NodeMCU

NodeMCU est une plate-forme open source IoT, matérielle et logicielle^[5],[6], basée sur un SoC Wi-Fi ESP8266 ESP-12 fabriqué par Espressif Systems^[7],[2]. Le terme « NodeMCU » se réfère par défaut au firmware plutôt qu'aux kits de développement. Le firmware, permettant nativement l'exécution de scripts écrits en Lua, est basé sur le projet eLua^[8] et construit sur le SDK Espressif Non-OS pour ESP8266^[9]. Il utilise de nombreux projets open source comme lua-cjson^[10] et spiffs^[11]. Depuis juillet 2021, une version utilisant le processeur ESP32-C3 d’architecture RISC-V est également disponible^[3].

NodeMCU

Développeur	ESP8266 Opensource Community

Fonctions

Type	Microcontrôleur à carte unique

Caractéristiques

Alimentation	USB
Processeur	ESP8266[1](LX106[2]) ESP32 ESP32-C3 (RISC-V)[3]
Mémoire	128kBytes
Stockage	4MBytes[4]
Système d'exploitation	XTOS

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Historique

NodeMCU DEVKIT 1.0 BAS

NodeMCU a été créé peu de temps après l'apparition commerciale de l'ESP8266, lancé par Espressif Systems en décembre 2013^[12]. L'ESP8266 est un SoC Wi-Fi intégrant un microprocesseur Tensilica (en) Xtensa LX106^[2], souvent utilisé dans les applications IoT. Le projet NodeMCU a démarré le 13 octobre 2014, lorsque Hong a publié le premier fichier de nodemcu-firmware sur GitHub^[13]. Deux mois plus tard, le projet a été étendu pour inclure une plate-forme matérielle ouverte (open-hardware) avec la publication du fichier à base du composant ESP8266 au format gerber, par le développeur Huang R^[14]. Le support du protocole de messagerie MQTT a ensuite été ajouté avec le port d'une bibliothèque du projet Contiki vers la plate-forme ESP8266^[15]. Dès lors NodeMCU a été en mesure de supporter le protocole MQTT IoT, à l'aide de Lua pour accéder au broker MQTT. Une autre mise à jour importante a été faite le 30 janvier 2015, avec le port de la bibliothèque d'affichage u8glib^[16],[17], permettant ainsi à une carte NodeMCU de gérer facilement des écrans LCD, OLED ou VGA.

Durant l'été 2015, les créateurs ont abandonné ce projet de firmware et un groupe indépendant de contributeurs a pris le relais. À l'été 2016, la plate-forme NodeMCU incluait plus de 40 modules différents. En raison de contraintes de ressources, les utilisateurs doivent sélectionner les modules pertinents pour leur projet et construire un firmware adapté à leurs besoins^[18],[19].

En juillet 2021, Espressif annonce la disponibilité d'un nouveau modèle de NodeMCU basé sur le processeur ESP32-C3, d'architecture RISC-V^[3].

Projets associés

ESP8266 Arduino de Base

Lorsque le projet Arduino.cc a commencé à développer de nouvelles cartes à microcontrôleur basées sur des processeurs non-AVR, comme le SAM3X d'Atmel (architecture ARM Cortex-M) utilisé dans l'Arduino Due, ils ont eu besoin de modifier l'IDE Arduino, de sorte qu'il serait relativement facile de changer la chaîne d'outils de compilation pour permettre la compilation du C/C++ Arduino vers ces nouveaux processeurs. Pour cela, ils ont introduit la notion de Board Manager (gestionnaire de cartes) et de cores, un core étant l'ensemble des composants logiciels requis pour permettre la compilation vers une architecture cible.

Des contributeurs ont alors développé un core à destination de l'ESP8266^[20], permettant l'utilisation de l'IDE Arduino comme solution de développement pour l'ESP8266, et donc pour NodeMCU.

The Button

The Button est un bouton-poussoir connecté en Wi-Fi, conçu par Peter R Jennings^[21]. The Button est conçu avec une seule fonctionnalité : lorsque le bouton est enfoncé, une connexion à un serveur web va effectuer la tâche souhaitée. Les applications fournies incluent les fonctions sonnette ou bouton d'alarme.

NodeUSB

NodeUSB est une plate-forme IoT open-hardware de la taille d'une clé USB standard. Il a été conçu pour tirer parti du langage de script de NodeMCU pour une programmation facile. Il est idéal pour les solutions Plug and Play, ce qui permet de faciliter le prototypage pour les développeurs^[22].

ijWatch

ijWatch est une smartwatch Wi-Fi open-hardware et open-source, équipée d'un écran OLED et exécutant un firmware NodeMCU^[23]. L'auteur estime qu'il s'agit de la première smartwatch, car la montre elle-même est entièrement fonctionnelle sans l'appariement d'un périphérique bluetooth tel qu'un téléphone intelligent.

Les broches de NodeMCU

NodeMCU donne accès aux GPIO (General Purpose Input/Output) et la documentation du projet fournit la table des connections.

IO index	ESP8266 pin	IO index	ESP8266 pin
0 [*]	GPIO16	7	GPIO13
1	GPIO5	8	GPIO15
2	GPIO4	9	GPIO3
3	GPIO0	10	GPIO1
4	GPIO2	11	GPIO9
5	GPIO14	12	GPIO10
6	GPIO12

[*] D0 (GPIO16) ne peut-être utilisé que pour des entrées-sorties en lecture ou écriture, et ne supporte pas les fonctions open-drain, interrupt, PWM/I²C et 1-Wire.

Des exemples de Code

Le dépôt NodeMCU contient sa propre collection d'exemples de code^[24]. La documentation NodeMCU^[25] fournit de petits exemples pour la plupart des fonctions et des modules.

Se connecter à un AP

print("WIFI !")

function listap(t)
    for ssid,v in pairs(t) do print(ssid,v) end
end


wifi.setmode(wifi.STATION)
wifi.sta.getap(listap)
print("connexion au WIFI...")
config={}
config.ssid="LE NOM DU WIFI" -- modifier ceci
config.pwd="LE MOT DE PASSE" -- et ceci aussi
wifi.sta.config(config)

myTimerWifi = tmr.create()

function tryIp()
    print(".")
    ip = wifi.sta.getip()
    if ( ( ip ~= nil ) and  ( ip ~= "0.0.0.0" ) )then
        print("Succès ! Notre ip : ",ip)
        myTimerWifi:stop()
    end
end

myTimerWifi:alarm(1000, tmr.ALARM_AUTO, tryIp)

Accès GPIO

bleu=4
gpio.mode(bleu,gpio.OUTPUT)
gpio.write(bleu,1)

Requête HTTP

-- A simple HTTP client
conn = net.createConnection(net.TCP, 0)
conn:on("receive", function(sck, payload) print(payload) end)
conn:on("connection", function(sck)
  sck:send("GET / HTTP/1.1\r\nHost: nodemcu.com\r\n"
          .. "Connection: keep-alive\r\nAccept: */*\r\n\r\n")
end)
conn:connect(80, "nodemcu.com")

Le module HTTP permet également les requêtes HTTP, de manière plus simplifiée^[26].

Serveur HTTP

-- a simple HTTP server
srv = net.createServer(net.TCP)
srv:listen(80, function(conn)
    conn:on("receive", function(sck, payload)
        print(payload)
        sck:send("HTTP/1.0 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n<h1> Hello, NodeMCU.</h1>")
    end)
    conn:on("sent", function(sck) sck:close() end)
end)

Se connecter à un Broker MQTT

-- init mqtt client with keepalive timer 120sec
m = mqtt.Client("clientid", 120, "user", "password")

-- setup Last Will and Testament (optional)
-- Broker will publish a message with qos = 0, retain = 0, data = "offline"
-- to topic "/lwt" if client don't send keepalive packet
m:lwt("/lwt", "offline", 0, 0)

m:on("connect", function(con) print ("connected") end)
m:on("offline", function(con) print ("offline") end)

-- on publish message receive event
m:on("message", function(conn, topic, data)
  print(topic .. ":" )
  if data ~= nil then
    print(data)
  end
end)

-- for secure: m:connect("192.168.11.118", 1880, 1)
m:connect("192.168.11.118", 1880, 0, function(conn) print("connected") end)

-- subscribe topic with qos = 0
m:subscribe("/topic",0, function(conn) print("subscribe success") end)
-- or subscribe multiple topic (topic/0, qos = 0; topic/1, qos = 1; topic2 , qos = 2)
-- m:subscribe({["topic/0"]=0,["topic/1"]=1,topic2=2}, function(conn) print("subscribe success") end)
-- publish a message with data = hello, QoS = 0, retain = 0
m:publish("/topic","hello",0,0, function(conn) print("sent") end)

m:close();
-- you can call m:connect again

Client et serveur UDP

-- a udp server
s=net.createServer(net.UDP)
s:on("receive",function(s,c) print(c) end)
s:listen(5683)

-- a udp client
cu=net.createConnection(net.UDP)
cu:on("receive",function(cu,c) print(c) end)
cu:connect(5683,"192.168.18.101")
cu:send("hello")