ESP8266

ESP8266은 중국 상하이의 Espressif Systems^[1]에서 생산된 저비용 와이파이마이크로칩으로, 내장된 TCP/IP 네트워킹 소프트웨어와 마이크로컨트롤러 기능을 갖추고 있다.

ESP8266

ESP8266-IC
제조사	Espressif Systems
종류	32비트 마이크로컨트롤러
CPU	Tensilica Diamond Standard 106Micro (일명 L106) @ 80 MHz (기본값) 또는 160 MHz
전원	3.3 V DC
RAM	32 KiB 명령어, 80 KiB 사용자 데이터
입력	16 GPIO 핀
후속 기종	ESP32

Ai-Thinker의 ESP8266EX SoC가 장착된 ESP-01 모듈

이 칩은 2014년 8월, 타사 제조업체 Ai-Thinker가 만든 ESP-01 모듈을 통해 영어권 메이커 커뮤니티에서 인기를 얻었다. 이 작은 모듈은 마이크로컨트롤러가 와이파이 네트워크에 연결하고 헤이즈 스타일 명령을 사용하여 간단한 TCP/IP 연결을 할 수 있도록 한다. 그러나 처음에는 이 칩과 칩이 수용하는 명령에 대한 영어 문서가 거의 없었다.^[2] 매우 낮은 가격과 모듈에 외부 부품이 거의 없다는 사실은 대량 생산 시 매우 저렴해질 수 있음을 시사하며, 많은 해커들이 모듈, 칩 및 소프트웨어를 탐구하고 중국어 문서를 번역하도록 이끌었다.^[3]

ESP8285는 1 MiB 플래시 메모리가 내장된 유사한 칩으로, 와이파이를 통해 연결할 수 있는 단일 칩 장치를 설계할 수 있도록 한다.^[4]

이 마이크로컨트롤러 칩들은 ESP32 제품군에 의해 계승되었다.

특징

ESP-01 모듈 와이어프레임 도면

• 프로세서: 80 또는 160 MHz에서 작동하는 Tensilica Diamond Standard 106Micro 기반의 L106 32비트 RISC 마이크로프로세서 코어^[5]
• 160 Kbytes의 RAM 메모리는 다음으로 분할된다.^[6]
  • 32 KB 명령어 RAM (iRAM)
  • 32 KB 명령어 캐시 RAM
  • 96 KB의 dRAM은 SDK 및 힙 메모리용 80 KB dRAM과 ROM용 16 KB로 분할됨
• 외부 QSPI 플래시: 최대 16 MiB 지원 (일반적으로 512 KiB ~ 4 MiB 포함)
• IEEE 802.11 b/g/n 와이파이
  • 통합 TR 스위치, 발룬, LNA, 전력 증폭기 및 매칭 네트워크
  • WEP 또는 WPA/WPA2 인증 또는 개방형 네트워크
• 17 GPIO 핀^[7]
• SPI
• I²C (소프트웨어 구현)^[8]
• DMA가 있는 I²S 인터페이스 (GPIO와 핀 공유)
• 전용 핀의 UART 및 GPIO2에서 송신 전용 UART 활성화 가능
• 10비트 ADC (축차 근사 ADC)

ESP-01 핀 배열

ESP-01 모듈 핀 배열

일반적인 ESP-01 모듈의 핀 배열은 다음과 같다:

1. GND, 접지 (0 V)
2. GPIO 2, 범용 입출력 2번
3. GPIO 0, 범용 입출력 0번
4. RX, 수신 데이터 입력, 또한 GPIO3
5. VCC, 전압 (+3.3 V; 최대 3.6 V까지 처리 가능)
6. RST, 리셋
7. CH_PD, 칩 전원 차단
8. TX, 송신 데이터 출력, 또한 GPIO1

ESP8266 다이샷

SDK

2014년 10월, Espressif Systems는 칩을 직접 프로그래밍할 수 있는 SDK를 출시하여 별도의 마이크로컨트롤러가 필요 없게 되었다.^[9] 그 이후로 Espressif는 여러 공식 SDK 릴리스를 발표했으며, Espressif는 두 가지 버전의 SDK를 유지하고 있다. 하나는 FreeRTOS 기반이고 다른 하나는 콜백 기반이다.^[10]

Espressif의 공식 SDK 외의 대안으로는 Max Filippov가 유지 관리하는 GCC 툴체인 기반의 오픈 소스 ESP-Open-SDK^[11]가 있다.^[12] 또 다른 대안은 Mikhail Grigorev의 "비공식 개발 키트"이다.^[13][14]

주로 오픈 소스인 다른 SDK는 다음과 같다.

• 아두이노 — C++ 기반 펌웨어. 이 코어로 ESP8266 CPU와 와이파이 구성 요소를 다른 아두이노 장치처럼 프로그래밍할 수 있다. ESP8266 아두이노 코어는 깃허브를 통해 이용할 수 있다.
• ESP8266 BASIC — 특히 사물인터넷(IoT)에 맞춰진 오픈 소스 베이직 유사 인터프리터. 자체 호스팅 브라우저 기반 개발 환경.
• ESP Easy — 가정 자동화 애호가들이 개발.
• ESPHome — ESPHome은 간단하면서도 강력한 구성 파일로 ESP8266/ESP32를 제어하고 가정 자동화 시스템을 통해 원격으로 제어하는 시스템이다.
• Tasmota - 가정 자동화를 위한 오픈 소스 펌웨어.
• ESP-Open-RTOS — 오픈 소스 FreeRTOS 기반 ESP8266 소프트웨어 프레임워크.
• ESP-Open-SDK — ESP8266/ESP8285 칩용으로 가능한 한 자유롭고 개방적인 통합 SDK.
• Espruino — Node.js를 밀접하게 모방한 활발히 유지 관리되는 자바스크립트 SDK 및 펌웨어. ESP8266을 포함한 몇몇 MCU를 지원.
• ESPurna — 오픈 소스 ESP8285/ESP8266 펌웨어.
• Forthright — 존스 포스(Jones Forth)의 ESP8266 마이크로컨트롤러 포트.
• MicroPython — ESP8266 플랫폼으로 마이크로파이썬(임베디드 장치용 파이썬 구현)을 포팅한 것.
• Moddable SDK — ESP8266용 자바스크립트 언어 및 라이브러리 지원 포함
• Mongoose OS — 연결된 제품을 위한 오픈 소스 운영 체제. ESP8266 및 ESP32 지원. C 또는 자바스크립트로 개발.^[15]
• NodeMCU — Lua 기반 펌웨어.
• PlatformIO — 아두이노 코드 및 라이브러리 위에 있는 크로스 플랫폼 IDE 및 통합 디버거.
• Punyforth — ESP8266용 포스(Forth)에서 영감을 받은 프로그래밍 언어.
• Sming — 뛰어난 성능과 다양한 네트워크 기능을 갖춘 활발히 개발 중인 비동기 C/C++ 프레임워크.
• uLisp — 제한된 RAM을 가진 프로세서에서 실행되도록 특별히 설계된 리스프 프로그래밍 언어 버전.
• ZBasic for ESP8266 — 널리 사용되는 마이크로소프트 비주얼 베이직 6의 서브셋으로, ZX 마이크로컨트롤러 제품군 및 ESP8266의 제어 언어로 채택되었다.
• Zerynth — 파이썬으로 ESP8266^[16] 및 기타 마이크로컨트롤러를 프로그래밍하기 위한 IoT 프레임워크.
• EspOS 웹 서버, 쉬운 IoT 솔루션.

Espressif 모듈

ESP-WROOM-02

다음은 Espressif에서 만든 ESP8266 기반 모듈 시리즈이다.

이름	활성 핀	피치	폼 팩터	LED	안테나	차폐	크기 (mm)	참고
ESP-WROOM-02[17]	18	1.5 mm	2×9 캐슬레이티드	아니요	PCB 트레이스	예	18 × 20	FCC ID 2AC7Z-ESPWROOM02.
ESP-WROOM-02D[18]	18	1.5 mm	2×9 캐슬레이티드	아니요	PCB 트레이스	예	18 × 20	FCC ID 2AC7Z-ESPWROOM02D. 150밀 및 208밀 플래시 메모리 칩과 모두 호환되는 ESP-WROOM-02의 개정판.
ESP-WROOM-02U[18]	18	1.5 mm	2×9 캐슬레이티드	아니요	U.FL 소켓	예	18 × 20	U.FL 호환 안테나 소켓 커넥터가 포함되어 있다는 점에서 ESP-WROOM-02D와 다르다.
ESP-WROOM-S2[19]	20	1.5 mm	2×10 캐슬레이티드	아니요	PCB 트레이스	예	16 × 23	FCC ID 2AC7Z-ESPWROOMS2.

위 표(및 이어지는 두 표)에서 "활성 핀"은 외부 장치를 ESP8266 MCU에 연결할 수 있는 GPIO 및 ADC 핀을 포함한다. "피치"는 ESP8266 모듈의 핀 간 간격으로, 장치를 브레드보드에 사용할 경우 알아야 할 중요한 정보다. "폼 팩터"는 "2 × 9 DIL"과 같이 모듈 패키징을 설명하는데, 이는 DIP IC의 핀처럼 "듀얼 인 라인"으로 배열된 9개 핀의 두 줄을 의미한다. 많은 ESP-xx 모듈에는 작은 온보드 LED가 포함되어 있어 깜빡이도록 프로그래밍하여 활동을 나타낼 수 있다. ESP-xx 보드에는 트레이스 안테나, 온보드 세라믹 안테나, 외부 Wi-Fi 안테나를 연결할 수 있는 외부 커넥터 등 여러 안테나 옵션이 있다. Wi-Fi 통신은 많은 RFI(무선 주파수 간섭)를 발생시키므로, FCC와 같은 정부 기관은 다른 장치와의 간섭을 최소화하기 위해 차폐된 전자 장치를 선호한다. 일부 ESP-xx 모듈은 FCC 승인 스탬프가 찍힌 금속 상자에 들어 있다. 선진국 시장에서는 FCC 승인 및 차폐된 Wi-Fi 장치가 요구될 가능성이 높다.

Ai-Thinker 모듈

Ai-Thinker ESP8266 모듈(ESP-12F, 검은색)이 브레이크아웃 보드(흰색)에 납땜되어 있다

다음은 타사 제조업체 Ai-Thinker가 ESP8266으로 만든 첫 번째 모듈 시리즈이며 가장 널리 사용된다.^[20] 이들은 총칭하여 "ESP-xx 모듈"이라고 불린다. 작동 가능한 개발 시스템을 구축하려면 추가 구성 요소, 특히 직렬 TTL-USB 어댑터(때로는 USB-UART 브리지라고도 함)와 외부 3.3V 전원 공급 장치가 필요하다. 초보 ESP8266 개발자는 USB-UART 브리지와 3.3V 전압 레귤레이터가 보드에 내장된 마이크로 USB 커넥터가 포함된 NodeMCU와 같은 대형 ESP8266 Wi-Fi 개발 보드를 고려하는 것이 좋다. 프로젝트 개발이 완료되면 이러한 구성 요소는 필요하지 않으며, 이러한 저렴한 ESP-xx 모듈은 생산 실행을 위한 저전력, 소형 풋프린트 옵션이다.

참고 열에서 플래시 메모리 크기는 주어진 모듈과 표의 모든 하위 모듈에 적용된다. 단일 모듈에 적용되는 예외는 괄호 안에 표시된다.

이름	활성 핀	피치	폼 팩터	LED	안테나	차폐	크기 (mm)	참고
ESP-01	6[21]	0.1 인치	2×4 DIL	예	PCB 트레이스	아니요	14.3 × 24.8	일반 제조업체의 512 KiB 플래시 및 파란색 PCB. AI-Thinker의 1 MiB 플래시, AI-Cloud 및 검은색 PCB.
ESP-01S	6[22]	0.1 인치	2×4 DIL	예	PCB 트레이스	아니요	14.4 × 24.7	1 MiB 플래시
ESP-01M	16	1.6 mm	2×9 에지 커넥터	아니요	PCB 트레이스	예	18.0 × 18.0	ESP8285 사용 (1 MiB 내장 플래시).
ESP-02	6	0.1 인치	2×4 캐슬레이티드	아니요	U.FL 소켓	아니요	14.2 × 14.2
ESP-03	10	2 mm	2×7 캐슬레이티드	아니요	세라믹	아니요	17.3 × 12.1
ESP-04	10	2 mm	2×4 캐슬레이티드	아니요	없음	아니요	14.7 × 12.1
ESP-05	3	0.1 인치	1×5 SIL	아니요	U.FL 소켓	아니요	14.2 × 14.2
ESP-06	11	다양함	4×3 주사위	아니요	없음	예	14.2 × 14.7	FCC 미승인.
ESP-07	14	2 mm	2×8 핀홀	예	세라믹 + U.FL 소켓	예	20.0 × 16.0	FCC 미승인.
ESP-07S	14	2 mm	2×8 핀홀	아니요	U.FL 소켓	예	17.0 × 16.0	FCC 및 CE 승인.
ESP-08	10	2 mm	2×7 캐슬레이티드	아니요	없음	예	17.0 × 16.0	FCC 미승인.
ESP-09	10	다양함	4×3 주사위	아니요	없음	아니요	10.0 × 10.0
ESP-10	3	2 mm	1×5 캐슬레이티드	아니요	없음	아니요	14.2 × 10.0
ESP-11	6	1.27 mm	1×8 핀홀	아니요	세라믹	아니요	17.3 × 12.1
ESP-12	14	2 mm	2×8 캐슬레이티드	예	PCB 트레이스	예	24.0 × 16.0	FCC 및 CE 승인.[23]
ESP-12E	20	2 mm	2×8 캐슬레이티드	예	PCB 트레이스	예	24.0 × 16.0	4 MiB 플래시.
ESP-12F	20	2 mm	2×8 캐슬레이티드	예	PCB 트레이스	예	24.0 × 16.0	FCC 및 CE 승인. 개선된 안테나 성능.
ESP-12S	14	2 mm	2×8 캐슬레이티드	예	PCB 트레이스	예	24.0 × 16.0	FCC 승인.[24]
ESP-13	16	1.5 mm	2×9 캐슬레이티드	아니요	PCB 트레이스	예	W18.0 × L20.0	"FCC"로 표시됨. 차폐 모듈은 ESP-12 모듈과 비교하여 옆으로 배치됨.
ESP-14	22	2 mm	2×8 캐슬레이티드 +6	예	PCB 트레이스	예	24.3 × 16.2	대부분 "AI Cloud Inside"로 광고됨.

기타 보드

SparkFun ESP8266 Thing

이 보드들이 초기 ESP-xx 모듈보다 인기가 있는 이유는 온보드 USB-UART 브리지(Silicon Labs의 CP2102 또는 WCH CH340G 등)와 마이크로 USB 커넥터가 포함되어 있기 때문이다. 이들은 3.3V 레귤레이터와 결합되어 보드에 전원을 공급하고 호스트(소프트웨어 개발) 컴퓨터, 즉 콘솔과 연결성을 제공하여 쉬운 개발 플랫폼이 된다. 초기 ESP-xx 모듈에서는 이 두 가지 항목(USB-직렬 어댑터 및 레귤레이터)을 별도로 구매하여 ESP-xx 회로에 연결해야 했다. NodeMCU와 같은 최신 ESP8266 보드는 작업하기 더 쉽고 더 많은 GPIO 핀을 제공한다. 여기에 나열된 대부분의 보드는 ESP-12E 모듈을 기반으로 하지만, 새로운 모듈이 몇 달마다 계속해서 출시되고 있는 것처럼 보인다.

이름	활성 핀	피치	폼 팩터	LED	안테나	차폐	크기 (mm)	참고
Bolt IoT	14	0.1 인치	2×14 DIL	예	PCB 트레이스	예	30 × 40	온보드 SD 카드 및 Lib-Discovery, 페일 세이프 모드와 같은 기능을 제공한다. 자체 IoT 클라우드를 가지고 있다.
Olimex MOD-WIFI-ESP8266[25]	2	0.1 인치	UEXT 모듈	예	PCB 트레이스	아니요	?	RX/TX만 UEXT 커넥터에 연결됨.
Olimex MOD-WIFI-ESP8266-DEV[26]	20	0.1 인치	2×11 DIL + 캐슬레이티드	예	PCB 트레이스	아니요	33 × 23	모든 사용 가능한 GPIO 핀이 연결되어 있으며, UEXT 커넥터(RX/TX 및 SDA/SCL 신호 포함) 납땜용 패드도 있다.
NodeMCU DEVKIT	14	0.1 인치	2×15 DIL	예	PCB 트레이스	예	49 × 24.5	ESP-12 모듈 사용; USB-직렬 인터페이스 포함.
에이다프룻 Huzzah ESP8266 브레이크아웃[27]	14	0.1 인치	2×10 DIL	예	PCB 트레이스	예	25 × 38	ESP-12 모듈 사용.
SparkFun ESP8266 Thing[28] WRL-13231	12	0.1 인치	2×10 DIL	예	PCB 트레이스 + U.FL 소켓	아니요	58 × 26	FTDI 직렬 헤더, 전원용 마이크로 USB 소켓, 리튬 이온 배터리 충전기 포함.
KNEWRON Technologies smartWIFI[29]	12	0.1 인치	2×20 DIL	예 1 RGB	PCB 트레이스	예	25.4 × 50.8	CP2102 USB 브리지, 배터리 충전기, 전원 및 배터리 충전용 마이크로 USB 소켓, 1 RGB LED 및 사용자 / 리플래시 버튼 포함.
ArduCAM ESP8266 UNO[30]	12+	0.1 인치	아두이노 우노	예	PCB 트레이스	예	53.4 × 68.6	AI Thinker의 ESP8266MOD 모듈을 사용하며 마이크로 USB 포트, 배터리 핀, 카메라 핀 및 uSD 카드가 모두 동일한 보드에 있다. 아두이노 우노 쉴드와 완벽하게 호환된다.
DoIT ESPduino[31]	12	0.1 인치	아두이노 우노	예	PCB 트레이스	예	53.4 × 68.6	ESP-WROOM-02 (ESP-13) 모듈 및 USB Type B 포트를 사용한다. 아두이노 우노 쉴드와 완벽하게 호환된다.
WeatherPlus - SwitchDoc Labs[32]	26+Grove	0.1 인치	사용자 정의	예	PCB 트레이스	예	86.0 × 50.0	AI Thinker 모델 ESP8266MOD (ESP-13) 모듈과 프로그래밍용 FTDI, 전원용 미니 USB 포트를 사용한다. 에이다프룻 허자(Adafruit Huzzah) 소프트웨어와 완벽하게 호환된다. BMP280 기압계, ADS1115 및 Grove I2C 커넥터가 포함되어 있다. 풍속계/풍향계/강우 측정기 플러그.
WeMos[33] D1[34]	12	0.1 인치	아두이노 우노	예	PCB 트레이스	예	53.4 × 68.6	ESP-12F 모듈 및 마이크로 USB 소켓 사용. WeMos D1 R2를 선호하여 단종됨.
WeMos[33] D1 R2[35]	12	0.1 인치	아두이노 우노	예	PCB 트레이스	예	53.4 × 68.6	ESP-12F 모듈 사용 및 마이크로 USB 소켓이 있다.
WeMos[33] D1 mini[36]	12	0.1 인치	2×8 DIL	예	PCB 트레이스	예	25.6 × 34.2	ESP-12S 모듈 사용 및 마이크로 USB 소켓이 있다.
WeMos[33] D1 mini Lite[37]	12	0.1 인치	2×8 DIL	예	PCB 트레이스	예	25.6 × 34.2	1 MiB 플래시가 내장된 ESP8266인 ESP8285 기반; 마이크로 USB 소켓이 있다.
WeMos[33] D1 mini Pro[38]	12	0.1 인치	2×8 DIL	예	세라믹 및 U.FL 소켓	예	25.6 × 34.2	ESP8266EX 칩 사용; 마이크로 USB 소켓, U.FL 안테나 커넥터, 16 MiB 플래시가 있다.
ESPert ESPresso Lite[39]	16	0.1 인치	2×8 DIL	예	PCB 트레이스	예	26.5 × 57.6	ESP-WROOM-02 모듈을 사용한다. 베타 버전으로 한정 수량 생산되었다.
ESPert ESPresso Lite V2.0[40]	24	0.1 인치	2×10 DIL	예	PCB 트레이스	예	28 × 61	ESPresso Lite의 개선 버전.
In-Circuit ESP-ADC[41]	18	0.1 인치	2×9 DIL	아니요	U.FL 소켓	예	22.9 × 14.9	ESP8266EX 칩 사용.
Watterott ESP-WROOM02-Breakout[42]	14	0.1 인치	2×10 DIL	예	PCB 트레이스	예	40.64 × 27.94	Espressif ESP-WROOM-02 모듈을 사용한다.
Geek Wave Solution IOT WROOM-02 Dev. Board[43]	20	0.1 인치	?	예	PCB 트레이스	예	93.80 × 80.02	Espressif ESP-WROOM-02 모듈 및 4개의 릴레이가 있는 개발 보드.
Witty 2-piece board[44]	20	0.1 인치	?	예	PCB 트레이스	예	?	Espressif ESP8266 ESP-12E와 CH340G USB 인터페이스용 별도 보드가 있는 개발 보드.

ESP32-C3

2020년, Espressif는 ESP8266과 핀 호환이 되는 새로운 칩인 ESP32-C3를 발표했다. 이 칩은 최대 160 MHz의 클럭 속도를 가진 단일 코어 RISC-V 32비트 CPU를 기반으로 하며, 400 KiB의 SRAM과 384 KiB의 ROM 저장 공간이 내장되어 있다.^[45]

같이 보기

• ESP32 – Espressif의 후속 제품
• 사물인터넷
• MCU (마이크로컨트롤러 유닛)