はじめての電子工作超入門

第32回 Arduinoマイコンとしても使える小型WifiモジュールESP-WROOM-02を使ってみる(準備編)

esp-wroom-02

今回からは、いよいよArduinoでwifi通信に取り組んでみます。Arduinoのwifiモジュールはxbeeをはじめとしていろいろな種類があるのですが、今回はArduinoマイコンとしても使えて、かつwifiモジュールを搭載しているESP-WROOM-02を使って回路を組んでいきます。

このESP-WROOM-02の魅力はなんといっても1,000円に満たない価格で購入できてサイズも小さいというのが最大の魅力です。最初の準備はちょっと面倒かもしれませんが、こんな安価にArduinoもwifiも使えて、省スペースのサイズで無線化が可能になるので取り組んでみる価値はありますね!今回から数回にわたって、最終的にwifi通信で動作するガジェットの作成を目標に頑張っていきます。

「どんなガジェットがいいかなー、やっぱりベタにラジコン?それとも小さいサイズを活かして小型ドローンとか実装できる?それともスマートフォンで操作できる遠隔のリモコンマシン?」etc…などなど、あれやこれや発想を膨らませながら歩みを進めていきましょう!

今回はこのESP-WROOM-02を使う上で知っておく・準備しておく必要がある情報を把握していきます。

今回の電子工作レシピ

時間目安:40分
必要なパーツ

 

そもそもESP-WROOM-02って何?

写真1 ESP-WROOM-02

写真1 ESP-WROOM-02

このESP-WROOM-02は元々はEspressif Systems社が提供しているESP8266EXというチップを搭載したwifi通信が可能なwifiモジュールのことです。ESP-WROOM-02の特徴としては、冒頭でも紹介したように、小さいサイズながらもArduinoのプログラムを書き込める(Arduinoとして利用出来る)、wifi通信が可能、そして安価というメリットを持っており、作品の制作などでこのモジュールを使っている方も多くなってきています。

購入に関しては各社から販売されていますが、次の項目で記載するように、各社それぞれ仕様が違うので購入にはちょっとだけ注意が必要です。

 

さまざまなブレイクアウトボードの種類について

ESP-WROOM-02はそのままではピンの配置が1.5mmピッチになっているため、ブレッドボードなどで利用するのが難しい状態です。そのため、各社からブレイクアウトボードとして、1.5mmピッチからブレッドボードで利用できる2.54mmピッチへの変換基盤の上にESP-WROOM-02が載っているものが販売されています。

この、変換基盤なのですが、各社それぞれ仕様が少しずつ違うため、購入される際は注意が必要です。基本的には各社販売ページに設定の方法が記載されているかと思いますので、それを見ながら設定をすれば問題ないかと思います。

今回はマイクロテクニカ社から出ているESP-WROOM-02のブレイクアウトボードを利用して連載を進めていきます。

参考:ESP-WROOM-02の販売先

 

PCとの接続について

ESP-WROOMを使ってArduinoプログラムを書き込むために、PCと接続するのに必要となるのは、FTDI・USBシリアル変換ケーブルです。これまで利用していたArduino UNOは通常のUSBケーブルでよかったですが、ESP-WROOM-02はArduino Pro Miniなどと同様に、シリアル変換を行ってPCと接続する必要があります。このケーブルの種類には、3.3vのみ、5vのみ、3.3v/5vのジャンパ切り替えタイプなどありますが、ESP-WROOMの仕様は3.3vなので、3.3vタイプか、3.3v/5v切り替えタイプを用意する必要があります。5vのタイプしかない、という場合は、第25回の連載でも使ったような5vを3.3vに変換する低電圧レギュレータLDOを用意する必要があります。

写真2 FTDI・USBシリアル変換ケーブル

写真2 FTDI・USBシリアル変換ケーブル

 

電源について

ESP-WROOM-02を利用する上で、つまずきやすいのが 供給する電源容量が足りずにESP-WROOM-02の動作が不安定となることです。電圧は3.3vで問題がなくても、電流が足りずに不安定になる場合が多いようです。スペックを確認するとESP-WROOM-02は電流を平均80mA使うと書かれていますが、PCから電源を取る場合、FTDIケーブルからだと電流が足りない場合があります。また別の方法でArduino UNOなどから3.3vを取り出している例もありますが、この場合、古いArduino UNOの3.3vピンの出力電流が50mAまでのものがあるので注意が必要です。

 

ESP-WROOM-02の動作基盤の作成

基本知識が揃ったところで、実際にESP-WROOM-02を動かすための準備をしていきます。今回利用するマイクロテクニカ社のブレイクアウトボードの場合、ハンダ付けとジャンパピンによる設定が必要となります。ハンダ付けする際は、ボードとピンヘッダだけで接合すると斜めになったりするのでブレッドボードに挿した状態でハンダ付けする方法が良いですが、ハンダ付けに時間がかかりすぎるとブレッドボードのプラスチック部分が溶ける場合もありますので気をつけて下さい。

写真3 ハンダ付け完了後のESP-WROOM-02

写真3 ハンダ付け完了後のESP-WROOM-02

次に、H0L〜H15L、RSTなどと書かれている部分の上にピンヘッダを接続して、ジャンパ品、リセット用のスイッチをハンダ付けします。

部品を購入するときに気をつける必要があるのが、ピンヘッダのピッチです。通常のブレッドボードは2.54mmピッチですが、ブレイクアウトボードのH0L〜H15L、RSTなどの部分は2mmピッチになっており、2mmピッチのピンヘッダやジャンパピンを用意する必要があります。

写真4 上から2.54mmピッチ、2mmピッチ、1.27mmピッチ

写真4 上から2.54mmピッチ、2mmピッチ、1.27mmピッチのピンヘッダ

 

写真5 2mmピッチの箇所

写真5 2mmピッチの箇所

 

ESP-WROOM-02の動作モードとジャンパピンの設定について

ESP-WROOM-02の利用には、利用シーンに応じてモードを切り替える必要があります。マイクロテクニカ社のブレイクアウトボードでは、この切り替えをジャンパピンの差し替えで切り替えることができるようになっています。

写真6 EST-WROOM-02のジャンパピン配列

写真6 EST-WROOM-02のジャンパピン配列

モード GPIO15 GPIO2 GPIO0
書き込みモード(UART Download Mode) Low High Low
実行モード(Flash Boot Mode) Low High High
SDブートモード(SD-Card Boot Mode) High Low Low

UART Download Mode

ファームウェアを書き込むためのモードです。今回はArduinoでプログラムを書き込み動作させるため、このモードに設定して利用します。

 

Flash Boot Mode

実行モードです。このモードではATコマンドという実行方法でESP-WROOM-02を動作させることができるモードです。

 

SD-Card Boot Mode

SDカードによるモードです。今回はこのモードは利用しません。

 

今回は、UART Download Modeを利用するので、表に合わせてジャンパピンを設定して完了です。

写真7 UART Download Modeの設定

写真7 UART Download Modeの設定

リセット(RST)部分のハンダは、右に3つGNDになっているので、さまざまな幅のスイッチが配置できるようになっています。

写真8 ハンダ付け、ジャンパの設定完了

写真8 ハンダ付け、ジャンパの設定完了

 

まとめ

ようやくこれでESP-WROOM-02を使う準備が整いました。次回以降からは、実際にArduinoプログラムを書き込んで動作をさせたり、wifi通信にチャレンジしていきます!

赤川シホロ

電子工作や新しいデバイスをこよなく愛するエンジニア。日常生活のちょっとしたことを電子工作で作って試して、おもしろく過ごしたいと日々考えています。