ESP8266 ( ESP-01 ) 無線模組燒錄 NodeMCU 韌體 ( Lua 語法支援 )

網頁最後修改時間：2016/12/19

NodeMCU 是一個開放原始碼與硬體，並將 Lua 嵌入到 ESP8266 中的一個成功的項目。而在這篇網頁中，將會介紹如何使用賣場的 ESP8266 IoT 入門學習套件，燒錄可支援 Lua 語法的 NodeMCU 韌體進到 ESP8266, ESP-01 中，並且介紹一個方便的軟體做為學習 NodeMCU 之用。最後，我會給出幾個 ESP8266, ESP-01 的例子，撰寫 Lua 程式控制 LED 開關以及以 PWM 控制 LED 漸亮與漸滅來做示範；最後介紹 Arduino 如何與燒錄 NodeMCU 的 ESP8266 ESP-01 做溝通控制作為結尾。

之前曾經有使用者遇到無法使用 AT 指令將設定的資料存放在 ESP8266 ESP-01 中的問題，只要更新為 NodeMCU 之後，就可以很容易的將其存放在 ESP 的檔案系統裡，每次重新啟動或是開機就會自動載入，不用預先撰寫初始化程式。

相信我，看過這篇網頁的介紹之後，你(妳)會喜歡上 NodeMCU ！

已擁有賣場 IoT 套件的使用者，相關的軟體與工具都已放置在雲端硬碟中，可先自行下載，位置在下方圖示的灰色資料夾中。

新增的目錄名稱以 [2015.05.29 ] 做開頭且顏色標註為"巧克力冰淇林"，大部分的資料都是以這次套件中 ESP8266 韌體更新的資料 ( AT：0.23, SDK：1.0.1 ) 為主；另外，若是之前使用舊版韌體的使用者，其中也放置韌體燒錄的軟體以及編譯之後的韌體檔案，請依照該資料夾中的照片設置軟體參數並依照燒錄的步驟燒錄即可更新舊版的韌體到與線在賣場中韌體的版本。

ESP8266 IoT 入門學習套件雲端硬碟資料夾目錄

Note：本篇網頁的目的是讓使用者改用 NodeMCU 韌體學習 Lua 語法並藉以操控 ESP8266，所以建議直接變更韌體為 NodeMCU。

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延伸閱讀：

• 維基百科 Lua 的介紹
• Lua 簡單教學
  基本 Lua 語法的介紹，也是使用 NodeMCU 的基礎
• LUA：really for Beginners
  比上面更深入一點的說明與介紹
• 基於 Lua 的 NodeMcu 各 Module 語法的介紹
  簡單說，就是 NodeMCU 的 Lua 函式使用說明
• NodeMCU 的 Lua 程式範例
  怎麼使用 Lua 語法配合 NodeMCU 函式庫：連接到路由器、像 Arduino 一樣操作 IO、簡單的 HTTP 客戶端 / 服務器、... 等。
• NodeMCU 官網
  所有關於 NodeMCU 的資料都可以在這網站中找到。

網頁中使用的軟體與韌體原始碼下載：

• NodeMCU V0.9.5 韌體一鍵燒錄軟體
  所提供的軟體只能在 Windows 用。分為 Win32 與 Win 64 的版本，請依自己的作業系統是 32-bit 或是 64-bit 選擇合適的檔案。
• ESPlorer 軟體 ( 最新版 )
  Java 寫的，支援 Windows / Linux / Solaris / Mac 作業系統，軟體特色如下：
  • 支援 LUA 和 Python 的語法高亮度顯示
  • 程式編輯器可設置不同的主題：default, darl, Eclipse, IDEA, Visual Studio
  • 程式編輯器支援 Undo / Redo 功能
  • 程式碼自動完成 ( Ctrl+Space )
  • 聰明的餵食資料給 ESP8266 並且確認每一條發出去的指令回覆是否正確
  • 程式碼片段 ( Code snippet ) 管理功能
  • 詳細的記錄 ( logging ) 功能
  • 可將多個寫好的 Lua 腳本存放到 flash，讓 ESP8266 自己執行！
    個人最喜歡的特點！
  • 更多、更多的功能，請自行探索 !

*********************************************************************************
此網頁所用的材料可自行準備，或選用新版本的升級套件

• V2.1 版 { 萬物皆聯網-ESP8266 IoT(Internet of Things)入門學習套件 }

更多 ESP8266 相關商品，請至分類賣場*********************************************************************************

在進入主題之前，使用者必須要注意！就像是 Arduino 一樣，ESP8266 也有許多不同的電路板類別，但主要差別是在接腳開放程度。因此不管是哪一款的 ESP8266，都可以使用下面所介紹的方式進行燒錄和軟體的操作，但是必須注意的是，接腳！有多少接腳做多少事。
以 ESP8266, ESP-01 為例，板上只有 GPIO0 與 GPIO 2 兩隻接腳可供與外部周邊做連接，因此使用者必須自己去找出這些接腳的號碼，然後使用下面的表格將其轉換成 NodeMCU 所定義的接腳號碼才能正常使用。

NodeMCU 接腳號碼	ESP8266 板載接腳號碼	NodeMCU 接腳號碼	ESP8266 板載接腳號碼
0	GPIO16	7	GPIO13
1	GPIO5	8	GPIO15
2	GPIO4	9	GPIO3
3	GPIO0	10	GPIO1
4	GPIO2	11	GPIO9
5	GPIO14	12
6	GPIO12

網頁分為下面幾個段落：

1. 韌體燒錄線路準備
2. 進行 NodeMCU 韌體燒錄
3. ESP8266 整合開發環境 ( IDE ) 操作範例 ( 以 ESP-01 為例 )
   
• LED 開關 ( GPIO 控制 )
• LED 亮滅 ( PWM )
4. 生成 init.lua

1. 韌體燒錄線路準備：

韌體燒錄的硬體配線請參考 "如何燒錄 ESP8266 無線模組的韌體 ( 使用一鍵燒錄軟體，燒錄版本：0018000902 ) " 網頁中的硬體接線及操作步驟，動作上都是相同的，若是之前沒自行燒錄成功過，請一定要先去此網頁瀏覽一下，不然出現問題會找不到原因！

首先依照 ESP8266 的接腳圖，依照電路圖中的指示接好線

ESP8266, ESP-01 接腳配置圖

ESP8266, ESP-01 燒錄接線圖

ESP8266, ESP-01 燒錄接線完成圖

2. 進行 NodeMCU 韌體燒錄：

完成燒錄的接線後，將 USB 轉 TTL 插上電腦，然後再插上 ( 右邊 ) 電源板的電源 ( 此時先不要按下開關 )，最後依照自己的作業系統是什麼位元選擇 "{ESP8266}/Firmware Upload Tools/" 目錄中 Win32 或是 Win64 裡的 ESP8266Flasher_Win##.zip 來使用，下載檔案後解壓縮並開啟它

NodeMCU Flasher - Operation

確定一下準備要進行韌體燒錄的 ESP8266 的串列通訊速度 ( baudrate ) 是多少 ? 以賣場的 ESP8266 來說，藍色板子的是 9600 bps，黑色板子的是 115200 bps。

切換到 Advanced 頁面，依照下面畫面輸入 ( 以藍色板子為例 )

NodeMCU Flasher - Advanced

返回到 Operation 頁面，按下右上的 "Flash" 按鈕，然後切換到 Log 頁面。

按下電源模組的按鈕開啟電源！

這時應該就會看到下面綠色框框的文字陸續出現；但若是一開始就按下電源模組的開關，然後再按下 Operation 的 Flash 按鈕，出現的就是紅色框框裡面的文字出現，最後發生錯誤！解決的方法就是關掉電源模組的電源，Stop 再重新 Flash 一次。

NodeMCU Flasher - Log - 01

成功開始燒錄之後，在 Operation 頁面就會看到 AP MAC 與 STA MAC 兩個欄位出現 MAC 位址，畫面中間的進度欄的藍色指示條會一直向右移動

NodeMCU Flasher - Operation, Flash

時間不用很久！完成燒錄之後，就會看到 Log 頁面如下所示

NodeMCU Flasher - Log- 燒錄完成

記得完成燒錄之後，先關閉電源模組的電源，再將 GPIO0 那一條線拔掉，恢復模組成一般通訊模式！


3. ESP8266 整合開發環境 ( IDE ) 操作範例 ( 以 ESP-01 為例 )

NodeMCU 燒錄好之後，我們必須要有一個好用的軟體來作為開發環境。打開網頁中所提供的 ESPlorer 來做一些簡單的測試 ( 簡單的使用說明請自行上網找；有賣場雲端硬碟連結的到 "{ESP8266}/datasheets/ESP8266/非官方文件/[2015.05.29更新]" 有簡單的該軟體使用教學 ( PDF, 英文 )，所以這邊就不再贅述 ! 直接進入主題。

下面兩個使用範例使用相同的硬體線路，就是延續 ESP8266, ESP-01 通訊的電路圖，並加入兩顆 LED 分別接到 GPIO0 與 GPIO2 兩個接腳

ESP8266, ESP-01，NodeMCU 韌體測試接線

灰線是接到 GPIO0 ( 綠色 LED )；白線是接到 GPIO2 ( 紅色 LED )。

ESP8266, ESP-01，NodeMCU 韌體測試接線實際完成圖

複製下面的程式碼，根據影片的方式到 ESPlorer 的 Snippets 頁面中

* 3.1 LED 開關 ( GPIO 控制 )：

在 ESPlorer 左邊的視窗，選擇 "NodeMCU+MicroPython" --> "Snippets" --> Snippet0 並將下面程式碼複製到下面的文字框中，並將名稱改為 "gpio"，按下 "Save" 按鈕存檔。

-- ESP8266, ESP-01 GPIO0
esp01_gpio0 = 3 -- NodeMCU pin no.
-- ESP8266, ESP-01 GPIO2
esp01_gpio2 = 4   -- NodeMCU pin no.
gpio.mode( esp01_gpio0, gpio.OUTPUT )
gpio.mode( esp01_gpio2, gpio.OUTPUT )
-- turn on
gpio.write( esp01_gpio0, gpio.LOW )
tmr.delay( 1500000 ) -- delay 1.5 second
gpio.write( esp01_gpio2, gpio.LOW )
tmr.delay( 1500000 ) -- delay 1.5 second
gpio.write( esp01_gpio0, gpio.HIGH )
tmr.delay( 1500000 ) -- delay 1.5 second
gpio.write( esp01_gpio2, gpio.HIGH )
tmr.delay( 1500000 ) -- delay 1.5 second

* 3.2 LED 亮滅 ( PWM )：

重複上面的動作，複製下面程式碼選擇 Snippet2 貼上，名稱改為 pwm 再存檔。

--[[ GPIO0 ---/\/\/\---|<--o Vcc
 LED from dark to light and the from light to dark]]
pwmpin=3
pwm.setup(pwmpin,500,1020) 
pwm.start(pwmpin)
for i = 1020,0,-20 do
    pwm.setduty(pwmpin,i)
    tmr.delay(30000)
end
tmr.delay(1000000)
for i=0,1020,20 do
    pwm.setduty(pwmpin,i)
    tmr.delay(30000)
end
pwm.setduty(pwmpin, 1023) -- turn off the ledpin
pwm.close(pwmpin)

**

存好檔的兩份程式碼片段，會出現在左邊視窗下。按下 Refresh 按鈕取得系統所有的串列埠號碼，選擇 USB 轉 TTL 模組所連接到的，通訊速度改為 9600，按下 Open 開啟通訊 ( 下面的就會出現 PORT OPEN 9600 的文字訊息)

按下電源模組的開關，開啟電源 ! 

下方就會出現開機訊息以及韌體版本等資訊。

ESP8266, ESP-01，NodeMCU 韌體測試接線實際完成圖

但是 NodeMCU 開機訊息中為什麼出現 "lua: cannot open init.lua"，有沒關係啊 ?

其實就是在 ESP8266, ESP-01 儲存空間中找不到 init.lua 這 Lua 腳本做初始化，所以才會出現這個訊息。 這並不要緊！下面會展示如何產生一個 init.lua，讓每次開機就像是 Arduino 一樣，有一顆 LED 一直在閃呀閃的 !

執行的步驟與結果如下面影片所示

Snippet 頁面可以讓使用者存放好幾個片段 Lua 腳本程式，使用它可以方便的測試每一段程式碼執行的結果。

但是如果需要讓燒錄 NodeMCU 韌體的 ESP8266, ESP-01 一開機就執行某些預先設定好的動作，那使用者可以將寫好的 Lua 腳本存放進去 ESP8266, ESP-01 的 Flash 記憶體裡面。


4. 生成 init.lua

複製下面的 Lua 程式碼，然後存成 init.lua 再傳送到 ESP8266, ESP-01 的 Flash 去。

lighton=0
pin=4
gpio.mode(pin,gpio.OUTPUT)
tmr.alarm(1,2000,1,function()
    if lighton==0 then
        lighton=1
        gpio.write(pin,gpio.HIGH)
    else
        lighton=0
        gpio.write(pin,gpio.LOW)
    end
end)

詳細的步驟與結果如下影片所示

使用螢幕右邊的 FS Info 按鈕可以查現在 ESP8266, ESP-01 使用的狀況！

上傳 init.lua 之後，ESP8266, ESP-01 還剩下的儲存空間大小

斷電之後再開電可以看到接到 GPIO2 的 LED 每 2 秒閃爍一次，這會重複執行！當然因為空間還有，所以還可以繼續上傳其他的 Lua 腳本。


結論：

掛載 NodeMCU 韌體的 ESP8266 使用上類似 Arduino，雖然 ESP-01 只有兩隻 GPIO 接腳可以用，不過還是有其他 PCB 封裝有釋出更多接腳的 ESP8266 ( ESP-12  )，或是內建串列通訊與降壓晶片的  NodeMCU DevKit ( 賣場有，接上 MicroUSB 就可以馬上使用 ( 除非作業系統沒有 自動抓到 CP2102 串列晶片的驅動程式 ) )，詳細支援的函式，請到上面提供的網頁連結查詢。

由於可以上傳多個 Lua 腳本程式到 Flash 記憶體中，個人認為 NodeMCU 韌體的支援讓 ESP8266 的開發更加的方便並富有彈性，可以獨立運行於微處理器之外，自己本身不但就是微處理器，也可以另外與其他處理器做溝通，可以大幅降低微處理器的負載，這也是我為什麼要推薦這韌體的原因！

希望這網頁對大家有所幫助，期待下篇網頁的相逢！

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