

Arduino 생활은 즐겁습니다!