ESP-01 : présentation et premiers pas

Présentation

L'ESP-01 est un module Wi-Fi compact construit autour du microcontrôleur ESP8266EX d'Espressif. Sur un PCB d'environ 24 × 14 mm, il rassemble :

• un microcontrôleur ESP8266EX (cœur Tensilica L106 32 bits cadencé à 80/160 MHz) ;
• une mémoire SPI Flash externe (généralement 1 Mo sur les versions courantes, parfois jusqu'à 4 Mo) ;
• une antenne PCB d'environ 2 dBi, gravée directement sur le circuit imprimé ;
• un connecteur 2 × 4 broches au pas de 2,54 mm.

Lien d'achat : ESP-01 basé sur ESP8266

ESP8266EX vs ESP-01 : ne pas confondre

Une confusion fréquente porte sur la dénomination du produit :

• ESP8266EX désigne le circuit intégré (le SoC) produit par Espressif. C'est la puce qui contient le processeur, la radio Wi-Fi, la RAM et les périphériques.
• ESP-01 désigne un module : un petit PCB qui embarque l'ESP8266EX, sa mémoire flash, son antenne et un connecteur d'accès. Il est conçu et vendu par AI-Thinker, pas par Espressif.

Plusieurs autres modules existent autour du même SoC (ESP-02, ESP-05, ESP-07, ESP-12, etc.). Ils diffèrent par le nombre de broches exposées, la taille de la flash, le type d'antenne et le facteur de forme. L'ESP-01 est le plus simple et le plus économique de la famille, mais aussi le plus contraint en nombre d'entrées/sorties accessibles.

Pourquoi un adaptateur USB est nécessaire

L'ESP-01 n'expose qu'un port série UART à 3,3 V — pas d'interface USB, pas de régulateur, pas de bouton. Pour le programmer ou dialoguer avec lui depuis un ordinateur, il faut un adaptateur USB-série capable de :

• convertir les niveaux USB en niveaux série logiques ;
• fournir une alimentation 3,3 V stable (l'ESP-01 ne tolère pas le 5 V).

Les adaptateurs courants utilisent une puce CH340, CP2102 ou FT232. Certains sont des dongles spécialement formés pour accueillir l'ESP-01 directement sur leur connecteur.

Attention : on lit parfois la référence « CH360 ». Il s'agit en réalité de la CH340 (de WCH). Aucune puce « CH360 » n'existe dans cette gamme.

Brochage de l'ESP-01

Le connecteur 8 broches est directement câblé sur les pins de l'ESP8266EX :

Points de vigilance :

• l'alimentation 3,3 V est impérative ; le 5 V détruit le SoC instantanément ;
• les pics de courant en émission peuvent atteindre 300 mA. Une alimentation sous-dimensionnée provoque des resets aléatoires ;
• les niveaux logiques sont également à 3,3 V : interfacer un Arduino Uno (5 V) sans pont diviseur ou level shifter peut endommager l'ESP.

Branchement avec un adaptateur USB-CH340

Une fois l'ESP-01 enfiché dans l'adaptateur, ce dernier joue le rôle de pont entre le port USB de l'ordinateur et l'UART de l'ESP8266EX :

• l'ordinateur voit un port série virtuel (/dev/ttyUSB0 sous Linux, COMx sous Windows) ;
• l'adaptateur fournit le 3,3 V à l'ESP-01 et relaie les octets dans les deux sens ;
• la plupart des adaptateurs d'entrée de gamme ne gèrent pas le passage en mode flash : voir l'article dédié à la modification de l'adaptateur USB vers ESP-01 pour ajouter un jumper GPIO0 / GND.

Datasheet

La documentation officielle est très succincte pour ce module. Les deux références utiles sont :

• la datasheet de l'ESP8266EX (Espressif) — caractéristiques électriques, brochage du SoC, consommation : https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/0a-esp8266ex_datasheet_en.pdf
• la datasheet AI-Thinker de l'ESP-01 (sommaire) — dimensions et brochage du module : disponible sur le mirroir du fabricant.

Le fichier joint à cet article reprend la version condensée diffusée par AI-Thinker : esp01.pdf

Configurer l'IDE Arduino

L'IDE Arduino ne sait pas, par défaut, compiler pour l'ESP8266. Il faut au préalable installer le board package correspondant.

1. Ajouter l'URL du gestionnaire de cartes

Dans Fichier → Préférences, ajouter dans URL de gestionnaire de cartes supplémentaires :

https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

2. Installer le support ESP8266

Ouvrir Outils → Type de carte → Gestionnaire de cartes, rechercher esp8266 et installer le paquet esp8266 by ESP8266 Community.

3. Sélectionner la carte et les paramètres

Pour un ESP-01, choisir Outils → Type de carte → Generic ESP8266 Module, puis vérifier les paramètres suivants :

En pratique, sur un ESP-01 récent acheté avec un adaptateur basique, seul le port série doit être ajusté. Les valeurs par défaut conviennent.

4. Premier téléversement

Un programme de test minimal pour valider la chaîne complète :

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, !digitalRead(LED_BUILTIN));
  Serial.println("Hello ESP-01");
  delay(1000);
}

Avant de lancer le téléversement :

1. placer l'ESP-01 en mode flash (GPIO0 à GND au démarrage) ;
2. brancher l'adaptateur sur le PC ;
3. lancer le téléversement depuis l'IDE Arduino.

Si l'opération échoue avec un message du type Failed to connect to ESP8266: Timed out waiting for packet header, c'est que la mise en mode flash n'a pas été effective. Voir là encore l'article sur la modification de l'adaptateur.

Pour aller plus loin

• Adaptateur USB vers ESP-01 : activer le mode programmation
• ESP8266 : commandes AT
• Réinitialisation d'un ESP-01 : restauration du firmware AT